硼（英文：boron）是一種非金屬元素，元素符號B，位于元素周期表的第二周期第ⅢA族。它的原子量為10.81，原子序數為5。在其固態形式下，晶體硼呈現為黑色，而無定型硼則為棕色。這種元素在自然界中分布極為廣泛，常見于火山活動區域、鹽湖、沙漠土壤以及地殼中的礦物質，在火星上也有發現。此外，硼也存在于天然礦泉水中，以及某些植物體內，如杏仁和花生等。
硼是一種在常溫下穩定的元素，可用于脫氧劑。該元素存在兩種穩定同位素，即10B和11B，以及包括7B、8B、21B在內的13種不穩定同位素。硼不僅是制備硼酸和各種金屬硼化物的關鍵成分，而且它還表現出多種同素異形體，例如無定形硼和四方相硼等。這些特性使得硼在化學、材料科學以及核工業等領域具有重要的應用價值。
硼及其衍生的化合物在多個行業中扮演著關鍵角色。在化工和化學產業中，它們被用作催化劑、阻燃劑以及制造特定類型玻璃和陶瓷的重要原料。軍事領域中，硼的一些同位素在核工業中作為控制棒材料發揮作用。生物學上，硼對植物的生長和發育至關重要，盡管它對動植物生命所需量不多，但缺乏會導致生長障礙。然而，硼及其化合物也具有毒性，過量接觸可能對人體健康產生負面影響。
發現簡史
硼化合物自古以來在人類生活中扮演著重要角色。其發現和應用可以追溯到古埃及時期，當時人們將硼砂作為制造玻璃的助熔劑。公元9世紀，阿拉伯煉金術士阿爾-拉齊撰寫的書《秘密中的秘密》詳細描述了一些物質，并對礦物體進行了分類。在中國古代，唐代的丹經《金華玉液大丹》中提到了“琉璃藥”，《涌泉匱法》中也提到了“玻璃關”，這些都包含了硼砂。同時，硼砂還被應用在醫藥方面，以硼砂入藥的方劑在歷朝歷代皆有提及。
在1702年，法國化學家威廉·荷姆堡首次成功制備了硼酸。通過將硫酸與熱硼砂的混合溶液加熱，并在沙浴中蒸餾，荷姆堡觀察到混合溶液中有晶體析出。這些白色片狀結晶被他稱為“鎮靜鹽”，即今天所知的硼酸。但是，荷姆堡錯誤地認為這種物質來源于硫酸，未能正確理解其真實的化學組成和性質。
在1747年，法國化學家巴朗（Baron， 1715-1768）進行了一系列實驗，試圖揭示硼砂的真實組成。巴朗提出了一個假設，認為硼砂是由鎮靜鹽和碳酸鈉在反應中生成的產物。然而，這一理論在后來遭到了挑戰。到了1775年，瑞典化學家托爾貝恩·伯格曼（Torbern Bergman， 1735-1784）在其論文《有擇吸引論》（Disquisitio de Attractionibus Electivis）中對鎮靜鹽的性質進行了深入探討。伯格曼指出，鎮靜鹽展現出了一般酸的特性，從而推翻了它是一種鹽的觀點，而是將其定義為一種酸。這一發現對當時的化學理論產生了重要的影響，進一步推動了酸堿理論的發展。
在1789年，法國化學家安托萬-洛朗·德·拉瓦錫在其開創性著作《化學基礎論》中，對元素的概念進行了系統的闡述。拉瓦錫定義元素為：“分析所能達到的終點”，即那些不能進一步分解的物質。他提出鎮靜鹽實際上是一種酸，由非金屬元素與氧的結合體，據此他將其命名為硼酸，并將該非金屬元素命名為硼酸素。在拉瓦錫所繪制的第一張元素表中，他將元素分類為簡單物質，并進一步細分為簡單非金屬物質、簡單金屬物質及簡單土質物質，其中硼酸素與硫、磷、碳、鹽酸素和酸素一同被歸類為簡單非金屬物質。
