ホウ素

外見
	黒色の固体;
一般特性
名称, 記号, 番号	ホウ素, B, 5
分類	半金属
族, 周期, ブロック	13, 2, p
原子量	10.811(7) g·mol-1
電子配置	[He] 2s2 2p1
電子殻	2, 3（画像）
物理特性
色	黒色
相	固体
密度 (室温付近)	2.08 g·cm-3
融点	2349 K, 2076 °C, 3769 °F
沸点	4200 K, 3927 °C, 7101 °F
融解熱	50.2 kJ·mol-1
蒸発熱	480 kJ·mol-1
熱容量	(25 °C) 11.087 J·mol-1·K-1
蒸気圧
原子特性
酸化数	4, 3, 2, 1; (酸性酸化物)
電気陰性度	2.04 (ポーリングの値)
イオン化エネルギー	第1： 800.6 kJ·mol-1
	第2： 2427.1 kJ·mol-1
	第3： 3659.7 kJ·mol-1
原子半径	90 pm
共有結合半径	84±3 pm
ファンデルワールス半径	192 pm
その他
結晶構造	六方晶系
磁性	反磁性
電気抵抗率	(20 °C) ~106Ω·m
熱伝導率	(300 K) 27.4 W·m-1·K-1
熱膨張率	(25 °C) （βボロン）5-7 µm·m-1·K-1
音の伝わる速さ; (微細ロッド)	(r.t.) 16200 m·s-1
モース硬度	9.3
CAS登録番号	7440-42-8
最安定同位体
	詳細はホウ素の同位体を参照
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ホウ素（ホウそ、硼素、英: boron、羅: borium）は、原子番号5の元素。元素記号は B。第13族元素のひとつ。

1808年にゲイ=リュサックとルイ・テナールの2人の共同作業及びハンフリー・デービーによって単体の分離が行なわれ、アラビア語で「ホウ砂」を意味する Buraq から命名された。

単体 [編集]

αボロン (α-B₁₂)、βボロン (β-B₁₀₅) などが単体安定構造として存在する。単体は黒みがかっていて、非常に硬く、単体元素としてはダイヤモンドに次ぐ硬度9.3を示す。半導体の性質を持つ。結晶構造はαボロン、βボロン共に菱面体晶。

比重は、αボロンが2.54、βボロンが2.37である。βボロンの融点は2180 °C、沸点は3658 °Cである。水や塩酸などには不溶。硝酸には溶ける。常温でフッ素と反応し、空気中では表面が酸化される。水素とはボラン（ホウ化水素ともいう水素化物）を形成する。

用途 [編集]

ホウ素が単体で使用されることは少ないが、化合物や合金の形で様々に利用されている。

身近な用途で使用される場合は、ホウ砂やホウ酸の状態であることが多い。ホウ砂はガラスの原料や防腐剤、金属の還元剤、溶接溶剤や研磨剤、火の抑制剤などに使われ、教育の現場では、ホウ砂と洗濯糊などを用いてスライムを作成する子供向けの科学実験工作がしばしば行われる。ホウ酸は目の洗浄剤、うがい薬や鼻スプレーなど口腔衛生のための医薬品、ホウ酸団子としてゴキブリ駆除などに使われる。

音響機器 [編集]

密度が小さく、ヤング率が大きく、音の伝わる速さが16,200 m/sとアルミニウムの約2.6倍以上であることから、音響材料としてはベリリウム以上に理想的な素材として知られている^[1]が、技術的に加工が難しい素材であった。実際に音響機器の応用商品が流通し始めたのは1980年代からである。

レコード針のカンチレバーにおいては品川無線、シュア、オーディオテクニカ、ダイナベクター、デノンより商品化されている。
ダイヤトーンでは炭化ホウ素 (B₄C)、をスピーカーの高・中音域ユニットの振動板に用いている。「経年劣化で自然崩壊する」などと記載されることが多いが定かではない。衝撃により崩壊しているのではないかという説も有る。
デノンはボロン長繊維を使用したボロンファイバー振動板を低域ユニットに使用していた。高域ユニットの振動板としても、αボロン化合物が使用されたが、チタンやジュラルミンベースに溶射する形を取っていた。

