ホウ素に関する情報をまとめました。
ホウ素の基本情報
和名 | ホウ素 |
---|---|
英名 | Boron |
語源 | アラビア語 「白い(bouraq)」 |
元素記号 | B |
原子量 | 10.81 |
常温(25℃)での状態 | 固体 |
色 | 黒灰色 |
臭い | ー |
密度 | 2.340 g/cm3 (β型固体, 20℃) |
融点 | 2077℃ |
沸点 | 3870℃ |
発見者 | ゲイ=リュサック(フランス), テナール(フランス), デービー(イギリス)(1797年) |
含有鉱物 | コールマン石, ウレクサイト |
ホウ素の主な特徴
- 半金属元素で、非金属的な性質を多く持つ
- 常温では黒色または茶色の結晶または粉末状で存在する
- 硬度が非常に高く、ダイヤモンドに次ぐ硬さを示す同素体も存在する
- 電気伝導性は低く、熱伝導性に優れた特性を持つため、電子材料・セラミックス・中性子吸収材として利用されている
ホウ素の歴史
発見
ホウ素は1808年にフランスの化学者ジョゼフ・ルイ・ゲイ=リュサックとルイ=ジャック・テナール、イギリスのハンフリー・デービーらによってほぼ同時期に発見されました。
ボラックス(ホウ砂)から酸を取り出し、金属ナトリウムで還元することにより単体を得ましたが、純粋なホウ素の単離にはその後の技術進歩が必要でした。
名前の由来
「ホウ素(Boron)」という名称は、主な鉱物源である「ホウ砂(Borax)」に由来します。Borax はアラビア語の「buraq(光る)」に由来するとされます。
ホウ素の主な用途
ホウ素は様々な産業分野で重要な役割を果たしています:
- ホウ素繊維: 高強度で軽量な複合材料。航空機やスポーツ用品に使用
- ホウ素系セラミックス: ホウ化ホウ素(B4C)や窒化ホウ素(BN)は耐熱性・耐摩耗性に優れた材料
- 中性子吸収材: 原子炉において中性子を吸収する性質を利用(例:ホウ酸水)
- 農業: ホウ素は植物にとって必須微量元素であり、肥料成分として重要
- ガラス産業: ホウケイ酸ガラスは熱膨張が小さく、理化学機器や耐熱容器に使用
ホウ素の生成方法
工業的には以下の方法でホウ素が得られます:
- 酸化ホウ素のマグネシウム還元: B2O3 + 3Mg → 2B + 3MgO
- ホウ素ハロゲン化物の水素還元: BCl3 + 3/2H2 → B + 3HCl
- ホウ酸鉱石からの精製: ボラックス(Na2B4O7·10H2O)を加熱・処理してホウ素化合物へ変換
ホウ素を含む化合物
ホウ素は典型的には3価の化合物を形成し、電子不足なためルイス酸として機能することが多いです。主な化合物には次のようなものがあります:
- ホウ酸(H3BO3): 抗菌性や緩衝作用を持ち、目薬や工業薬品に使用
- 四フッ化ホウ素(BF4−): 有機反応におけるカウンターアニオンや触媒として有用
- 三塩化ホウ素(BCl3): 有機合成における脱保護剤、半導体材料の前駆体
- ホウ化ホウ素(B4C): 超硬材料、装甲材料、研磨剤に用いられる
- 窒化ホウ素(BN): 六方晶系ではグラファイトに似た構造を持ち、電気絶縁性が高く、潤滑剤や熱管理材料として使用
ホウ素に関わる研究事例
ホウ素はその独特な電子構造や多様な化学結合により、以下のような研究で注目されています:
- ホウ素クラスター化学: BnHn型クラスターの構造・芳香族性に関する理論・実験研究
- 有機ホウ素化合物の触媒反応: 例えば鈴木–宮浦クロスカップリング反応におけるボロン酸の使用
- BNナノチューブ・ナノシートの材料科学: グラフェンに類似した構造で、高温耐性・絶縁性が強調される
- 中性子捕捉療法(BNCT): 癌治療において選択的に腫瘍にホウ素を取り込み、中性子照射で局所的破壊を狙う最先端治療法
- 宇宙環境におけるセラミック耐久性研究: B4CやBN材料の極限環境下での耐熱性・耐酸化性評価
筆者の薦める1冊

元素に関する問題がレベル別に多く掲載されており、一般的な知識からニッチな知識まで幅広く学べます。また、最後には全元素のデータが載っており、わからないことがあればすぐに調べることができます。
これを読めば、元素マスターに一歩も二歩も近づけます!
リンク

この本の一番の魅力は、とても美しい画像とともに学べるということです。
「こんなに美しい元素があったんだ、、!」という新しい発見がたくさんあると思います。
理系に限らず、文系にもおすすめの一冊です。
リンク

実は鉱石好きだった宮沢賢治。
教科書にも作品を残す彼の科学者としての一面に注目した一冊です。
リンク