構造
環の上の点を示す図ではありません。占有された各副殻の実際の確率密度|ψ|²をモンテカルロ法でサンプリングしたものです。ドラッグして回転できます。青と紫は波動関数の反対の符号を示しており、それによって結合が可能になります。
測定値
各バーは、その性質についてホウ素が118元素の中でどこに位置するかを示しています。
出典：IUPAC 2021標準原子量 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST。~が付いた値は、測定値ではなく予測値です。
縮尺どおりの大きさ
Radius 87 pm — that is 0.087 nm, so about 5747 million of them side by side would span a millimetre.
熱範囲
ホウ素 is liquid over a 1925 K window, from 2348 K to 4273 K.
物語
植物の成長に不可欠な硬い半金属です。非常に硬い化合物を形成します。
ホウ素の発見は、聡明な人々が謎めいた化合物の秘密を解き明かそうと競い合った化学の黄金時代に生まれました。この物語には、フランスの革命家、イギリスの実験家、そして1,000年以上にわたって人類を悩ませてきた物質が登場します。
発見されるずっと前から、ホウ素化合物は世界各地の文明を魅了していました。ホウ砂は古代シルクロードを通ってヨーロッパに伝わり、金属加工用の貴重な融剤や中国陶磁器の成分として取引されました。アラブの錬金術師はこれを「burak」と呼び、ベネチアのガラス職人は、ガラスを水晶のように透明にするこの謎の白い粉末に高値を支払いました。
Marco Poloはチベットのホウ砂鉱山について記し、中世ヨーロッパの錬金術師たちは、この「魔法の塩」が他の物質を洗浄し、保存し、変化させる理由を必死に理解しようとしました。彼らは、未知の元素の化合物を扱っているとは知りませんでした。
この大発見は、歴史上最も激動した時代の一つに起こりました。ナポレオン時代のフランスで活動していたJoseph Louis Gay-LussacとLouis-Jacques Thénardは、ホウ酸の謎めいた性質を研究していました。この優れた化学者たちはフランス革命を生き延び、フランス科学アカデミーの支援のもとで化学知識の限界を押し広げていました。
1808年6月21日、彼らはホウ酸を鉄管内で金属カリウムとともに加熱し、純粋なホウ素を単離するという不可能に思えた成果を達成しました。Gay-Lussacは後に、「オリーブ褐色の物質を得た。それは私たちにはホウ酸の基となるものに見えた」と記しました。彼らは原子番号5の元素を作り出しましたが、その真の意義をまだ理解していませんでした。
同じ頃、イギリス海峡の向こう側では、Sir Humphry DavyがロンドンのRoyal Institutionで画期的な実験を行っていました。フランス側の成功からわずか9日後、Davyは別の方法、つまりホウ酸の電気分解によって同じ成果を達成しました。革命期のフランスとナポレオン時代のイギリスとの科学的競争が、両チームを前例のない成果へと駆り立てました。
Davyの方法はより洗練されていましたが、同じように危険でした。彼は溶融したホウ酸に電流を流し、電極に少量の褐色物質を析出させました。綿密な記録には、鮮やかな緑色の炎を上げて燃える「暗いオリーブ色の粉末」と記されており、ホウ素特有の緑色発光の最初の記録となりました。
フランスとイギリスの化学者は、当初この発見に名前を付けることに苦労しました。フランスのチームはアラビア語の「burak」（ホウ砂）に由来する「bore」を提案し、Davyは「boracium」を提案しました。現代の名称「boron」は、アラビア語の語根と「形成する」を意味するギリシャ語の接尾辞「-on」を組み合わせた国際的な科学協力から生まれました。
ホウ素は、カリフォルニアのゴールドラッシュ時代まで実験室の珍しい物質にとどまっていました。1881年、Francis Marion Smithがデスバレーで巨大なホウ砂鉱床を発見し、「ホウ砂王」というあだ名を得ました。彼の有名な20頭立てのラバ隊の荷車はアメリカの伝説となり、モハーベ砂漠を165マイル横断して、最寄りの鉄道までホウ砂を運びました。
真の転機は1909年、Ezekiel Weintraubが純粋な結晶性ホウ素を生産する方法を開発したときに訪れました。この方法により、既知の元素の中でも特に硬い元素の一つとしての真の性質が明らかになりました。この発見によって、ホウ素は先端材料と原子力技術の現代へと進みました。
用途
ホウ素は現代技術の見えないスーパーヒーローであり、防弾装甲からスマートフォンの画面まで、あらゆるものを静かに支えています。独自の化学的性質により、通常の材料では対応できない最先端の用途に欠かせません。
炭化ホウ素（B₄C）は、人類が知る材料の中で3番目に硬く、ダイヤモンドと立方晶窒化ホウ素だけがそれを上回ります。BAE SystemsやGeneral Dynamicsなどの軍需企業は、炭化ホウ素を次の用途に使用しています。
ホウ素の優れた中性子吸収能力により、ホウ素は究極の原子力制御材料となっています。ホウ素10は、ほとんどの材料より1,000倍大きい中性子吸収断面積を持ちます。
ホウケイ酸ガラスは、実験科学と消費者向け製品を一変させました。Corning Inc.は、ホウ素を強化した組成によってガラス製造に革新をもたらしました。
ホウ素は、細胞壁の形成と生殖過程を可能にする植物に不可欠な微量栄養素です。現代農業では、次の用途にホウ素化合物を使用しています。
由来
10 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 69% of elements