在1808年，法國化學家約瑟夫·路易·蓋-呂薩克（Joseph Louis Gay-Lussac）與路易·雅克·泰納爾（Louis Jacques Thénard）幾乎與戴維同時，開展了關于硼酸素的研究。他們通過在銅管中放置等量的鉀與純凈的硼酸，并在熔爐中加熱的方法，成功提取出了硼酸素。這一過程中，他們收集到了橄欖灰色的物質，經過加熱和水洗后，得到了一種不溶于水的新物質。經研究發現，該物質具有與碳、磷、硫相似的性質，并能在氧氣中燃燒生成人造硼酸。因此，他們推斷這是一種新元素，并將其命名為“bore”。
在1810年，瑞典化學家雅各布·永斯·貝采利烏斯（Jacob Berzelius， 1779-1848）著手進行了原子量的測定工作。到1814年，他以氧為基準（O=100）測量出了41種元素的原子量，總計達到114個。在這些元素中，硼的原子量（換算至以O=16為基準）為11.72，這一數值已非常接近現代對硼元素相對原子質量的認知。貝采利烏斯在原子論的發展歷程中也首次使用了字母來表示化學元素的符號，采用元素的拉丁文名稱的首字母作為其符號。在他發布的原子量表中，硼元素的符號被標為"B"，這一符號被沿用至今，成為了化學領域的國際標準。
1869年，俄羅斯化學家門捷列夫根據元素的原子量研究元素性質的變化規律，提出了元素周期表，并發表了第一張元素周期表。在這張表中，根據以氧原子量為16作為基準，硼的原子量為11，所以被排在第4號元素的位置。1871年，門捷列夫修訂后制作出第二張元素周期表，將元素表改為橫排形式，并劃分出周期和族。在這張表中，硼元素位于典型金屬(第一周期之前)的第三族。
在1872年，美國化學家克拉克擔任美國化學會原子量委員會的領導工作，開始了對原子量的精確計算。歷經數年的研究，至1896年，在該委員會發布的第三次報告中，克拉克向學術界公布了一系列原子量的計算結果。他依據兩種不同的標準，即以氫的原子量定為1和以氧的原子量定為16，得出了硼元素的原子量分別為10.86和10.95。Ezekiel Weintraub在1909年首次成功生產出硼元素，為克拉克的理論研究提供了實踐基礎。
在1919年，英國物理學家弗朗西斯·阿斯頓（Francis William Aston）設計并制造了首臺能夠精確測定原子量和分子量的質譜儀，為現代化學分析奠定了基礎。1920年，阿斯頓運用了BF3氣體的離子化特性，對硼元素進行了開創性研究，借助質譜儀揭示了硼的兩種同位素10B和11B的存在。隨著質譜和光譜分析技術的進步，已知硼同位素的種類擴增至14種。在眾多領域，尤其是生物學、地質學和醫學，這兩種穩定同位素的應用日益廣泛，不僅對植物生長發育至關重要，還能夠揭示地質變化，并在醫學治療中發揮其獨特功能。隨著21世紀研究的深入，硼同位素在環境監測和疾病治療方面的作用愈顯重要。
在2009年，國際化學純度與分析化學聯合會旗下的同位素豐度與原子量委員會（Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights，簡稱CIAAW）作出重要宣布，決定不再將包括硼在內的11個元素的原子量視為恒定不變的數值。相反，委員會為這些元素提供了標準原子量的區間值，以反映自然界中同位素組成的變異。例如，硼元素的標準原子量被定義在一個區間［10.806；10.821］內。鑒于此變化可能給日常使用帶來不便，CIAAW在2016年進一步發布了這11個元素的常規原子量值，其中硼的常規原子量被定為10.81，以便于科學界及教育界的廣泛應用。
理化性質
物理性質
