Bor

Bor, sembolü "B" ve atom numarası 5 olan kimyasal bir elementtir. Saf bor, koyu renkli amorf bir tozdur. Yıldız nükleosentezi ile değil, tamamen kozmik ışın parçalanması ve süpernovalar tarafından üretilen, güneş sisteminde ve yerkabuğunda az miktarda bulunan bir elementtir. Yer kabuğunun ağırlıkça yaklaşık %0.001'ini oluşturur.^{[1], [2]} Saf bor, meteoritlerde küçük miktarlarda bulunan bir metaloiddir ve gezegenimizde serbest olarak bulunmaz.

Borun esas kullanım alanı kimyasal bileşiklerdir. Küresel olarak tüketilen tüm borun yaklaşık yarısı, yalıtım ve yapısal malzemelerdeki cam elyafının bir katkı maddesidir. Biyolojide boratlar, memeliler için zehirli değildir (sofra tuzuna benzer), ancak eklem bacaklılar için zehirlidir ve böcek öldürücü olarak da kullanılır. Saf bor nadirdir ve üzerinde yeterince çalışılmamıştır çünkü endüstriyel anlamda üretimi zordur.

Bor bileşiklerinde ametal bileşikler gibi davranır; ancak farklı olarak saf bor, karbon gibi bir elektrik iletkenidir. En fazla rastlanan bor bileşikleri asit borik ve borun sodyum ve kalsiyum ile teşkil ettiği bileşiklerdir. Bor, doğada iki şekilde bulunur:

• Kristal şekli: parlak ve siyahtır, çok serttir, kristal yapısı tespit edilememiştir, birbirine sıkıca bağlanmış üç boyutlu bor atomlarından meydana geldiği düşünülmektedir.
• Şekilsiz versiyonu: daha az yoğundur, yeşilimsi sarıdır, tatsız ve kokusuz bir toz halindedir.

Bulunma Sıklığı ve Üretimi

Bor, başlıca ticari bor mineralleri olan boraks ve kernit ile birleşerek, özellikle Kaliforniya'nın kurak bölgelerinde yoğunlaşmıştır.^[3] Dünyanın yüksek oksijene sahip ortamında, bor her zaman borat içerisinde tamamen oksitlenmiş olarak bulunur. Bu nedenle bor, Dünya'da temel formunda bulunmaz.^[4]

Bor, yerkabuğu kütlesinin yalnızca %0.001'ini temsil eden, nispeten nadir bir element olmasına rağmen, içinde boratın çözünebildiği hareketli suların içinde yüksek oranda konsantre olabilir. Boraks ve borik asit gibi bileşiklerde doğal olarak bir arada bulunur. Bazen volkanik kaynak sularında da bulunabilir.

Ekonomik açıdan önemli bor kaynakları kolemanit, rasorit (kernit), üleksit ve tinkal mineralleridir. Bunlar mineraller, çıkarılan bor içerikli cevherin %90'ını oluşturmaktadır. Halen kullanılmayan bilinen en büyük küresel boraks yatakları, Eskişehir, Kütahya ve Balıkesir illeri dahil Orta ve Batı Türkiye'de bulunmaktadır.^{[5], [6], [7]}

Uygulama ve Kullanım Alanları

Bor, doğrudan yakıt olarak kullanılabilse de, atık gazları son derece zehirlidir; bu nedenle otomotiv ve toplu taşımacılık sektöründe iyi bir yakıt olarak görülmemektedir. Hatta uçaklarda bile, havadayken sorun yaratmasa da, yeryüzünde uçaklarla çalışan personel için son derece yüksek sağlık riskleri doğurmaktadır. Buna karşılık bor, nükleer yakıt olarak, daha önceden yapılan analizlere göre çok daha başarılı ve verimli olduğu tespit edilmiştir.

Yeryüzünden çıkarılan bor cevherinin neredeyse tamamı borik asit ve sodyum tetraborat pentahidrata dönüştürülmekte kullanılmaktadır. Amerika Birleşik Devletleri'nde borun %70'i cam ve seramik üretiminde kullanılmaktadır.^[8]

Bor bileşiklerinin küresel endüstriyel ölçekte başlıca kullanımı, özellikle Asya'da bor içeren yalıtım ve yapısal fiberglaslar için cam elyaf üretimidir. Cam elyaflarının mukavemetini veya akışkanlık özelliklerini etkilemek için cama boraks pentahidrat veya boroksit olarak eklenir.^[9] Küresel bor üretiminin bir diğer %10'u, yüksek mukavemetli cam eşyalarda kullanılan borosilikat cam içindir. Küresel borun yaklaşık %15'i bor seramiklerinde kullanılmaktadır. Tarım, küresel bor üretiminin %11'ini, ağartıcı ve deterjanları yaklaşık %6'sını tüketmektedir.^[10]

Borun kullanım alanları genel olarak şöyle sıralanabilir:  

