ホウ素は固体ですか、液体ですか、それとも気体ですか? (+ 知っておくべき 3 つのこと)

ホウ素は標準温度常圧 (STP) では固体です。融点は2075℃、沸点は4000℃と非常に高く、室温では固体のままです。ホウ素は、通常の状態では液体または気体の状態を持ちません。

まあ、それは単純な答えでした。ただし、このトピックについては、コンセプトを明確にするために知っておくべきことがいくつかあります。

それでは早速本題に入りましょう。

ホウ素は、その高い融点と沸点、およびその独特の結晶構造により、室温では固体の形で存在します。
ホウ素は通常、通常の大気圧および温度では液体状態で存在しませんが、非常に高い温度および圧力では溶ける可能性があります。
固体ホウ素は、強い共有結合を持つ結晶構造を持ち、熱と電気の伝導性が低くなります。液体ホウ素は、自由電子が増加したため、構造があまり組織化されておらず、密度が高く、粘度が低く、金属特性が高くなります。

なぜホウ素は室温で固体の形で存在するのでしょうか?

ホウ素は融点と沸点が高いため、室温では固体として存在します。

ホウ素の融点は約 2075°C、沸点は約 4000°C です。これらの高温は、ホウ素が通常、室温および通常の大気圧では液体または気体の状態で存在しないことを意味します。

さらに、ホウ素は、室温での固体状態に寄与する独特の結晶構造を持っています。ホウ素は結晶格子内に原子が複雑に配置されているため、原子が動き回って固体構造を破壊することが困難になります。

全体として、ホウ素の高い融点と沸点、およびその独特の結晶構造の組み合わせが、ホウ素が室温で固体として存在することに貢献しています。

ホウ素は通常、通常の大気圧および温度では液体状態では存在しません。ただし、ホウ素を非常に高い温度と圧力にさらすことで溶解する可能性があります。

たとえば、ホウ素はより高い圧力と温度で溶けて液滴を形成する可能性があることが研究で示されています。このような極限状態は、ダイヤモンドアンビルセルやレーザー加熱ダイヤモンドアンビルなどの特殊な装置を使用して生成できます。

さらに、液体ホウ素は、その構造と電子欠損により独特の特性を持っています。液体ホウ素は、電気を通しにくく、表面張力が高く、非ニュートン流体挙動を示し、応力が加わると粘度が変化することが知られています。

全体として、ホウ素は通常、室温および通常の大気圧では固体状態で存在しますが、非常に高温および高圧になると溶解して液体を形成する可能性があります。

固体ホウ素と液体ホウ素は、物理的および化学的特性に顕著な違いがあります。

まず、固体ホウ素は、強い共有結合の三次元ネットワークにおけるホウ素原子の配置を特徴とする結晶構造を持っています。この構造により、固体ホウ素に特有の硬さ、脆さ、そして低い導電性が与えられます。

対照的に、液体ホウ素は、分子の熱運動により、原子の配列があまり秩序がなく、よりランダムになります。このランダム性により、固体ホウ素と比較してエントロピーが高くなり、構造が組織化されにくくなります。さらに、液体ホウ素は、同様の温度と圧力の他の液体よりも密度が高く、粘度が低くなります。

第二に、固体ホウ素は、その共有結合構造と低い電子密度のため、熱と電気の伝導性に劣ります。対照的に、液体ホウ素は、液体状態での自由電子の数が増加することに起因する、高い熱伝導率や電気伝導率などの金属のような特性を持っています。

最後に、固体ホウ素はその強い共有結合により一般に不活性で非反応性ですが、液体ホウ素は自由電子の存在と他の元素と格子間化合物を形成する能力により反応性が高くなります。。

全体として、固体ホウ素と液体ホウ素は、主に構造と結合の違いにより、異なる物理的および化学的特性を持っています。