B · Elemento 5 · Metaloide
Un metaloide de extremos: más duro que la mayoría de los metales, esencial para las plantas y el elemento que permite que el vidrio borosilicato resista una llama.
Estructura
No es un diagrama de puntos sobre anillos — es una muestra de Monte Carlo de la densidad de probabilidad real |ψ|² de cada subcapa ocupada. Arrastra para girar. El azul y el violeta indican signos opuestos de la función de onda, lo que permite la formación de enlaces.
Valores medidos
Cada barra muestra dónde se sitúa boro entre los 118 elementos según esa propiedad.
Fuentes: pesos atómicos estándar de la IUPAC de 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Los valores marcados con ~ son predichos y no medidos.
Tamaño, a escala
Radio de 87 pm: es decir, 0,087 nm, por lo que aproximadamente 5,75 millones de ellos, uno al lado del otro, abarcarían un milímetro.
Intervalo térmico
Boro es líquido en un intervalo de 1925 K, desde 2348 K hasta 4273 K.
La historia
Metaloide duro esencial para el crecimiento de las plantas. Forma compuestos extremadamente duros.
El descubrimiento del boro surgió durante la edad de oro de la química, cuando mentes brillantes competían por desvelar los secretos de compuestos misteriosos. Esta historia incluye revolucionarios franceses, experimentadores ingleses y una sustancia que había desconcertado a la humanidad durante más de mil años.
Mucho antes de su descubrimiento, los compuestos de boro fascinaban a civilizaciones de todo el mundo. El bórax llegó a Europa por la antigua Ruta de la Seda, donde se comerciaba como fundente precioso para la metalurgia y como componente de la cerámica china. Los alquimistas árabes lo llamaban «burak», mientras que los vidrieros venecianos pagaban precios elevados por este misterioso polvo blanco que hacía que sus vidrios fueran completamente transparentes.
Marco Polo escribió sobre las minas de bórax del Tíbet, y los alquimistas europeos medievales intentaron desesperadamente comprender por qué esta «sal mágica» podía limpiar, conservar y transformar otros materiales. No tenían idea de que trabajaban con compuestos de un elemento desconocido.
El avance llegó durante uno de los periodos más turbulentos de la historia. Joseph Louis Gay-Lussac y Louis-Jacques Thénard, que trabajaban en la Francia de Napoleón, investigaban las misteriosas propiedades del ácido bórico. Estos brillantes químicos habían sobrevivido a la Revolución francesa y ahora ampliaban los límites del conocimiento químico bajo el patrocinio de la Academia de Ciencias de Francia.
El 21 de junio de 1808 lograron lo imposible: aislar boro puro calentando ácido bórico con potasio metálico en un tubo de hierro. Gay-Lussac escribió más tarde: «Obtuvimos una sustancia de color marrón oliva, que nos pareció ser el radical del ácido bórico». Habían creado el elemento número 5, aunque todavía no comprendían su verdadera importancia.
Al mismo tiempo, al otro lado del canal de la Mancha, Sir Humphry Davy realizaba sus propios experimentos revolucionarios en la Royal Institution de Londres. Solo nueve días después del éxito francés, Davy obtuvo el mismo resultado mediante un método diferente: la electrólisis del ácido bórico. La rivalidad científica entre la Francia revolucionaria y la Gran Bretaña de la era napoleónica impulsó a ambos equipos hacia logros sin precedentes.
El método de Davy era más elegante, pero igualmente peligroso. Hizo pasar corriente eléctrica a través de ácido bórico fundido, depositando pequeñas cantidades de material marrón en el electrodo. Sus meticulosas notas describen «un polvo de color oliva oscuro» que ardía con una brillante llama verde: la primera observación registrada de la emisión verde característica del boro.
Tanto los químicos franceses como los ingleses tuvieron dificultades inicialmente para nombrar su descubrimiento. El equipo francés propuso «bore», a partir del árabe «burak» (bórax), mientras que Davy sugirió «boracium». El nombre moderno «boron» surgió de la cooperación científica internacional, combinando la raíz árabe con el sufijo griego «-on», que significa «formador».
El boro siguió siendo una curiosidad de laboratorio hasta la época de la fiebre del oro de California. En 1881, Francis Marion Smith descubrió enormes yacimientos de bórax en el Valle de la Muerte, lo que le valió el apodo de «Rey del Bórax». Sus famosos carros tirados por equipos de veinte mulas se convirtieron en una leyenda estadounidense, transportando bórax 165 millas a través del desierto de Mojave hasta el ferrocarril más cercano.
El verdadero avance llegó en 1909, cuando Ezekiel Weintraub desarrolló un método para producir boro cristalino puro, revelando sus verdaderas propiedades como uno de los elementos más duros conocidos. Este descubrimiento impulsó al boro hacia la era moderna de los materiales avanzados y la tecnología nuclear.
Aplicaciones
El boro es el superhéroe invisible de la tecnología moderna, ya que permite silenciosamente todo, desde blindajes antibalas hasta pantallas de teléfonos inteligentes. Sus propiedades químicas únicas lo hacen central en aplicaciones de vanguardia donde los materiales ordinarios fallan.