• Savunma , cam, seramik ve temizleme ve beyazlatma sanayii 
• Cam elyafı 
• Optik cam elyafı 
• Yanmayı önleyici ( geciktirici ) maddeler 
• Tarım 
• Metalurji 
• Nükleer Uygulamalar 
• Enerji Depolama 
• Atık Temizleme 
• Yakıt 
• Sağlık 

Tarihi

"Tinkal" olarak da bilinen boraks, Çin'de MS. 300 yılından itibaren kullanıldı ve bir miktar ham boraks, simyacı Jābir ibn Hayyān'ın MS 700'de bahsettiği gibi Batı'ya ulaştı. Marco Polo, bazı sırları 13. yüzyılda İtalya'ya geri getirdi. Agricola, 1600 civarında boraksın metalürjide bir eritken olarak kullanıldığını bildirdi. Borik asit; 1777 yılında Floransa, İtalya yakınlarındaki kaplıcalarda, öncelikle tıbbi kullanımları ile "Sal Sedativum" olarak tanındı.

İtalya'nın Sasso kentinde bulunan nadir mineral ise "Sassolite" olarak da adlandırıldı. Sasso, 1827'den 1872'ye kadar, yani Amerikan kaynakları yerini aldığında, Avrupa boraksının ana kaynağıydı.^[11] Bor bileşikleri, Francis Marion Smith'in Pacific Coast Borax Company'nin ilk kez popüler hale getirdiği ve düşük maliyetle ürettiği 1800'lerin sonlarına kadar nispeten nadiren kullanıldı.^[12]

Etimolojisi

Doğada bulunan bor bileşikleri boraks (sodyum borat) ve kernit (sodyum borat hidroksit) olarak topraktan çıkartılır. Elementin adı, "boraks"ın Arapça adı olan "Burak"tan türemiştir.^{[13], [14]} Bunun sebebi, 875 yılında Araplar'ın ilk kez bor tuzlarından ilaç yapmalarıdır. Kernit ise, ilk keşfedildiği bölge olan ABD'nin Güney Kaliforniya kısmındaki Kern Kasabası'ndan adını almaktadır. Ancak bor tuzları, günümüzden yaklaşık 4000 yıl önce ilk kez Tibet'te kullanılmıştır.

Önlem ve Güven

Bor elementi, boroksit, borik asit, boratlar ve birçok bor bileşiği, insanlar ve hayvanlar için nispeten zararsızdır. Biyolojide bor bileşikleri memelilere düşük düzeyde toksiktir (yaklaşık olarak sofra tuzu kadar); ancak eklem bacaklılarda çok daha etkili bir toksindir. Hayvanlar için LD₅₀ (%50 ölüm oranının olduğu doz) vücut ağırlığının kg'ı başına yaklaşık 6 g'dır. LD₅₀'si 2 gramın üzerinde olan maddeler zehirli değildir. Ciddi bir etkisi olmadan günde 4 g borik asit alımı mümkündür, ancak birkaç dozdan daha fazlası zehirli olarak kabul edilmektedir.

50 gün boyunca günde 0.5 gramdan fazla alımı, küçük sindirim sorunları gibi sorunlara neden olur.^[15] Borun beslenmede etkisi kemik büyümesi, yara iyileşmesi ve antioksidan aktivite için yararlı olabilir ancak vücuda yetersiz miktarda bor girmesi de bor eksikliğine neden olur.^[16] Borik asit, böcekler için memelilere göre daha zehirlidir ve rutin olarak böcek ilacı olarak kullanılır.^[17]

İlginç Bilgiler ve Diğer

• Saf bor, koyu renkli amorf bir tozdur.
• Yerkabuğunda yaygın olarak bulunan 51. elementtir.
• Bor metaloitlerin en yüksek erime noktasına sahiptir.
• Bor metaloitlerin en yüksek kaynama noktasına sahiptir.
• Elmastan sonra en sert madde bor nitrittir. Hatta bazı analizler, elmastan bile sert olabildiğini göstermektedir.
• Bor-10 izotopu, nükleer reaktörlerde nötron emici olarak kullanılır ve acil durum kapatma sistemlerinin bir parçasıdır.
• Bor, yarı iletken üretiminde p tipi yarı iletkenlerin yapımında katkı maddesi olarak kullanılır.
• Bor, alev testlerinde parlak yeşil yanar.
• Borun yeşil alev özellikleri havai fişeklerde kullanılır.
• Isı şokuna karşı direncini artırmak için cama bor eklenir. Çoğu laboratuvar cam malzemesi borosilikat camdan yapılır.
• Bor, süper güçlü neodim mıknatısların önemli bir bileşenidir. Nd₂Fe₁₄B, bu mıknatısların kimyasal formülüdür.
• Bor, bitkiler için temel bir besin elementidir. İnsanlar için çok hafif zehirlidir ama eklembacaklılar için ölümcüldür.
• Dünyanın en zengin boraks yatakları Türkiye'nin orta ve batı bölgeleridir. Buna rağmen ABD, Dünya bor gereksinimini karşılayan birinci ülkedir. ^[18]