„Ima mnogo čuda na svijetu, ali najveće je čovjek“, rekao je Platon. Kada sam bio u školi, učili smo da je organska kemija mnogo važnija od anorganske, jer broj ugljikovih spojeva naveliko nadmašuje broj spojeva svih drugih elemenata. Što povezuje te dvije misli koje razdvajaju dva tisućljeća? Ujedinjuje ih neznanje. Stari Grci su jako malo znali o ponašanju životinja, a još manje o njihovoj anatomiji i fiziologiji. Tako su primjerice mislili da se žaba hrani lišćem, da je trut nametnik u košnici i da truljenjem mesa nastaju crvi (ličinke kukaca). Isto tako, o strukturi se anorganskih spojeva gotovo ništa nije znalo sve do izuma rendgenske difrakcijske analize, koja se – istina – pojavila početkom 20. stoljeća, ali je procvat doživjela tek desetak godina prije njegova završetka, jer je zahtijevala mnogo računanja, a to se nije moglo činiti bez upotrebe (sve bržih) kompjutora.
I eto, kemičar poput mene koji je davno studirao, a usto se na dodiplomskom studiju specijalizirao za organsku kemiju s biokemijom, teško se može pomiriti s činjenicom da se neki kemijski elementi mogu ponašati posve drugačije od ugljika. Kada se uđe u njihovu kemiju, vidi se da postoje molekule čije se postojanje ne može objasniti teorijama valencije i kovalentne kemijske veze, koje su – povijest nas uči – razvijene upravo na ugljikovim spojevima i upravo za njih namijenjene. Jedan od elemenata koji grade takve čudne molekule je bor (B) kojeg nalazimo na petom mjestu periodnog sustava. Nalazi se u istoj skupini s aluminijem, no ne bi se moglo reći da mu je mnogo sličan. Više je možda sličan siliciju, no najtočnije bi bilo reći da nije sličan nijednom elementu ili, najbolje, da ima neku svoju, krajnje ekscentričnu narav.
Kemija bora je kemija metala i nemetala okrenuta na glavu. Formula borne kiseline je H3BO3. Otopimo li je u alkoholu, od nje će nastati etil-borat, ester formule B(OC2H5)3 – što je vrlo lijep pokus jer gorenjem otopine nastaje zeleni plamen. Očekivali bismo da je stoga formula natrijeva borata Na3BO3, ali nije – njegova je formula Na2B4O7. Otopljena u vodi, borna kiselina ne disocira na ione H2BO3–, HBO32- i BO33-, kao što recimo fosforna kiselina, H3PO4, disocira na ione H2PO4–, HPO42- i PO43-, nego od nje nastaje ion B(OH)4–. Pri većim koncentracijama borne kiseline dolazi do polimerizacije, pa nastaju ioni B3O3(OH)4–.
Spojevi bora s vodikom, borovi hidridi ili borani, priča su za sebe. Možete se mučiti koliko hoćete, ali nećete napisati strukturnu (konstitucijsku) formulu diborana, B2H6, uz pretpostavku da je bor trovalentan, a vodik jednovalentan. Zapravo je u toj molekuli, kao i u molekulama viših borana (B4H10, B5H9, B5H11, B9H15, B10H14…) bor četverovalentan, a vodik jednovalentan i dvovalentan. Hoćemo li napisati Lewisovu strukturu (strukturna formula s točkicama i crticama) za borane, to će nam uspjeti samo za najjednostavniji boran, BH3, koji se uostalom ne može izolirati nego postoji samo u obliku plina pri visokim temperaturama. Kada je 1808. godine engleski kemičar Humphrey Davy dobio novi kemijski element redukcijom borova oksida, B2O3, kalijem, nije ni slutio što je pronašao! (A nije ni slutio da su isti pokus 38 dana prije njega napravili francuski kemičari Gay-Lussac i Thenard, pa njima pripada prvenstvo u otkriću bora.)
Bor je po mnogo čemu jedinstven element. Spoj bora s ugljikom, borov karbid (B4C) tvrđi je od dijamanta, a spoji li se bor s dušikom, dobiva se borov nitid, BN, koji ima strukturu grafita („anorganski grafit“). Doda li se toj neobičnoj kombinaciji još i vodik, dobiva se borozin, B3N3H6, kemijski spoj čije su molekule u obliku šesterokuta posve nalik molekulama benzena, C6H6. Dijamanti koji sadrže primjese bora ne samo da su izuzetno cijenjeni zbog svoje prekrasne modre boje, nego imaju i poluvodička svojstva, pa se razmišlja o dijamantnim elektroničkim elementima na bazi ugljika i bora. (Dijamant mnogo bolje vodi toplinu od silicija pa bi kompjutori na bazi ugljika mogli podnijeti mnogo veću frekvenciju, pa stoga i postići mnogo veću brzinu računanja.)
Unatoč egzotičnim strukturama njegovih spojeva, bor nije egzotičan element. U prirodi se lako nalazi u obliku minerala kernita (Na2B4O7⸱4H2O) i boraksa (Na2B4O7⸱10H2O). Bor ima mnogo više talište (2075 oC) od aluminija (660 oC), no po gustoći su podjednaki (bor 2,34, aluminij 2,7 g/cm3). Spojeve bora susrećemo svakodnevno. Bornu kiselinu nalazimo u kozmetičkim pripravcima i kapima za oči, a natrijev perborat, Na2[B2(O2)(OH)4], u deterdžentu kao sredstvo za bijeljenje rublja. Bor dobro upija neutrone, pa su prvi, grafitni reaktori imali šipke od bora kojima se regulirala brzina lančane reakcije. Moderni se reaktori hlade vodom, u njima nema šipki od bora, pa ipak se reguliraju borom! Kako? Jednostavno tako da se u vodi koja dolazi u dodir s reaktorskom jezgrom otopi borna kiselina. Neutron ne razlikuje elementarni bor od njegovih spojeva, jer neutrone ne apsorbiraju ni atomi ni molekule nego atomske jezgre.
To nije sve! Nuklearna fuzija bora i vodika (11B + 1H → 3 4He) mogla bi postati neiscrpan izvor energije, jer bora i vodika nikad neće nedostajati. Štoviše, u toj se reakciji ne oslobađa opasno neutronsko zračenje, a upotrebom lasera može se izvesti tako da se električna energija dobiva izravno, bez parnih turbina i generatora.
Nenad Raos, rođen u Zagrebu 1951., je kemičar, znanstveni savjetnik u trajnome zvanju, sada u mirovini. Bio je pročelnik Sekcije za izobrazbu Hrvatskog kemijskog društva, glavni urednik časopisa Priroda i urednik rubrike Kemija u nastavi u časopisu Kemija u industriji. Još od studentskih dana bavi se popularizacijom znanosti. Piše za časopis Čovjek i svemir, te mrežne stranice Panopticum i, naravno, Bug-online. Autor je 16 znanstveno-popularnih knjiga, od kojih treba izdvojiti „Kemijski leksikon u stripu“, „Metali života – metali smrti“ te „Kemičar u kući – kemija svakodnevnog života“.
[post_publish_update_datetime]