ホウ素は宇宙で最も希少な元素の一つであり、地殻中の存在度はわずか10ppmです。この希少性は、宇宙での破壊と地球上での濃縮という興味深い物語を示しています。
ほとんどの元素とは異なり、ホウ素は恒星内部では生き残れず、500,000Kを超える温度で破壊されます。その代わり、ホウ素は宇宙線破砕によって形成されます。これは、高エネルギー粒子が宇宙空間で炭素、窒素、酸素の原子核に衝突し、それらをホウ素を含む軽い元素へと分裂させる現象です。この激しい過程により、ホウ素は数十億年にわたる宇宙線活動の「化石」となっています。
宇宙では希少であるにもかかわらず、ホウ素は独特の過程によって特定の地質環境に濃縮されます。
蒸発岩鉱床には、世界の主要なホウ素資源が含まれています。
トルコは世界のホウ素生産を支配しており、世界の埋蔵量の73%を占め、主にKirka鉱山とEmet鉱山から産出します。米国は第2位で、1872年から操業しているカリフォルニア州のBoron鉱山（Rio Tinto所有）があります。その他の重要な鉱床は次の地域に存在します。
海水には約4.5mg/Lのホウ素が含まれており、海洋は事実上無限ですが希薄な供給源です。一部の地熱泉ではホウ素が経済的に利用可能な濃度まで濃縮されます。イタリアのLarderello地熱地帯は、1800年代における世界初の工業用ホウ素供給源でした。
特定の植物は「ホウ素蓄積植物」として働き、元素を土壌中の濃度の1,000倍まで濃縮します。海藻や一部の砂漠植物は、他の生物なら死んでしまう高ホウ素環境に耐えるため、この能力を進化させました。
取り扱い
ホウ素とほとんどのホウ素化合物は、多くの工業化学物質と比べて比較的毒性の低い物質です。ただし、実験室、工業、家庭で安全に使用するには、適切な取り扱い手順が不可欠です。
急性毒性：ホウ素化合物の急性毒性は低いです。ホウ酸のLD₅₀（試験対象の50%を死亡させる量）はラットで2,660mg/kgであり、食塩より毒性が低いです。
慢性ばく露：高濃度に長期間ばく露すると、生殖機能や発達に影響を及ぼす可能性があります。OSHAは元素状ホウ素について具体的なばく露限界を定めていませんが、粉じんとして扱うことを推奨しています。
眼に入った場合：15分間きれいな水で洗い流し、刺激が続く場合は医師の診察を受けてください
皮膚に付着した場合：石けんと水で洗い、汚染された衣類を脱いでください
吸入した場合：新鮮な空気の場所へ移動し、呼吸困難が生じた場合は医師の診察を受けてください
飲み込んだ場合：口をすすぎ、水を飲み、大量に摂取した場合は医師の診察を受けてください
ホウ砂などの一般的な家庭用ホウ素化合物は、指示どおりに使用すれば通常は安全です。
注：ホウ素は植物に不可欠な微量栄養素であり、人の骨の健康に有益な作用をもたらす可能性もありますが、栄養補助食品は医師の指導のもとでのみ使用してください。
簡単な回答
ホウ素 (symbol B) is element 5 on the periodic table, a 半金属 in period 2, group 13. A metalloid of extremes: harder than most metals, essential to plants, and the element that makes borosilicate glass survive a flame. At room temperature it is a solid.
[He] 2s² 2p¹, giving 2 occupied shells holding 2, 3 electrons respectively. Its outer shell holds 3 electrons, which is what sets its bonding behaviour.ホウ素 melts at 2348 K (2074.9 °C) and boils at 4273 K (3999.9 °C). That puts it among the most refractory elements — it stays solid at temperatures that vaporise most metals.
The standard atomic weight of ホウ素 is 10.81 u. That is a weighted average across its naturally occurring isotopes, which is why it is rarely a whole number.
ホウ素 has a density of 2.37 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of ホウ素 is about 2.4× heavier.
ホウ素 has a Pauling electronegativity of 2.04. The scale runs from 0.70 (francium, the least greedy for electrons) to 3.98 (fluorine, the most). Values in this middle band tend to form covalent rather than strongly ionic bonds.
ホウ素 was discovered in 1808 by Davy, Gay-Lussac & Thenard. It is named after from borax, via Arabic buraq.
ホウ素 makes up about 10 mg/kg of the Earth's crust — uncommon, but not rare.