無定型的硼為黑色或深棕色粉末，晶體硼呈黑灰色，有金屬光澤，晶體硼的密度為2.34g/㎝3，熔點為2300℃，無定型硼的密度為2.37g/㎝3，熔點為2106℃。硼的溶解熱為19.246KJ/摩爾，沸點為3658℃，氣化熱度為507.52KJ/mol，升華熱度為589.94KJ/mol，硬度為9.5，比熱容為1.09KJ/（千克K），電阻率為0.8x106 Ω·cm。
化學性質
硼，作為一種化學元素，在室溫條件下顯示出較高的穩定性，其化學活性允許其與眾多金屬、氧、氮、碳等元素形成復合物。
與氧化物反應
硼與氧的親和力超過硅，所以硼作為還原劑，能從許多穩定的氧化物(如SiO2、P2O5等)中奪取氧，故硼在煉鋼工業中用作去氧劑。例如：硼在煉鋼工業中用作去氧氣：
與非金屬單質反應
常溫下，硼能夠與氟反應，高溫下，硼能夠與氮、硫、氯等反應：
硼在空氣中燃燒，放出大量的熱：
與水反應
硼在赤熱狀態下與水蒸氣反應生成硼酸：
同位素
硼（化學符號B）是一種輕型非金屬元素，自然界中以兩種穩定同位素10B和11B的形態存在，其自然豐度分別為19.9%與80.1%。這些同位素在多個領域有著廣泛的應用。6B、7B、8B、21B等13種硼不穩定同位素，其中7B的半衰期最短，8B的半衰期最長，它們在化學合成、環境監測、生物學探索、地球科學分析以及行星科學研究等眾多科學領域中發揮著重要作用。
10B同位素在核技術領域發揮著至關重要的作用。作為原子反應堆中的調節劑材料，10B有效控制核鏈反應速率，確保過程的安全與穩定。其卓越的中子吸收性質，使其在構建輻射防護屏中不可或缺，為操作人員提供了必要的安全保障。在中子探測技術方面，10B在中子計數器的應用對監測和測量中子流至關重要。此外，10B在放射治療中通過精準定位，對某些惡性腫瘤展現出顯著的治療效果。在科學研究領域，硼同位素不僅在核工業中用于核反應調節和防護，還在天文學中助力研究星云和宇宙事件，揭示宇宙演化之謎。在地球科學中，它們用于解讀地質過程，如地表風化、殼幔交互作用和板塊俯沖。硼同位素還在古氣候和古海洋研究中重建地球歷史，在礦床成因探索及地下水和環境地球化學調查中提供了關于成礦作用和環境變遷的寶貴信息。
11B，同位素因其在自然界中的高豐度，使得它能夠在較短的時間內產生清晰的核磁共振（NMR）譜圖。這一特性使得11B成為核磁共振領域中的一個重要工具。
參考資料：
同素異形體
無定形硼
盡管無定形硼的結構特征是由規則的12B二十面體單元組成，但其單元間的連接缺乏明確的規律性，導致其形成的宏觀結構呈現出長程無序。這種結構與具有規則連續周期性排列的晶體結構相比，顯得更為復雜和隨機。值得注意的是，無定形硼具有在特定條件下轉變為不同晶態形式的能力。例如，在727K以下，乙硼烷的分解可以直接產生純無定形硼；而經過727K的退火處理，無定形硼則能轉化為具有更高有序度的β型菱形硼晶體。
晶態硼
晶體硼可以分為兩大類。一類是通過實驗成功合成的純相晶體，主要包括α-菱形硼、β-菱形硼、四方相硼(T-192)和正交相γ-B28等四種結構。這些晶體通過實驗手段都已成功合成。
另一類是雖然通過計算預測存在，但至今沒有實驗報道成功合成的晶態硼結構。這類結構包括各種硼富勒烯、硼納米管以及單層硼薄膜等。計算機模擬預測這些結構在理論上是可行的，但由于實驗條件的限制，目前還未能成功合成。
α-菱形硼
