晶态硼的结构和性质是怎样的?

晶态硼有多种变体，它们都以B12正二十面体为基本结构单元。这个二十面体由12个硼原子组成，它有二十个等边三角形的面和12个顶角，每个顶角有一个硼原子，每个硼原子与邻近的5个硼原子等距离。

由于B12二十面体的连接方式不同，键不同，所形成的硼晶体类型也不同。α菱形硼系由B12单元组成的层状结构，每一层中的每个B12单元通过6个硼原子用6个B-B-B三中心两电子键与在同一平面的6个B12单元连结。每一个B12单元又通过6个硼原子用6个B-B的σ键与前后两层的6个B12单元连结。所以在α菱形硼晶体中，既有普通的σ键，又有三中心键。这样的晶体属于原子晶体。

无定形硼比较活泼，易在氧中燃烧。在空气中燃烧，则除生成B2O3以外，还有少量BN。它能从许多稳定的氧化物中夺取氧而用作还原剂。无定形硼还与非金属作用，如与F2反应得到BF3，与Cl2、Br2、S和N2反应分别得到BCl3、BBr3、B2S3和BN。它不与H2作用。此外，无定形硼还与酸和强碱作用，生成相应的化合物。它还与金属作用，生成硼化物。

无定形硼用于生产硼钢，它是制造喷气发动机的优质钢材，因为具有抗冲击性能好的特点。此外，由于砌有吸收中子的特性，硼钢还用于制造原子反应堆中的控制棒。同时，将含硼酸盐、铝硅酸盐的陶瓷粉末与钻、钛、镍的金属粉末混匀经过特殊热处理烧结成的金属陶瓷是耐高温和超硬质材料。