Blogger Widgets Το στέκι των Φυσικών Επιστημών: Βόριο: πολύ σκληρό για να ....σπάσει! Animated Blue Pencil
Drop Down MenusCSS Drop Down MenuPure CSS Dropdown Menu
****Καλώς ήρθατε στο στέκι των Φυσικών Επιστημών, ένα στέκι με άρθρα και πλούσιο εκπαιδευτικό υλικό για τους μαθητές Γυμνασίου!****Welcome to my blog. Hope you enjoy it!!*****

Τρίτη, 25 Μαρτίου 2014

Βόριο: πολύ σκληρό για να ....σπάσει!

Βίος και πολιτεία

Το γνωστό μας pyrex αντέχει στις υψηλές θερμοκρασίες χάρη στις προσμείξεις βορίου

Το πυρέξ ανήκει σε εκείνη την πολύ εκλεκτή κατηγορία προϊόντων που ενώ ο κόσμος στην πραγματικότητα αναφέρει το όνομα μιας εταιρείας ή μιας «μάρκας» τέλος πάντων εννοεί το είδος που περιλαμβάνει όλα τα σχετικά προϊόντα. Οπως το τζιπ ή το πούλμαν ή όπως παλαιότερα η λέξη μπικ. Ετσι είναι και το πυρέξ. Με τη λέξη αυτή εννοούμε σήμερα το γυαλί που αντέχει τη θερμοκρασία του φούρνου αλλά δεν θυμόμαστε πια ότι κάποτε, το 1915, pyrex ήταν το όνομα ενός υλικού που οι Sullivan και Taylor στις Ηνωμένες Πολιτείες παρουσίασαν στην αγορά με τη μορφή πυράντοχων σκευών κουζίνας. Δεν ήταν κάποια εντελώς δική τους ανακάλυψη. Ο Γερμανός Otto Schott έπεισε τους Ernst Abbe και Karl Zeiss το 1884 να ιδρύσουν μιαν εταιρεία, τηΝ Jena Glassworks. Ως τότε στο γυαλί τα μόνα στοιχεία που έμπαιναν ήταν πυρίτιο, οξυγόνο, νάτριο, κάλιο και μόλυβδος. Οι τρεις τους ανακάτεψαν και άλλα. Ετσι διαπίστωσαν πως αν ανακατέψουν και τριοξείδιο του βορίου τα γυαλιά των φακών γίνονται πιο αξιόπιστα, αφού διορθωνόταν η οπτική διάχυση, δηλαδή η διαφορετική διαθλαστική συμπεριφορά του γυαλιού στις ακτίνες με διαφορετικό μήκος κύματος. Επιπλέον έγιναν πιο ανθεκτικά σε αλλαγές της θερμοκρασίας. Το γυαλί, έχοντας μεγάλο συντελεστή διαστολής, σε υψηλές θερμοκρασίες διαστέλλεται απότομα και επειδή είναι άμορφο υλικό (δεν έχει την πολύ κανονικά δομημένη κατασκευή ενός κρυσταλλικού στερεού) σε διαφορετικά σημεία διαστέλλεται διαφορετικά και έτσι έχουμε το γνωστό ράγισμα ή και σπάσιμο εδώ κι εκεί όταν θερμανθεί. Με την προσθήκη των βορικών ενώσεων ο συντελεστής διαστολής έπεφτε στο ένα τρίτο και το γυαλί γινόταν πιο ανθεκτικό. Στις Ηνωμένες Πολιτείες το χρησιμοποίησαν στην αρχή στα φώτα σηματοδότησης των τρένων, τα οποία έπρεπε να είναι δυνατά για να φαίνονται, αλλά έτσι θερμαινόταν υπερβολικά το γυάλινο περίβλημα, με αποτέλεσμα να σπάει συχνά. Με τον Α' Παγκόσμιο Πόλεμο, όταν οι εισαγωγές από τη Γερμανία δυσκόλεψαν, οι Αμερικανοί άρχισαν να φτιάχνουν δικά τους.
Και έτσι γυάλινα σκεύη, αρχικά του χημικού εργαστηρίου και αργότερα της κουζίνας, τα οποία άντεχαν τις μεταβολές της θερμοκρασίας κατέκτησαν την αγορά από τις αρχές του περασμένου αιώνα. Δεν έχει διευκρινιστεί όμως πότε χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά ο βόρακας, μια σύμπλοκη ένωση του βορίου με νάτριο και 10 κρυσταλλικά νερά, όπως λέγεται στη Χημεία η... αιχμαλωσία, δηλαδή η δέσμευση, στο όλο μόριο και μορίων νερού. Μπορεί και 4.000 χρόνια πριν, από τους Βαβυλωνίους, που το έφερναν από την Απω Ανατολή. Το υλικό πάντως χρησιμοποιήθηκε αργότερα έντονα και από τους Αρχαίους Αιγυπτίους στην Ιατρική, στη Μεταλλουργία και σε κάτι στο οποίο διέπρεψαν ιδιαίτερα, δηλαδή στο να φτιάχνουν μούμιες. Μια κινεζική πηγή περιγράφει το 1225 μ.Χ. ότι οι Αραβες προσέθεταν βόρακα όταν έφτιαχναν γυαλί για να αντέχει στις υψηλές θερμοκρασίες. Από τότε ήταν γνωστό ότι στα νότια της Λάσα, της πρωτεύουσας του Θιβέτ, υπήρχε μια λίμνη, η Yamdok Cho, και εκεί υπήρχαν τα πρώτα κοιτάσματα βόρακα. Στα 1758 υπάρχει περιγραφή για τζάμια που περιείχαν 56% λευκή άμμο, 23,5% ποτάσα, 14% νίτρο και 6,5% βόρακα.