α-菱形硼(α-B12)是結構最簡單的晶形硼，它的晶胞參數為a = 505.7 pm，α = 58.06°。每個晶胞包含12個硼原子，這12個硼原子以基本規則的B12二十面體排列形成的稍微變形的立方密堆積結構。B12二十面體內部硼原子之間的距離為173-179 pm。B12二十面體之間通過強的共價鍵，包括2c2e鍵和3c2e鍵結合在一起。可以通過幾種方法得到高純度的α-B12：一是在527-727 K的絲(或鎢絲或氮化硼)上熱分解BI3可以得到純度大于99.95%的α-B12；二是熱分解硼的氫化物；三是在527-927 K下在B-Pt熔體內使單質硼結晶也可以得到α-B12。
β-菱形硼
β-菱形硼和α-菱形硼屬于同一空間群，但是晶胞參數不同。β-菱形硼的晶胞參數為a=1014.5pm， α=65.28°。每個晶胞包含106個硼原子，它們以復雜的方式排列。其中許多硼原子形成B12二十面體結構，但也有大量非二十面體結構的硼原子，例如有研究認為β-菱形硼的結構核心是一個球形的B84單元，它與富勒烯C60的結構非常相似。β-菱形硼中B84單元內B-B鍵長平均為183pm，長于α-菱形硼中B12單元內B-B鍵長。β-菱形硼在一個相對廣闊的溫度范圍內是熱力學穩定的變體，當它熔化時通常會形成這種變體。
四方相硼
目前人們已知有兩種四方相硼結構。第一個是含有50個硼原子的T-50(α-四方硼)，它在1943年被獲得。當時人們認為其晶胞含有50個硼原子，晶胞參數分別為a = 875 pm， c = 506 pm。但是后來的研究表明，T-50晶胞中除硼原子外，還含有氮或碳原子，應將其歸類為氮化物或碳化物。1960年，人們通過使用H2還原BBr3合成了第二種含有192個硼原子的T-192(β-四方硼)。T-192晶胞含192個硼原子，晶胞參數為a = 1012 pm， c = 1414 pm，其結構比T-50更為復雜。目前人們對T-192結構還沒有完全了解。此外，曾有報道稱發現含78個硼原子的第三種四方相硼，但該結構尚未被證實。
主要化合物
硼元素形成的化合物種類繁多，且應用范圍極為廣泛。其重要的化合物包括硼砂、硼酸、金屬硼化物、硼氫化合物以及硼雜環化合物等。
硼酸
化學式為H3BO3，白色晶體，在100g273K溫度水中的溶解度為2.6g ，380K時的溶解度為37g、故可用重結晶法提純。硼酸加熱至442K溫度時脫水生成偏硼酸HBO2，繼續加熱可完全脫水變為玻璃狀的B2O2，硼酸為一元弱酸，它與甲醇反應生成揮發性的硼酸三甲酯，硼酸燃燒時呈綠色，可借以鑒定硼的化合物。硼酸大量用于玻璃和搪瓷工業，由于它能抑制霉菌生長、醫藥上用作患處的清毒劑，如洗滌眼睛。
金屬硼化物
硼可與一些金屬和非金屬形成穩定的金屬間化合物，如硼鈹、硼鎂、硼硅、硼等。這些化合物大多數具有高熔點、高硬度、高電導率和化學惰性等特殊性質。因此，它們可用于高溫耐火材料和研磨材料的制備，廣泛應用于實際生產中。
硼氫化物
又稱硼烷，是硼與氫組成的化合物，的總稱。主要有乙硼烷（B2H6)、丙硼(B3H9)、丁硼烷(B4H10)、戊硼烷(B5H11、己硼烷(B6H12）和癸硼烷，隨著硼原子數的增加，硼烷可由氣態(如乙硼烷、丁硼烷）變成液態(如戊硼烷、己硼烷）再變成固態(如癸硼烷)硼烷都具有難聞的臭味，化學性質十分活潑，與空氣接觸時會發生爆炸性的分解，并可發生水解、鹵化、胺化、氫化、烷基化、醇解等反應，也可與有機金屬化合物反應。硼烷在近代工業和軍事上具有重要用途，由于它發熱量高、燃燒快被用作火箭和導彈的高能燃料。此外，還用作金屬或陶瓷零件的處理劑，硅橡膠中的交聯劑.硼烷毒性大，會損害人體的肺、肝和腎。