半導体 [編集]

ホウ素は単体でも電流電圧特性を示すが、半導体素子においては多くがケイ素へのドーパントとして使用されている。ケイ素はそれ自身では真性半導体であるが、ホウ素を微量添加することでP型半導体が作製でき、ダイオードやトランジスタに欠かすことができない材料となる。

建築 [編集]

ホウ素系薬品で処理をした古新聞紙が、「セルロースファイバー」という名称で断熱材として使用される。吸湿性を持つ天然繊維系断熱材として注目されている。ホウ素系薬品で処理することにより、撥水性、難燃性、駆虫作用が得られる。日本の大手ハウスメーカーで採用例は少ないが、アメリカでは家庭用断熱材の40 %前後のシェアを占める^[2]。充填工法で施工されるために、専門の吹き込み用機器が必要なこと、改築の際に壁・天井に充填されたセルロースファイバーが障害になる、吹き込み後の沈み込みの可能性、などの問題を指摘する声がある^[3]。

鍵の潤滑剤としても使われる。鍵穴にホウ素の粉末をスプレー注入することによって抜き差しや回転の滑りを良くするという用途がある。

原子力 [編集]

ホウ素の同位体のうち ¹⁰B は非常に大きな中性子吸収断面積を持つ。この特性を生かし、原子炉内において中性子の吸収のため制御棒に使用される。化合物であるホウ酸は一次冷却水に溶かし込んで加圧水型原子炉の余剰反応度制御に使われる。微量のホウ素添加を行った金属による放射性物質運搬容器も使用される。

有機化学 [編集]

ホウ素の有機化学への利用はH・C・ブラウンによって系統的に研究が行われ、ブラウンはその業績によって1979年にノーベル化学賞を授与された。還元剤としての水素化ホウ素ナトリウムやヒドロホウ素化は、現在でも有機合成上、盛んに利用されている。

有機ホウ素化合物は鈴木・宮浦カップリングによって多用な変換が可能なため、複雑な化合物の前駆体として利用されている。トリエチルボランは自己発火性を持つために、点火剤として使用される。

生物 [編集]

植物の必須元素の一つであり、98 %は細胞壁に存在することから、細胞壁の合成、細胞膜の完全性の維持、糖の膜輸送、核酸合成、酵素の補酵素などに関係していると予想されているが、まだ解明されてはいない^[4]。植物中でホウ素輸送を行う物質は2002年 (平成14年) に初めて同定された^[5]。

一方、高濃度のホウ素は植物の成長を阻害する^[6]ため、土壌中のホウ素含有量が高いオーストラリア南部などでは農業が困難となっている^[7]。植物の遺伝子を改変することで、ホウ素耐性を持たせる研究が進められている^[8]。

ホウ素の化合物 [編集]

Category:ホウ素の化合物を参照。

脚注 [編集]

^ 井上敏也監修『レコードとレコード・プレーヤー』ラジオ技術社、1979年（昭和54年）においてカンチレバーの素材として紹介されている。
^ 山本順三「無垢材・無暖房の家―断熱・防音・透湿!奇跡の工法」ISBN-10: 4778201167
^ 西方里見『最高の断熱・エコ住宅をつくる方法』 ISBN-10: 4767809517
^ 京都大学農学部植物栄養学研究室
^ http://jstshingi.jp/abst/p/07/jst/05/0504.pdf
^ Ross O. Nable, Gary S. Bañuelos, Jeffrey G. Paull, "Boron toxicity", Plant Soil 193, 181-193 (1997). doi:10.1023/A:1004272227886
^ http://www.dwlbc.sa.gov.au/land/topics/rootzone/boron.html
^ Kyoko Miwa, Junpei Takano, Hiroyuki Omori, Motoaki Seki, Kazuo Shinozaki, Toru Fujiwara, "Plants Tolerant of High Boron Levels", Science 318, 1417 (2007). doi:10.1126/science.1146634

ホウ素

目次

単体 [編集]

用途 [編集]

音響機器 [編集]

半導体 [編集]

建築 [編集]

原子力 [編集]

有機化学 [編集]

生物 [編集]

ホウ素の化合物 [編集]

脚注 [編集]

関連項目 [編集]

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