Bor (element)

Borul este un element chimic având simbolul chimic B și numărul atomic 5. Acesta se leagă în majoritatea legăturilor covalent.^{[necesită citare]}

Istoric

Borul a fost descoperit de Humphrey Davy, J. L. Guy-Lussac și L. Y. Thernard în anul 1809; fiind primul element al grupei a III-a, are configurație electronică $1s^{2}2s^{2}2p^{1}$ și seamănă foarte mult cu siliciul în baza regulii similitudinii pe diagonală. Borul nemetal are conductibilitate electrică de tip semiconductor. Oxizii borului sunt oxizi acizi cu proprietăți refractare, iar cărbunele de bor are o stabilitate chimică foarte mare, fiind dur și refractar, formează numai combinații covalente (XB = 2,04) în care este trivalent și nu monovalent cum ar fi dacă se ia în considerare configurația sa electronică. Ionul monovalent al borului B+ nu se poate forma deoarece s-ar consuma o energie de ionizare mare, ce nu poate fi acoperită de energia de rețea sau hidratarea ionilor. Trivalența borului e o consecință a hibridizării sp, când energia legăturii formate cu cei trei orbitali hibrizi sp cu unghiuri între ei de 120° o depășește pe cea a formării covalenței. Borul are număr atomic 5, masa 10,82, are doi izotopi stabili $^{10}B$ (19%) și $^{11}B$ (81%) și se găsește în natură sub formă de combinații, ca și în plante tehnice cum ar fi bumbacul.

Structură atomică

Configurația electronică a borului este^{[necesită citare]}

[He] 2s² 2p¹

Izotopi

Borul are 14 izotopi, dintre care doar doi sunt stabili: B-10 și B-11, radioizotopul cel mai stabil fiind B-12 cu un timp de înjumătățire de 20,2 milisecunde prin dezintegrare beta negativă.^{[necesită citare]}

Proprietăți

Proprietăți fizice

Borul este un element negricios și sfărămicios ce se găsește sub doi altropi: sub formă cristalină gri și sub formă de praf brun. Acesta este un conductor slab de electricitate la temperatura camerei și are o absorbție foarte mari de neutroni, făcându-l ideal pentru tijele de control nuclear.^{[necesită citare]}

Proprietăți chimice

Aproape toți compușii borului sunt legați covalent, având și câteva hibridizări sp.^{[necesită citare]}

Compuși

Nitrura cubică de bor este un compus abraziv, aproape la fel de rezistent ca diamantul, unele studii arătând că forma alternativă a nitrurii de bor, wurtiza, este mai dură ca diamantul.^{[necesită citare]}

Un alt compus dur al borului este carbura de bor, folosit în vestele din antiglonț.^{[necesită citare]}

Răspândire

Borul este puțin răspândit în scoarța pământului (0,014%), cel mai cunoscut mineral fiind turmalina (boroaluminosilicat complex).

Formula chimică	Nume	Observații
$Na_{2}B_{4}O_{7}\cdot 10H_{2}O$	Borax
$Na_{2}B_{4}O_{7}\cdot 4H_{2}O$	Kernit
$CaB_{4}O_{7}\cdot 4H_{2}O$	Borocalcit
$CaB_{3}O_{4}\left(OH\right)_{3}\cdot 3H_{2}O$	Colemanit
$H_{3}BO_{3}$	Acid Boric	Se formează în scoarță prin descompunerea silicaților cu apă caldă, fiind exploatat în industrie

Producere

În stare pură se află sub formă de cristale negre, cenușii și există în două modificații aleotropice: cristalizat (Å = 2,54) și amorf (Å = 2,45) Borul este indiferent față de apă și aer, la încălzire manifestă o activitate chimică înaltă. Reacționează cu clorul la 400°C, cu bromul la 700°C și la peste 900°C cu azotul, iar combinându-se cu carbonul rezultă o substanță mai tare decât diamantul; se folosește în fabricarea oțelurilor speciale (ferobor) a diferitelor aliaje cu wolfram, cupru și crom. La trecerea de la aluminiu la galiu, razele atomice cresc foarte puțin comparativ cu creșterea observată în trecerea de la bor la aluminiu, în timp ce potențialul primar de ionizare explică răspândirea în natură a borului. Se caracterizează prin deficiența de electroni la atomul central; tendința de a-și completa octetul de electroni sau de a utiliza orbitali p vacanți se poate face astfel:

formarea unei duble legături p-p între atomi și o pereche de electroni neparticipanți
formarea legăturilor de tricentre: $B0_{2}H_{6}$ , $Al_{2}Cl_{6}$ , $Al_{2}CH_{3}$
complexare cu donori de electroni (legăturile de trei electroni sunt mai slabe decât cele de doi electroni)

Cu molecule sau anioni se fac complecși în care borul are numărul de coordinație 4, borul nu face cationi trivalenți, astfel nu se știu săruri ale borului cu oxiacizii: sulfați și azotați. Fosfatul de bor ( $BPO_{4}$ ) nu este o sare, ci un oxid mixt covalent cu structură cristalină identică cu a cristobalitei, arsenatul de bor ( $BAsO_{4}$ ) cristalizează în rețeaua cuart.

Preparare în laborator

Se obține prin două metode industriale:

reducerea anhidridei borice cu magneziu sau sodiu;
reducerea clorului de bor în curent de hidrogen, folosindu-se arcul electric între 1200-14000C

După starea lui structurală, borul cristalin în stare pură se obține greu datorită reactivității mari, dar borul amorf, negru se obține prin reducerea metalotermică a boraților.

Na_{2}B_{2}O_{7}+2HCl\to H_{2}BO_{3}+2NaCl

2H_{2}BO_{3}\to B_{2}O_{3}+3H_{2}O

2B_{2}O_{3}\to 4B+3O_{2}\uparrow

Astfel se obține Bor de puritate 95-98%.

Producere la scară industrială

Utilizare

Borul în formă pură nu are multe aplicații, datorită că e un metal fărămicios. În principal se găsește în detergenții pe bază de borax. Alții compușii ai acestuia, precum nitrura de bor este folosită la frazele de tăiat, iar acidul boric are multe întrebuințări de la înălbitor la pesticid. De asemenea borul mai este folosit și pentru legarea polimerilor din plastilină.^{[necesită citare]}

Rolul elementului în biologie

La plante are rol in metabolismul glucidic, în sinteza acizilor nucleici și a fitohormonilor^[1].

Anumite studii demonstrează și esențialitatea acestuia asupra organismului uman, contribuind în reglarea nivelului de calciu și magneziu din organism^{[necesită citare]}

Măsuri de protecție chimică

Legături externe

ro Borul pe sistemul_periodic.go.ro Arhivat în 15 septembrie 2008, la Wayback Machine.

Note

^ Davidescu, p. 81

Bibliografie

S. Stoici, Borul, Editura Tehnică, 1981
https://ptable.com/#Izotopi

[1] Davidescu, p. 81

[1]