硼雜環化合物
硼雜環化合物是一類含有一個或多個硼原子的雜環化合物。除了碳和硼，硼雜環中還可包含氧、硫、氮、磷和硅等其他原子。主要類型包括： 雜環脂類，包含飽和環如硼雜戊環和硼雜己環；也包含不飽和雜環或含有其他雜原子的雜環。 硼雜芳環類，主要是具有芳香性的芳香烴環，例如硼氮六環、硼氧六環和硼雜芳烴。 網絡狀硼雜環，如硼雜二環壬烷和棚雜金剛烷。 合型硼雜環，包含硼酸和烴胺基酸或胺基酸衍生物，也包含N、O、S多官能基的有機硼配位化合物。 硼雜環化合物可用于治癌藥物、生理活性物質和還原劑等方面。
硼碳化物
在非核工業上的主要用途是作拋光或研磨用的磨料顆粒或磨料粉末；還用在制動器及離合器的摩擦片襯上。硼的碳化物及鈹的硼化物還可用于防彈服及飛船防護板中。通過BCI3/H2與碳絲在1 600℃ -1 900℃下反應可制成纖維狀的硼碳化物。
應用領域
化工領域
硼及其化合物在多個領域有廣泛的用途。硼元素被用于冶金和原子能工業。硼酸、硼砂和氧化硼等無機化合物不僅用作其他硼化合物的原料，還主要用于制造玻璃、陶器和搪瓷等產品。此外，許多有機硼化合物被應用于塑料、橡膠、原子能等工業，并作為高能燃料等用途。
化學領域
元素硼還用作烯烴的聚合、脫氫反應的催化劑，硼化鑭陶瓷用作電子裝置的陰極材料，單晶LaB6用作場致發射體的大功率管、磁控管的陰極材料。硼酸鋰單晶用于制造遠紅外、可見光及紫外波段高功率脈沖激光的倍頻、和頻、參量振蕩和放大器以及腔內倍頻器。
陶瓷領域
硼化物陶瓷是一類新型結構陶瓷材料。它主要由硼和過渡金屬形成的二硼化物組成。硼化物陶瓷具有高熔點、難揮發的特點，它可以提高玻璃的紫外線透射率和透明度，增加玻璃的耐熱性，使陶釉不易脫落且具有光澤，使其在高溫環境下也能保持穩定。同時，它擁有高硬度、高導電性和強烈的耐腐蝕性，這給其在電子、機械和化工等領域帶來廣闊的應用前景。
軍事領域
硼纖維是優良的增強材料。由于其強度高、彈性模量高的特點，硼纖維與金屬及沒藥樹制成的復合材料，可作為優良的高溫結構材料。這類高溫結構材料廣泛應用于軍工和航天領域。例如，硼纖維增強鋁基和鈦基復合材料可以制造航空發動機的壓氣葉片、風扇以及飛機和衛星的耐熱部件。鈦顆粒可以用于制造加熱設備和點火裝置的電導部件，以及在超高溫環境下工作的耐磨結構件。
核領域
硼化鋯陶瓷在火箭噴管和高溫發熱元件中有廣泛應用。作為一種理想的熱中子堆控制材料，天然硼具有較大的中子吸收截面，可以直接作為反應堆的控制材料使用。此外，硼也可作為反應堆的中子吸收劑和屏蔽材料。例如硼鋼、碳化硼和硼硅玻璃等形式的控制材料，可以以簡單斷面型材、板材或水溶液的形式，廣泛應用于各種反應堆的控制系統中。它們還常被用于制作中子計數器。
冶金領域
硼是一種重要的冶金添加劑，廣泛應用于冶金工業中。它可以作為除氣劑，有效改善金屬材料的晶粒結構。例如，加入適量的硼可以制備出低合金結構鋼、彈簧鋼等產品。同時，與鐵、鋁、鎳等金屬形成合金，如硼鐵、硼鋁、硼鎳，這些合金也廣泛應用于生產低合金高強度鋼、耐熱鋼和不銹鋼等各種鋼材。總之，作為冶金添加劑，硼可以提升鋼材的性能，同時也是鋼鐵企業生產的重要原料之一。
制造業領域
