Taula de continguts:
Boron - Periodic Table of Videos (Maig 2024)
El boro (B), element químic, semimetal del grup principal 13 (IIIa, o grup de boro) de la taula periòdica, essencial per al creixement vegetal i d’àmplia aplicació industrial.
Propietats dels elements
| nombre atòmic | 5 |
|---|---|
| pes atòmic | 10.811 |
| punt de fusió | 2.200 ° C (4.000 ° F) |
| punt d'ebullició | 2.550 ° C (4.620 ° F) |
| gravetat específica | 2,34 (a 20 ° C [68 ° F]) |
| estat d’oxidació | +3 |
| configuració d’electrons | 1s 2 2s 2 2p 1 |
Propietats, ocurrència i usos
El boro cristal·lí pur és un semiconductor negre i brillant; és a dir, condueix l’electricitat com un metall a temperatures elevades i és gairebé un aïllant a temperatures baixes. És prou difícil (9,3 a escala de Mohs) rascar alguns abrasius, com el carborundum, però massa trencadís per utilitzar-los en eines. Constitueix aproximadament un 0,001 per cent en pes de l'escorça de la Terra. El boro es presenta combinat com a borax, kernita i tincalconit (borats de sodi hidratats), els minerals principals de bors comercials, especialment concentrats a les àrides regions de Califòrnia, i com a minerals àmpliament dispersos com la colemanita, la ulexita i la turmalina. El sassolit —àcid bòric natural— es produeix especialment a Itàlia.
El bor va ser aïllat per primera vegada (1808) pels químics francesos Joseph-Louis Gay-Lussac i Louis-Jacques Thenard i, independentment, pel químic britànic Sir Humphry Davy, escalfant l’òxid de boro (B 2 O 3) amb metall potàssic. El producte amorf impur, un pols negre marró, va ser l’única forma de bor coneguda des de fa més d’un segle. El boro cristal·lí pur es pot preparar amb dificultat mitjançant la reducció del seu bromur o clorur (BBr 3, BCl 3) amb hidrogen en un filament de tàntal escalfat elèctricament.
Les quantitats limitades de bor elemental s’utilitzen àmpliament per augmentar la duresa de l’acer. Afegit com a ferroboró d’aliatge de ferro, és present en molts acers, normalment entre el 0,001 i el 0,005 per cent. El boro també s'utilitza en la indústria dels metalls no ferrosos, generalment com a desoxidant, en aliatges de coure base i coure d'alta conductivitat com a desgasificador i en foses d'alumini per perfeccionar el gra. A la indústria dels semiconductors, s'afegeixen petites quantitats de bor controlades acuradament com a agent dopant al silici i al germani per modificar la conductivitat elèctrica.
En forma d’àcid bòric o borats, les traces de bor són necessàries per al creixement de moltes plantes terrestres i, per tant, són indispensables per a la vida animal. Els efectes típics de la deficiència de boro a llarg termini són la desaprofitació, el creixement de forma errònia; El "cor marró" vegetal i la "putrefacció seca" de la remolatxa es troben entre els trastorns per deficiència de boro. L’aplicació de borats solubles al sòl es pot alleujar la deficiència de bor. En excés de quantitats, però, els borats actuen com a herbicides no selectius. S'ha reportat el gantant de diverses espècies de plantes que creixen en un sòl naturalment abundant en bor. Encara no està clar quin és el paper precís del boro en la vida vegetal, però la majoria d’investigadors coincideixen que l’element és d’alguna manera essencial per al creixement normal i el funcionament dels meristemes apicals, els consells creixents dels brots vegetals.
El bor pur existeix almenys en quatre modificacions o al·lotrops cristal·lins. Les gàbies tancades que contenen 12 àtoms de bor disposats en forma d'icosaedre es presenten a les diverses formes cristal·lines de bor elemental.
El boro cristal·lí és gairebé inert químicament a temperatures ordinàries. L’ebullició d’àcid clorhídric no l’afecta i l’àcid nítric concentrat en calent només converteix lentament el boro en pols fi en àcid bòric (H 3 BO 3). El seu comportament químic és el no.
En la seva naturalesa, el bó consisteix en una barreja de dos isòtops estables: el boro-10 (19,9 per cent) i el boro-11 (el 80,1 per cent); lleus variacions en aquesta proporció produeixen un rang de ± 0,003 en el pes atòmic. Els dos nuclis tenen spin nuclear (rotació dels nuclis atòmics); el de bor-10 té un valor de 3 i el de bor-11, 3/2, els valors dictats per factors quàntics. Per tant, aquests isòtops s'utilitzen en l'espectroscòpia de ressonància magnètica nuclear i es disposen comercialment d'espectròmetres especialment adaptats a la detecció del nucli de bor-11. Els nuclis de bor-10 i boron-11 també provoquen la divisió en les ressonàncies (és a dir, l’aparició de noves bandes en els espectres de ressonància) d’altres nuclis (per exemple, els d’àtoms d’hidrogen units a bor).
L'isòtop de bor-10 és únic perquè té una secció de captura extremadament gran (3.836 graners) per a neutrons tèrmics (és a dir, absorbeix fàcilment neutrons de baixa energia). La captura d’un neutró per un nucli d’aquest isòtop dóna lloc a l’expulsió d’una partícula alfa (nucli d’un àtom d’heli, simbolitzat α):
Atès que la partícula alfa d’alta energia no viatja gaire per la matèria normal, el bor i alguns dels seus compostos s’han utilitzat en la fabricació de blindatges de neutrons (materials no penetrables per neutrons). Al comptador de Geiger, les partícules alfa desencadenen una resposta, mentre que els neutrons no; per tant, si la cambra de gas d’un comptador de Geiger s’omple amb un derivat de bor gasós (per exemple, trifluorur de boro), el comptador registrarà cada partícula alfa produïda quan un neutró que entra a la cambra és capturat per un nucli de bor-10. D’aquesta manera, el comptador Geiger es converteix en un dispositiu per detectar neutrons, que normalment no l’afecten.
L’afinitat del boro-10 pels neutrons també forma la base d’una tècnica coneguda com a terapia de captura de neutrons de boro (BNCT) per tractar pacients que pateixen tumors cerebrals. Durant poc temps després que alguns compostos de bor s’injectin a un pacient amb un tumor cerebral, els compostos es recullen preferentment en el tumor; la irradiació de la zona del tumor amb neutrons tèrmics, que causen relativament poca lesió general al teixit, dóna lloc a l'alliberament d'una partícula alfa nociva del teixit al tumor cada vegada que un nucli de bor-10 captura un neutró. D’aquesta manera la destrucció es pot limitar preferentment al tumor, deixant menys afectat el teixit cerebral normal. El BNCT també s'ha estudiat com a tractament per als tumors del cap i del coll, el fetge, la pròstata, la bufeta i la mama.
