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硼，元素符號(hào)B，位于元素周期表中第二周期，第三主族，是一種重要的非金屬元素。由于硼對(duì)氧具有極強(qiáng)的親和力，因此自然界中沒有游離態(tài)的硼，而總是以化合物的形式存在。1808年英國(guó)化學(xué)家戴維和法國(guó)化學(xué)家蓋·呂薩克、泰納各自獲得單質(zhì)硼，但是他們得到的純度均不高，大約在60%左右，直到1909年美國(guó)化學(xué)家溫特勞布才制出了純凈的硼單質(zhì)。

硼是一種典型的親石元素，在各種成因、不同類型的巖石中都有存在。從大地構(gòu)造來看，全球硼礦基本集中在環(huán)太平洋和地中海構(gòu)造帶內(nèi)，世界上的硼資源主要分布在土耳其、美國(guó)、俄羅斯、智利和中國(guó)。

圖1 全球硼資源的分布情況

根據(jù)化學(xué)組成不同，可以將硼礦分成三類：硼硅酸鹽礦物、硼鋁硅酸鹽礦物和堿金屬及堿土金屬的硼酸鹽礦物。其中硼硅酸鹽礦物主要有硅鈣硼石和賽黃晶；硼鋁硅酸鹽礦物主要有電氣石和斧石，但以上兩類硼礦均不適宜進(jìn)行工業(yè)開采，目前主要進(jìn)行工業(yè)開發(fā)利用的是堿金屬及堿土金屬的硼酸鹽礦物，簡(jiǎn)稱為硼酸鹽礦物。硼酸鹽礦物多達(dá)100多種，但能夠作為工業(yè)硼資源開發(fā)利用的僅有10余種，其中典型的有天然硼砂、遂安石、硼鎂石、硬硼鈣石、天然硼酸、鈉硼解石、柱硼鎂石。

圖2 硼礦石的分類

人類對(duì)硼的利用十分久遠(yuǎn)，早在公元前200年就有古埃及使用硼砂焊接黃金的記載，明朝李時(shí)珍在《本草綱目》中明確記載硼砂具有消炎化瘀的作用。如今，硼及硼化物更是作為一種重要的化工原料，廣泛應(yīng)用于建材、輕工、冶金、機(jī)械、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、核工業(yè)等行業(yè)。目前已發(fā)現(xiàn)硼的用途已超過300多種，其中玻璃、陶瓷、洗滌劑是最主要的用途，約占世界硼消費(fèi)量的四分之三。

硼酸鹽、硼化物是搪瓷、陶瓷、玻璃的重要組分，與未添加硼化物的玻璃陶瓷相比，含硼玻璃具有更好的耐熱耐磨耐腐蝕性，光澤度明顯提高，硼硅玻璃其良好的性能已得到世界各界的認(rèn)可，被廣泛應(yīng)用于太陽能、化工及醫(yī)藥包裝等行業(yè)。

圖3 硼的應(yīng)用

      硼是高等植物特有的必需元素，它能夠與游離狀態(tài)的糖結(jié)合，使糖容易跨越質(zhì)膜，促進(jìn)糖的運(yùn)輸，對(duì)植物的生殖過程有重要的影響，與花粉形成、花粉管萌發(fā)和受精有密切關(guān)系。硼元素供應(yīng)充足，植物籽粒飽滿，根系良好；然而植物缺硼時(shí)癥狀差異較大，其共同特點(diǎn)是花發(fā)育不全、根系不發(fā)達(dá)、生長(zhǎng)點(diǎn)死亡，導(dǎo)致產(chǎn)品和產(chǎn)量下降，甚至顆粒無收。

圖5 缺硼的農(nóng)作物（圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）

實(shí)際上硼不僅僅是高等植物，也是高等動(dòng)物所必須的元素。雖然目前關(guān)于硼的生理功能還未確定，但有研究表明硼對(duì)動(dòng)物機(jī)體的代謝和骨骼發(fā)育、腦功能、免疫功能有著重大的影響。人體中也含有微量硼元素，在抗骨質(zhì)疏松、抗炎癥、抗腫瘤、降血脂等方面具有微妙作用，但如果人體長(zhǎng)期接觸大量含硼物質(zhì)則會(huì)造成中毒。

由于硼及硼化合物的特殊性質(zhì)，如質(zhì)輕、阻燃、耐熱、高硬、高強(qiáng)、耐磨及催化性質(zhì)，在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中，發(fā)揮了重要作用。他們已經(jīng)登上了現(xiàn)代工業(yè)的舞臺(tái)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)部門中有著廣泛的應(yīng)用。硼在自然界有兩種穩(wěn)定的同位素，其中的10B在核工業(yè)中有著特殊的用途，可用于控制和反應(yīng)速度，也可用于核反應(yīng)堆的防護(hù)材料。近年來核用硼酸等含硼材料的研究已成為一個(gè)較熱的研究方向。

基于硼酸鹽結(jié)構(gòu)的多樣性，各類無機(jī)含硼化合物、有機(jī)含硼化合物、鹵化硼及難熔硼化合物的合成與結(jié)構(gòu)特征的研究報(bào)道越來越多，帶來了硼酸鹽應(yīng)用研究熱點(diǎn)，未來硼酸鹽的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)越來越廣泛，硼的多用性必將會(huì)表現(xiàn)的越來越優(yōu)異。