Γιατί το είπαν έτσι
Βόρακας είναι μια χημική ένωση που περιέχει βόριο και η ονομασία του έχει αραβικές ή περσικές ρίζες (στις λέξεις borak στα αραβικά ή borah στα περσικά, που κατά μία εκδοχή σημαίνει κάτι το οποίο λάμπει). Το 1808 οι Thenard και Gay-Lussac στη Γαλλία και ο Davy στην Αγγλία, με διαφορά εννέα ημερών, διαπίστωσαν ότι στο βορικό οξύ, που προέκυπτε από τον βόρακα, κρυβόταν ένα νέο στοιχείο. O Davy από τις λέξεις borax και carbon, το όνομα του άνθρακα, που έβρισκε ότι είχε ομοιότητες με το νέο στοιχείο, έφτιαξε το όνομα boron που έγινε στα ελληνικά βόριο(ν). Να έχουμε υπόψη μας πάντως ότι πολύ δύσκολα απομονώνεται το ίδιο το στοιχείο και ότι οι πιο πολλές εφαρμογές πραγματοποιούνται με τη βοήθεια των ενώσεών του (οξείδια, οξέα, σύμπλοκα).

Αριθμοί κυκλοφορίας
Ατομικός αριθμός: 5
Ατομικό βάρος: 10.811
Σημείο τήξης: 2.300ο C
Σημείο ζέσης: 3.658ο C
Αριθμός ισοτόπων: 14

Τι θέλει από τη ζωή μας;
Πέντε γραμμάρια βορικού οξέος αρκούν για να αρρωστήσουμε και 20 για να κινδυνέψουμε να μας στείλουν στον τάφο. Αν και είναι πολύ καλό εντομοκτόνο και κατσαριδοκτόνο, χρησιμοποιήθηκε παλαιότερα και σαν φάρμακο. Με τη διαφορά ότι τώρα ξέρουμε ότι πρέπει να το εισάγουμε στον οργανισμό μας σε πολύ μικρές ποσότητες. Τρία έως τεσσεράμισι χιλιοστά του γραμμαρίου την ημέρα είναι αρκετά (Γ. Μανουσάκη: «Συμπληρώματα διατροφής»). Η στέρηση του βορίου σχετίζεται επίσης με ψυχολογικά φαινόμενα, καθώς επιφέρει ελαττωμένη ηλεκτρική δραστηριότητα του εγκεφάλου (Α. Βάρβογλη: «Η Χημεία στο πιάτο»).

