Boro

Pix.gifBoroStylised atom with three Bohr model orbits and stylised nucleus.svg
BerílioBoroCarbono
 Tetragonal.png
 
5
B
 
        
        
                  
                  
                                
                                
B
Al
Tabela completaTabela estendida
Aparência
marrom, preto


Pedaços de boro de 99,7% de pureza.
Informações gerais
Nome, símbolo, númeroBoro, B, 5
Série químicasemimetal
Grupo, período, bloco13 (IIIA), 2, s
Densidade, dureza2460 3, 9,3
Número CAS
Número EINECS
Propriedade atómicas
Massa atômica10,811(7) u
Raio atómico (calculado)87 pm
Raio covalente82 pm
Raio de Van der Waals192 pm
Configuração electrónica1s2 2s2 2p1
Elétrons (por nível de energia)2, 3 (ver imagem)
Estado(s) de oxidação4, 3, 2, 1 (óxido ligeiramente ácido)
Óxido
Estrutura cristalinatetragonal
Propriedades físicas
Estado da matériasólido
Ponto de fusão2348 K
Ponto de ebulição4273 K
Entalpia de fusão50,2 kJ/mol
Entalpia de vaporização489,7 kJ/mol
Temperatura crítica K
Pressão crítica Pa
Volume molar4,85×10-6 3/mol
Pressão de vapor0,348
Velocidade do som16200 m/s a 20 °C
Classe magnética
Susceptibilidade magnética
Permeabilidade magnética
Temperatura de Curie K
Diversos
Eletronegatividade (Pauling)2,04
Calor específico1026 J/(kg·K)
Condutividade elétricaS/m
Condutividade térmica27,4 W/(m·K)
Potencial de ionização800,6 kJ/mol
2º Potencial de ionização2427,1 kJ/mol
3º Potencial de ionização3659,7 kJ/mol
4º Potencial de ionização kJ/mol
Isótopos mais estáveis
isoANMeia-vidaMDEdPD
MeV
10B19,9%estável com 5 neutrões
11B80,1%estável com 6 neutrões
Unidades do SI & CNTP, salvo indicação contrária.

O boro é um elemento químico de símbolo B , número atômico 5 (5 prótons e 5 elétrons) com massa atómica 11 u. Ele é exclusivamente produzido pela espalação de raios cósmicos e não pela nucleossíntese estelar[1] e, por esse motivo, ele é um elemento escasso tanto no sistema solar e na crosta terrestre. Concentram-se nas regiões com alta solubilidade hídrica de seus compostos naturais, os boratos. Estes são extraídas industrialmente pelos evaporitos, como o bórax e a kernita. Os maiores depósitos de boro estão na Turquia.

É um elemento inerte, que é classificado como um metaloide, é encontrado em pequenas amostras em meteoroides, porém não são encontrados naturalmente na Terra. A produção industrial em seu estado nativo é difícil, tendo a produzir materiais refratários quando em contato com pequenas quantidades de carbono ou outros elementos químicos. Geralmente os alótropos de boro são amorfos, onde o boro é um pó marrom ou cristalino que é um material escurecido, com elevada dureza (aproximadamente 9,5 na escala de Mohs) e com baixa condutividade elétrica em temperatura ambiente. A sua principal aplicação está na fabricação de produção de filamentos de boro, que são utilizados como um produto similar às fibras de carbono nos materiais com alta resistência mecânica, útil na indústria aeroespacial.

Quase todo o boro é utilizado na forma de compostos químicos. Metade do consumo mundial dos compostos de boro está na produção de aditivos para fibras de vidro utilizada para a insulação ou como um material estrutural. Também são encontrados em grande proporção na produção de polímeros e cerâmicas, do qual a estrutura necessita de uma elevada relação peso-resistência e nos materiais refratários. O vidro borossilicato é utilizado quando é requisitada uma elevada resistência mecânica e aos choques térmicos do que vidros produzidos pela cal sodada. Também são utilizados como fertilizantes na agricultura, e o perclorato de sódio nas lixívias. Nas aplicações minoritárias, ele é um importante dopante nos semicondutores, e os reagentes que contém o boro são utilizados como intermediários na síntese orgânica fina e nos compostos orgânicos utilizados na indústria farmacêutica – cuja parte dela está em fase de pesquisa ou já é encontrado no mercado. O boro encontrado na natureza é composto de dois isótopos estáveis, do qual o boro-10 têm numerosas aplicações como agente de captura de nêutrons.