含硼元素可以有效提高鑄鐵的韌性和耐磨性，硼可以與鐵形成固溶體，使鐵基材料結構更緊密，從而增強其機械性能。含硼鑄鐵因此廣泛應用于需要高強度、耐磨特性的產品制造領域，例如汽車關鍵部件、拖拉機各種傳動機構以及機床主軸等。通過添加適量的硼元素，可以在保證鑄件形狀的同時，提高其在復雜工作條件下的使用壽命。
其他領域
硼化合物在不同行業有廣泛應用。它可以作為防腐劑、化學消毒劑、皮革后處理劑等。硼化合物還廣泛用于制造防火材料、肥皂、染料和顏料等領域。
硼鹽在多個行業都有廣泛應用。它可以被用于制作滅火劑，以幫助控制和撲滅火災。硼鹽也是皮革制精制的重要原料。此外，許多化妝品和攝影材料中的成分都含有硼鹽。在冶金和火箭燃料領域，硼鹽可以提供高能量。在核反應堆中，元素硼能夠很好地吸收中子，起到調節核反應的作用。而硼酸鹽則可能具有一定的毒性，需要適當處理。
生理作用
動物與人
硼作為一種微量元素，根據研究顯示，它對動物的生長發育可能具有潛在的促進作用。適宜的硼攝入量對于提高動物的平均日增重有著積極影響，并且對動物整個生命周期的發育過程可能扮演著不可或缺的角色。此外，硼在動物胚胎的健康發育中也可能起著關鍵作用。它不僅能夠促進骨骼形成速率，減少骨骼的再吸收，從而增加骨骼的強度與韌性，還能與維生素D相互作用，可能進一步提高骨骼中的礦物質含量，改善動物的骨骼健康狀況。
硼可能是一種對人體至關重要的微量元素，其多樣的生物學功能對維持健康狀態發揮著重要作用。一些研究揭示，硼能夠與核糖等生物分子結合，影響細胞內的關鍵生化途徑。它在合成腺苷甲硫氨酸（SAM）等過程中可能起到調控作用，進而影響脫氧核糖核酸和核糖核酸的甲基化。硼還與細胞膜成分相互作用，維持膜的結構與功能，并參與調節細胞內環境的穩態和信號傳導。臨床研究表明，適量攝入硼可減輕關節炎癥狀、促進骨骼健康、改善認知功能，并增強免疫力。特別是對于維生素水平不足的人群，硼的補充顯得尤為重要。此外，硼還能增強雌激素的效果，對絕經后婦女的骨健康具有積極影響。
硼在微量礦物質、能量及氮的代謝過程中起著調節作用，同時影響著氧化反應。研究指出，硼可能對大腦功能和精神行為具有積極作用，并參與調控雌激素的吸收。對于提高睪丸甾水平和肌肉力量，尤其是對運動員而言，硼的適量攝入顯得尤為重要。此外，硼還可能有助于提升腦功能和反應能力。雖然多數人通過飲食能夠攝入足夠的硼，但老年人應特別關注其硼的攝入量。硼還在胰島素的合成、分泌、儲存和活性以及能量底物代謝中扮演關鍵角色，而胰島素的不足會影響微量元素在體內的平衡。因此，確保適宜的硼攝入對于維持生理健康具有重要意義。
植物領域
硼是一種重要的植物營養元素，為植物生長所需，它參與了植物細胞壁和膜的形成，增強了植物細胞的穩定性和抗病能力。此外，硼還可以誘導植物產生系統獲得性抗性，增強植物抗病能力。它還可以促使植物細胞產生適量的酚類和過氧化物，從而抑制病原菌的生長，并扭曲其菌絲的結構和形態。缺少硼，會造成植物葉片畸形，發黃，幼果發黑。而枝條和根的分生組織死亡，由此使植物矮化，發育畸變造成果樹內木栓組織的異常沉積。代謝的紊亂導致肉質器官內的細胞瓦解，由此產生諸如甜菜和芫菁的“心腐病”或“水心病”。
毒性
無機物化合物
硼酸及其衍生物，如硼酸酐和硼砂，可通過呼吸道、消化道和受損皮膚進入人體，而完整皮膚的吸收能力極為有限。這些物質一旦被吸收，可在腦脊液、腦、肝及脂肪組織中積聚，尤其在骨組織中蓄積更為顯著。硼酸類物質的中毒機制復雜，影響神經系統、酶活性和代謝過程，并可能與過敏反應相關。過量使用或誤服可能導致急性中毒，而在醫療中，即便是作為外用藥物，也存在過量吸收的風險。據研究，硼酸的成人內服致死量約為15至20克，嬰兒為5至6克。因此，在工業生產和醫療應用中，對硼酸及其衍生物的使用需嚴格控制，以防止中毒事件的發生。