Επίσης στις αρχές της δεκαετίας του 1950  εμφανίστηκε μια μέθοδος θεραπείας όγκων του εγκεφάλου με βόριο, η οποία όμως σύντομα εγκαταλείφθηκε, για να εμφανιστεί πολύ βελτιωμένη, αλλά προς το παρόν μόνο σε πειραματόζωα, τον Απρίλιο του 2013. Πρόκειται για τη μέθοδο BNCT (Boron Neutron Capture Therapy). Βασίζεται στην ιδιότητα του ισοτόπου του βορίου-10 να απορροφά ένα νετρόνιο, να μετατρέπεται αμέσως σε λίθιο, εκπέμποντας και σωματίδιο Αλφα, δηλαδή πυρήνα ηλίου με δύο πρωτόνια και δύο νετρόνια. Οι επιστήμονες λοιπόν έχουν διαπιστώσει δύο πράγματα. Αν τέτοια ισότοπα μπορέσουν να βρεθούν μέσα σε έναν όγκο του εγκεφάλου και απορροφήσουν νετρόνιο, η διάσπαση και εκπομπή σωματιδίου Αλφα προξενεί μεγάλη καταστροφή στον καρκινικό όγκο. Είναι ένας βομβαρδισμός εκ των έσω. Επίσης οι καρκινικοί αυτοί όγκοι παρουσιάζουν αυξημένη απορροφητικότητα και αυτό είναι καλό. Οι έρευνες από το Πανεπιστήμιο του Missouri συνεχίζονται [«Boron neutron capture therapy demonstrated in mice bearing EMT 6 tumors following selective delivery of boron by rationally designed liposomes», The Proceedings of the National Academy of Science (PNAS)].

Πόλεμος και ειρήνη
Τα κράματά του με διάφορα μέταλλα είναι τόσο σκληρά που χρησιμοποιούνται σε λειαντικά μηχανήματα, εμπρόσθια τμήματα πυραύλων, πτερύγια προπέλας, δοχεία που αντέχουν σε υψηλές θερμοκρασίες. Ως τριφθορίδιο χρησιμεύει για το ντοπάρισμα των ημιαγωγών τύπου p. Με τη μορφή βορικής ρίζας, δηλαδή βόριο με τρία οξυγόνα, χρησιμοποιείται για εμπλουτισμό εδαφών, σε ελαιώνες και άλλες καλλιέργειες.

Απορίες λογικές και μη

Πώς ωφελεί το βόριο τα φυτά και τα δέντρα;

Σε ελαιώνες και άλλες καλλιέργειες, τα λιπάσματα βορίου θεωρείται ότι προάγουν την καρπο­φορία

Θεωρείται πως η έλλειψή του κάνει τα δέντρα να μην μπορούν να γονιμοποιηθούν και να βγάλουν καρπούς, ενώ προσβάλλονται εύκολα από διάφορες ασθένειες. Τα φυτά χρειάζονται το βόριο για να ανεβάσουν την περιεκτικότητά τους σε σάκχαρα και αυτό παρατηρήθηκε να συμβαίνει πιο έντονα στα σακχαρότευτλα, αλλά όταν η δόση γίνει μεγάλη το βόριο αντί να ωφελεί βλάπτει. Αρκούν περίπου 60 γραμμάρια οκταβορικού νατρίου κάθε χρόνο για κάθε ρίζα.

Βόριο και τεστοστερόνη...
Υπάρχει ένα ένζυμο, η αρωματάση (CYP1A1/2), που μεταξύ άλλων μετατρέπει την τεστοστερόνη σε οιστρογόνα μέσα στον οργανισμό. Αν λοιπόν σταματήσεις τη δράση της αρωματάσης, αυξάνεται η τεστοστερόνη (ανδρική ορμόνη) και ελαττώνονται τα οιστρογόνα (γυναικείες ορμόνες), κυρίως η οιστραδιόλη. Υπάρχουν μάλιστα συμπληρώματα που παίρνουν και οι «μποντιμπιλντεράδες», δηλαδή όσοι ασχολούνται με τη σωματοδομική, τα οποία περιέχουν βόριο (πολλά όχι με αρκετή ποσότητα από το στοιχείο αυτό, άρα είναι εξαρχής άχρηστα), για αύξηση της τεστοστερόνης τους. Το βόριο είτε δρα στην αρωματάση είτε αυξάνει τη βιταμίνη D, η οποία από εργασίες έχει φανεί ότι σχετίζεται με την παραγωγή τεστοστερόνης («Effect of vitamin D supplementation on testosterone levels in men», Pilz S., Frisch S., Koertke H., Kuhn J., Dreier J., Obermayer-Pietsch B., Wehr E., Zittermann A.).
Γαλδαδάς Άρης Βήμα Science (έντυπη έκδοση)

Δεν υπάρχουν σχόλια :

Δημοσίευση σχολίου

Παγκόσμιο ρολόι

Blogger Widgets