这个“硼友”有些厉害，它是如何做到让人又爱又恨呢？

 背景

随着癌症成为世界上威胁人类生命健康的主要因素之一，近两年肿瘤治疗领域冉冉升起的一颗抗癌“新星”——硼中子俘获疗法（BNCT）,这种治疗方法不仅治疗周期短，能够精准消灭癌细胞，不损伤周围细胞，而且副作用低，患者恢复起来也十分快速，虽然理论上的BNCT放疗安全且精准，但是从临床实验到成为一线治疗方案还有很长的路要走。那么硼元素到底在生活中还有哪些用途呢，接下来我们一起来认识一下这位“硼友”。

 一   硼的发现过程

人类对于硼化合物的使用，最早可以追溯到古埃及时期的玻璃制造，在我国公元前300年就将硼砂用作制陶的釉料，古代的炼丹术中也曾使用过硼砂，然而对于硼酸的成分直到19世纪初人们还没有结论，拉瓦锡曾经在《化学基础论》中提及从硼酸中提取硼酸素，并认为其是一种元素，由于科学技术的局限并未提取成功，但是硼元素假说的形成为后世硼单质的制取提供了理论基础。直到1808年，英国的戴维过用钾还原硼酸分离出硼，同年法国的吕萨克（Gay-Lussac）和泰纳（Louis Jacques Thenard）也进行了相关研究成功分离出硼，称其为bore，由于当时的技术受到限制加上硼极易氧化，分离出的硼纯度并不是很高，通过之后科学家们的大量研究，1892年法国科学家穆瓦桑分离出了较高纯度的硼，到1911年美国科学家E·Weintraub通过高压电弧点燃氯化硼蒸气和氢气的混合物的方法才制备出纯度达到99%以上的纯净硼[1]。发现过程如此坎坷的硼都有哪些性质及其应用呢？

图1. 约瑟夫·路易·盖-吕萨克(Joseph Louis Gay-Lussac)，法国化学家（图片来源网络）

图2. 泰纳（Louis Jacques Thenard），法国化学家（图片来源网络)

 二   硼的分布以及应用

硼在元素周期表中处于第二周期第Ⅲ主族，原子序数为5，相对原子质量数为10.81，是地球上最轻的非金属元素，纯净的硼为深棕色粉末或黑色，熔点和沸点分别为 2076 ℃和3927 ℃[2]，其在地壳元素丰度表中处于中间偏后的位置，是并不常见的元素，在自然界没有游离的硼单独存在，主要以化合物的形式存在，根据硼矿物的化学组成可将其分为三类，分别是硼硅酸盐矿物、硼酸盐矿物、硼铝酸盐矿物。全球硼矿资源丰富，绝大部分集中在土耳其、中国、美国、俄罗斯、秘鲁等国。其中土耳其硼矿储量占比约 82.7%，我国硼矿储量占比约 6.8%[3]，我国硼矿主要分布在青海、西藏、辽宁、吉林、湖南等地，其中辽宁-吉林沉积变质型硼矿成矿带与青海-西藏盐湖型硼矿成矿带，约占总储量的90 %[4]。硼的化合物被广泛应用于各个领域，下面就对硼及其化合物的应用进行简要说明。

01

在农业生产中的应用

在农业生产中，硼是高等植物必需的营养物质。它对花药发育、花粉萌发和花粉管生长起着关键作用，如苹果树木对硼的需求较高，由于硼在生殖生长中起着关键作用，因此坐果不良和产量下降是缺硼的一个明显迹象，缺硼树的苹果个头小、变形、容易开裂，颜色不红等。缺硼的樱桃嫩枝生长一段时间，然后尖端死亡，树皮经常发生劈裂。油菜“花而不实”症，棉花“蕾而不花”症，小麦“不稔”症都与缺硼元素有关，为了有效提高坐果率和产量，农业生产中常用硼肥改变这一现象，目前硼肥主要品种为硼砂，其次为硼酸和硼泥等，相比生物工程的方法，施用硼肥是解决农业生产中土壤硼缺乏的重要措施之一[5]。

02

在医疗行业中的应用

在医疗行业中，除了文章开头所说的硼中子俘获疗法治疗癌症以外，硼元素是高等生物身体所需的元素，主要分布在脑、肝、肾、骨骼以及脂肪组织中，可以帮助人体吸收钙和镁，有效预防骨质疏松症，并降低肾结石风险，还可以有效减轻关节炎症，降低人类患关节炎的风险和症状的严重程度，比如常用的硼酸软膏（图3），对治疗湿疹、急性皮炎等症状十分有效，硼酸可用于治疗细菌和真菌感染。除此以外，女性在到达更年期，雌激素水平降低，也可以利用硼药物有效缓解更年期症状。

图3. 生活中所用的硼酸软膏（图片来源网络）

03

在工业、国防中的应用

硼除了在农业、医疗领域有其重要的价值，在工业、国防中也有其重要的应用价值[6]。地球中的绝大部分硼矿石都被精炼为硼砂和硼酸，70％的硼用于生产玻璃和陶瓷。其中46％的硼化合物可用于生产玻璃纤维。生活中硼酸可作为杀虫剂，对蚂蚁，跳蚤和蟑螂有一定的作用，在冶金行业中，向铜、铝等金属中加入硼可以有效提高硬度、耐腐蚀性等性能。在航空领域中硼氢化合物可用于航天飞机燃料，如美国宇航局的阿波罗就含有三乙基硼烷作为燃料，硼化合物还是十分重要的国防材料，如碳化硼可用作核反应堆的控制装置，氮化硼在高温润滑剂、导热材料、耐烧蚀材料、超硬材料等领域有着重要的应用。

 总 结

硼元素及硼化合物以其自身独特的性质在农业、医疗、国防等领域具有重要的应用价值，除了上述的优点以外，但是硼及其化合物也属于低毒类无机物，过犹不及，长期接触与硼相关的行业人员会产生神经衰弱、秃头等症状，如不慎误食可能会发生恶心、呕吐、头痛、腹泻等症状[7]。重症时会出现精神错乱，惊厥，体温、血压下降等，24小时至数日内因休克、尿毒症等而死亡。