붕소

동위체	존재비	반감기
¹⁰B	19.9%*	안정
¹¹B	80.1%*	안정
붕소-10의 양은 시료에 따라 19.1%에서 20.3% 사이이다. 붕소-11의 양은 그 나머지에 해당된다.

동위 원소 목록

v e h

붕소(硼素, Boron)는 준금속 화학 원소로 기호는 B(← 라틴어: Borium)이고 원자 번호는 5이다.

역사

붕소는 홑원소 물질로는 자연에 존재하지 않고 붕사나 붕산석 등의 붕산염 광물로 산출된다. 순수한 홑원소 물질로의 분리는 프랑스의 앙리 무아상이 1892년 산화 붕소에서 분리시켰다. 원소명은 아라비아어의 붕사(buraq)에서 유래하였다.

특징

붕소는 홑원소 상태에서 탄소와 비슷한 흑회색이다. 다이아몬드 다음으로 단단하다고 알려져 있다. 붕소는 비금속 원소로 간주할 수 있는 3A족 원소 중 유일한 원소이다. 붕소의 전자 배치는[He]s²2p¹이다.

주요 화합물

H₃BO₃(붕산) 붕소와 수소로만 구성되어 있는 화합물 집단을 보레인(borane)화합물이라고 한다. 가장 간단한 보레인은 BH₃이다. 이 분지는 여섯 개의 원자가전자만 갖는다. 따라서 팔전자 규칙의 예외이다. 결과적으로 BH₃은 자기 스스로 반응하여 다이보레인(diborane, B₂H₆)을 생성한다. 이 반응은 Lewis 산-염기 반응으로 간주할 수 있다. 각 BH₃에서 하나의 BH결합 전자쌍이 다른 분자에게 전자 주개 역할을 한다. 결과적으로 다이보레인은 수소 원자가 두 개 결합을 생성하는 특이한 분자이다. 다리놓인 수소(bridging hydrogen)라고 하는 이러한 수소는 흥미로운 화학 반응성을 보인다. 두 개의 붕소 원자 간에 수소 원자의 공유는 각 붕소 원자의 원자가전자 의 결핍을 다소 보완한다. 그럼에도 불구하고 다이보레인은 격렬하게 반응하는 큰 분자이고, 공기 중에서 자발적 가연성이다.

용도

유리

붕소의 색상은 흑회색이지만 유리(주로 이산화규소(SiO₂)로 구성됨)에 섞으면 투명해지며, 붕소를 포함한 유리는 열팽창률이 작아 내열유리, 조리용 주전자, 화학실험 플라스크, 비커 등에 사용된다. 붕산을 포함한 붕산수는 고속 중성자를 매우 잘 흡수하기 때문에 고준위 방사성 폐기물을 담구어 보관하거나 원자로의 비상냉각시스템에 쓰인다.

약품

붕산(H₃BO₃)은 살균작용이 있어 바퀴벌레약이나 눈 세정제 등의 약품에 널리 사용된다.

원자력

10B 동위원소는 열중성자를 아주 잘 포획하는데, 중성자의 에너지에 따라 다르지만, 그 능력은 11B의 대략 100만 배 정도이다. 이 때문에 10B 동위원소 화합물들은 원자력 산업에서 핵반응 조절제, 응급 핵반응 중지제, 그리고 핵연료 재충전을 위한 가동 정지제로 사용된다.