Na biologia, os boratos tem uma baixa toxicidade nos mamíferos (similar ao sais), porém muito mais tóxicos aos artrópodes, e são utilizados como inseticidas. O ácido bórico é antimicrobiano mediano, e seus compostos são reconhecidos como um antibiótico natural.[2] O boro é um microelemento fundamental para a vida, sendo necessárias pequenas quantidades de compostos de boro para o fortalecimento da parede celular de todas as plantas, como também, no solo. É um elemento ultratraço nos animais, sendo desconhecida a sua importância à fisiologia. [3][4] sendo a Turquia, com 63% das reservas mundiais[5], e os Estados Unidos os maiores produtores.[6][7] O elemento não é encontrado na forma pura mas combinado com outros elementos como compostos, formando minerais. No solo, os principais depósitos são áreas de antigas formações vulcânicas no qual está presente na forma de boratos e em sistemas de água como oceanos e rios sua concentração é variável sendo da ordem de 4,5 micrograma por litro nos oceanos. Sua assimilação no solo depende de fatores como umidade, lixiviação e acidez, o que pode provocar a deficiência em plantas de regiões tropicais.[8]

O boro é acumulado através de três vias geológicas distintas: óxidos ou silicatos de ferro, óxidos de magnésio sedimentados de fontes marinhas e hidratos de cálcio e sódio acumulados em regiões continentais com atividade vulcânica e que são as mais importantes economicamente que são os minerais bórax ou tincal, kernita, ulexita e a colemanita.[9] O bórax é encontrado no Deserto de Mojave na Califórnia onde está localizada a maior mina a céu aberto do mundo e a maior produtora de bórax, que responde por quase a metade dos boratos mundiais.[10][11] Entretanto, os maiores depósitos conhecidos permanecem não aproveitados na Turquia Central e Ocidental, nas províncias de Esquiceir, Kütahya e Balıkesir.[12][13][14]

História

Mineral Sassolita

O nome tem como origem a palavra árabe بورق buraq ou a persa بوره burah;[15] que são nomes comuns ao mineral bórax.[16] Seus compostos são conhecidos desde a Antiguidade tendo sido utilizados na China, Egito e Babilônia.[9] O bórax é encontrado nos desertos ocidentais do Tibete onde é conhecido como tincal. Vidros com bórax foram utilizados na China no século III e alguns destes objetos chegaram ao Ocidente, durante o qual o alquimista persa Jābir ibn Hayyān parece mencionar no século VII. Marco Polo trouxe outros objetos com bórax para a Itália durante o século XIII. Agrícola, por volta de 1600, relatou o uso do bórax na metalurgia e em 1777 o ácido bórico foi reconhecido nas fontes termais próximas a Florença, Itália, e passou a ser conhecido como sal sedativum devido aos seus usos médicos. Um de seus minerais, a Sassolita o qual é encontrado perto de Sasso, Itália, que foi a principal mina de bórax de origem europeia de 1827 a 1872, quando as minas americanas e turcas substituiram os produtores de pequena escala.[9][17][18] Os compostos foram relativamente pouco usados na química até o final da década de 1800, quando a Pacific Coast Borax Company de Francis Marion Smith popularizou estes compostos em grandes quantidades e por preços baixos.[19]

O boro não foi reconhecido como um elemento até que fosse isolado por Sir Humphry Davy[20] e por Joseph Louis Gay-Lussac e Louis Jacques Thénard.[21] Em 1808 Davy observou que a corrente elétrica enviada a uma solução de boratos produzia um precipitado marrom em um dos eletrodos. Em experimentos subsequentes ele utilizou potássio para reduzir o ácido bórico ao invés da eletrólise. Ele então produziu boro o suficiente para confirmar um novo elemento que nomeou como boracium.[20] Gay-Lussac e Thénard usaram ferro para reduzir o ácido bórico em altas temperaturas. Eles demonstraram pela oxidação do boro com o ar que o ácido bórico é um produto desta reação.[21][22] Jöns Jakob Berzelius identificou o boro como um elemento em 1824 e [nota 1] o elemento puro pelo americano Ezekiel Weintraub em 1909.[9][24][25][26]

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