Boro

Pode tomar a forma de um pó marrom, amorfo ou de um material cristalino de cor preta e extremamente duro. O elemento não é encontrado livre na natureza, mas ocorre em abundância no minério de bórax.

Para que serve?

O boro elementar é usado como um dopante na indústria de semicondutores e como um material que produz uma chama verde em fogos de artifício. Os filamentos de boro são úteis para fazer compostos para estruturas aeroespaciais avançadas, tacos de golfe e varas de pesca.

O ácido bórico é usado em têxteis e inseticidas, e os boratos são usados ​​na fabricação de fibra de vidro isolante, detergentes para roupas, antissépticos, adesivos e uma variedade de outros produtos. O isótopo boro-10 é usado para controlar reações em reatores nucleares e como um escudo contra radiação de materiais radioativos.

O boro é um nutriente essencial para as plantas, mas seu papel fisiológico (se houver) em humanos e animais é pouco compreendido. O elemento não é tóxico para os seres humanos, e compostos comuns (como o ácido bórico e boratos) têm baixa toxicidade, mas alguns compostos especializados são tóxicos e altamente inflamáveis.

História

Compostos de boro são conhecidos há milhares de anos. O nome boro pode ser atribuído ao árabe ‘buraq’, ao persa ‘burah’ e ao turco ‘bor’, que são palavras para o bórax.

No início do Egito, o processo de mumificação dependia de um minério conhecido como natrão, que continha boratos e outros sais comuns. Esmaltes de bórax foram usados ​​na China a partir de 300 d.C e compostos de boro foram usados ​​na fabricação de vidro na Roma antiga.

O elemento foi isolado pela primeira vez em 1808 pelo químico inglês Sir Humphry Davy e de forma independente pelos químicos franceses Joseph Louis Gay-Lussac e Louis Jacques Thénard. Ao reduzir o ácido bórico com sódio ou magnésio, obtiveram boro com cerca de 50 por cento de pureza.

Somente em 1824, no entanto, que o boro foi reconhecido como um elemento químico por Jöns Jakob Berzelius. Em geral, acredita-se que o boro puro foi produzido pelo químico americano W. Weintraub em 1909, mas alguns pesquisadores duvidam da precisão dessa afirmação.

O boro puro e elementar não é fácil de preparar. Quando o ácido bórico é derretido, ele é convertido em óxido de boro, que pode então ser reduzido com um metal como magnésio ou alumínio.

Assim, o boro puro pode ser preparado reduzindo halogenetos de boro voláteis com hidrogênio a altas temperaturas. Boro altamente puro, para uso na indústria de semicondutores, é produzido pela decomposição em alta temperatura do diborano, seguido pelo chamado processo de Czochralski.

Características

Na tabela periódica, o boro está situado no topo do grupo 13 (antigo grupo 3A), logo acima do alumínio, e no período 2, entre o berílio e o carbono. É classificado como um metalóide.

O boro existe em diferentes formas alotrópicas. O boro amorfo é um pó marrom e é produzido por certas reações químicas. Ele contém átomos de boro ligados aleatoriamente uns aos outros, sem ordem de longo alcance.

Em contraste, o boro cristalino (metálico) é de cor preta e extremamente duro. Tem um alto ponto de fusão e existe em muitos polimorfos – formas de boro que diferem em sua estrutura cristalina.

As formas cristalinas mais bem caracterizadas são: duas formas romboédricas, α-boro e β-boro, contendo 12 e 106,7 átomos em cada célula unitária romboédrica, respectivamente; e uma forma tetragonal de 50 átomos.

Essas formas são ligeiramente análogas aos cristais de diamante, mas diferentemente do diamante, o boro tem várias estruturas possíveis, porque cada átomo de boro pode formar três ligações, forçando os átomos a se ligarem assimetricamente no espaço tridimensional.

Boro cristalino pode transmitir luz infravermelha. Em temperaturas padrão, é um mau condutor de eletricidade, mas torna-se um bom condutor em altas temperaturas.

O boro é semelhante ao carbono em termos de ser capaz de formar redes moleculares estáveis, ligadas covalentemente. Por outro lado, cada átomo de boro tem um elétron a menos do que um átomo de carbono, e o boro se comporta como um eletrófilo – ele procura formar uma ligação covalente com um elemento que pode fornecer um par de elétrons para formar a ligação.

As reações do boro são dominadas por essa exigência de elétrons e com base nessa propriedade, o boro é chamado de ácido de Lewis.

Dados

Massa atômica – 10,811(7) u
Configuração eletrônica – 1s² 2s² 2p¹
Elétrons – 2, 3
Estado da matéria – Sólido
Ponto de fusão – 2348 K
Ponto de ebulição – 4273 K
Entalpia de fusão – 50,2 kJ/mol
Entalpia de vaporização – 489,7 kJ/mol