硼酸酐（B2O3）、硼酸（H3BO3）和硼砂的毒性基本相同，均屬低毒類。經口LD50，硼酸為2.66g/kg（大鼠）；硼酸酐為3.16g/kg（小鼠）；硼砂為2g/kg（大鼠）。工業生產中，除了可能引起皮膚、黏膜刺激外，一般不發生中毒。誤服可引起急性中毒。醫療中作為外用藥，可因過量吸收而中毒；據推算人的內服致死量，成年人為15-20g，嬰兒為5-6g。
有機物化合物
硼的有機化合物，其毒性遠超過無機化合物硼化合物，對人體健康構成嚴重威脅。硼烷及其衍生物的應用廣泛，但其劇毒性和易燃性不容忽視。這類化合物在接觸空氣或氧氣時，極易引發自燃或爆炸，而其與水的反應則會釋放出氫氣，增加了使用過程中的風險。尤其是在工業和國防領域，盡管硼烷的高能燃料特性和在表面處理，硫化及有機合成等方面的用途不可或缺，但其潛在的毒性和危險性要求嚴格的安全措施和處理規程。特別是二硼烷和五硼烷，它們具有極高的毒性和對中樞神經系統的損害作用，因此在使用時必須采取高度的警惕和防護。
二硼烷為無色氣體，具有難聞的臭味，吸入二硼烷后會直接損害呼吸道和肺部，導致呼吸困難。其毒性機制類似光氣，還可能出現中樞神經系統癥狀。從興奮階段進入抑制階段，并會出現低血壓、心動速度減慢、心室顫動等全身反應。
分布
硼，作為一種至關重要的工業原料，其主要提取自天然產出的斜方硼砂及人工合成的硼砂礦。這種元素在自然界中分布廣泛，尤其是在火山活動頻繁的區域、鹽湖、沙漠土壤以及地殼（占比約0.001%）中。火星上也檢測到了硼的存在。此外，硼還以低濃度的形式出現在天然礦泉水中，以及蜂蜜、葡萄干、葡萄酒、梅干、杏仁、花生、棗子、黃豆等植物性食品中。
制備
在現代工業中，單質硼的制備是一項關鍵的化學工藝。可以通過還原硼的不同化合物，如使用鉀還原硼酸、利用金屬鎂粉或鋁粉在加熱條件下還原硼的氧化物、采用氫氣還原硼的鹵化物、以碳作為還原劑在高溫下還原硼砂，以及通過電解熔融的硼酸鹽或其他含硼化合物，來獲得初級形態的硼。此外，熱分解硼的氫化合物也是制備單質硼的有效途徑。為了獲得高純度的硼產品，上述方法得到的初級硼產品需進行真空除氣或控制鹵化處理以去除雜質，以確保最終產品的純凈度和質量。例如硼與硅反應：
物質結構
硼原子的外電子層構型為[He] 2s22p1，因此硼只有＋3價，它是最外層少于4個電子的僅有的非金屬元素，晶態硼主要包括α-菱形硼、β-菱形硼、四方相硼(T-192)和正交相γ-B28等四種結構。
衛生標準
在環境與職業健康標準的制定中，不同國家有著各自的規定以確保公眾及工作人員的安全。美國環境保護署針對飲用水中硼的含量制定了嚴格的標準，規定其最大濃度不得超過0.29毫克/立方米。而在中國，根據職業衛生標準《工作場所有害因素職業接觸限值化學有害因素》（GBZ2.1-2007），對于癸硼烷這一化學物質，規定了時間加權平均容許濃度為0.25毫克/立方米，并且短時間接觸的容許濃度上限為0.75毫克/立方米。此外，三氟化硼的最高容許濃度則被設定為3毫克/立方米。
參考資料 >
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火星發現38億年歷史硼酸鹽 或為星球有生命重要線索.人民網.2023-12-04