El carburo de boro (B₄C) es el tercer material más duro conocido por la humanidad, superado solo por el diamante y el nitruro de boro cúbico. Contratistas militares como BAE Systems y General Dynamics utilizan carburo de boro en:
La increíble capacidad del boro para absorber neutrones lo convierte en el material de control nuclear definitivo. El boro-10 tiene una sección eficaz de absorción de neutrones 1.000 veces mayor que la de la mayoría de los materiales:
El vidrio borosilicato transformó la ciencia de laboratorio y los productos de consumo. Corning Inc. revolucionó la fabricación de vidrio con formulaciones enriquecidas con boro:
El boro es un micronutriente esencial para las plantas que permite la formación de paredes celulares y los procesos reproductivos. La agricultura moderna depende de los compuestos de boro para:
De dónde procede
10 mg/kg de la corteza terrestre · más abundante que el 69 % de los elementos
El boro es uno de los elementos más raros del universo, con una abundancia de solo 10 partes por millón en la corteza terrestre. Esta escasez cuenta una fascinante historia de destrucción cósmica y concentración terrestre.
A diferencia de la mayoría de los elementos, el boro no puede sobrevivir en el interior de las estrellas: se destruye a temperaturas superiores a 500.000 K. En cambio, el boro se forma mediante la espalación por rayos cósmicos, cuando partículas de alta energía chocan contra núcleos de carbono, nitrógeno y oxígeno en el espacio y los fragmentan en elementos más ligeros, incluido el boro. Este violento proceso convierte al boro en un «fósil» de la actividad de los rayos cósmicos durante miles de millones de años.
A pesar de su rareza cósmica, el boro se concentra en entornos geológicos específicos mediante procesos únicos:
Los yacimientos evaporíticos contienen los principales recursos de boro del mundo:
Turquía domina la producción mundial de boro, con el 73 % de las reservas globales, principalmente de las minas de Kirka y Emet. Estados Unidos ocupa el segundo lugar con la mina de Boron, en California (propiedad de Rio Tinto), que funciona desde 1872. Existen otros yacimientos importantes en:
El agua de mar contiene aproximadamente 4,5 mg/L de boro, lo que convierte a los océanos en una fuente prácticamente infinita, aunque diluida. Algunas fuentes termales geotérmicas concentran el boro hasta niveles económicamente viables; el campo geotérmico de Larderello, en Italia, fue la primera fuente de boro industrial del mundo en el siglo XIX.
Ciertas plantas actúan como «acumuladoras de boro», concentrando el elemento hasta 1.000 veces por encima de los niveles del suelo. Las algas marinas y algunas plantas del desierto desarrollaron esta capacidad para tolerar entornos con altas concentraciones de boro que matarían a otros organismos.
Manejo
El boro y la mayoría de sus compuestos son materiales de toxicidad relativamente baja en comparación con muchos productos químicos industriales. Sin embargo, los procedimientos adecuados de manipulación son esenciales para un uso seguro en aplicaciones de laboratorio, industriales y domésticas.
Toxicidad aguda: Los compuestos de boro tienen una toxicidad aguda baja. La DL₅₀ (dosis letal para el 50 % de los sujetos de prueba) del ácido bórico es de 2.660 mg/kg en ratas, por lo que es menos tóxico que la sal de mesa.
Exposición crónica: La exposición prolongada a niveles altos puede afectar la salud reproductiva y el desarrollo. OSHA no ha establecido límites de exposición específicos para el boro elemental, pero recomienda tratarlo como polvo molesto.
Contacto con los ojos: Enjuague con agua limpia durante 15 minutos y busque atención médica si la irritación persiste
Contacto con la piel: Lave con agua y jabón y quítese la ropa contaminada
Inhalación: Trasládese a un lugar con aire fresco y busque atención médica si aparecen dificultades respiratorias
Ingestión: Enjuáguese la boca, beba agua y busque atención médica si ha ingerido grandes cantidades
Los compuestos de boro de uso doméstico, como el bórax, generalmente son seguros cuando se utilizan según las indicaciones:
Nota: El boro es un micronutriente esencial para las plantas y puede tener efectos beneficiosos para la salud ósea humana, pero los suplementos dietéticos deben utilizarse únicamente bajo supervisión médica.
Respuestas rápidas
Boro (símbolo B) es el elemento 5 de la tabla periódica, un Metaloide del periodo 2, grupo 13. Un metaloide de extremos: más duro que la mayoría de los metales, esencial para las plantas y el elemento que permite que el vidrio borosilicato resista una llama. A temperatura ambiente es un sólido.
[He] 2s² 2p¹, con 2 capas ocupadas y la distribución 2, 3. Su capa externa contiene 3 electrones, lo que determina su comportamiento en los enlaces.Boro se funde a 2348 K (2074.9 °C) y hierve a 4273 K (3999.9 °C). Eso lo sitúa entre los elementos más refractarios: permanece sólido a temperaturas que vaporizan la mayoría de los metales.
La masa atómica estándar de Boro es 10.81 u. Es un promedio ponderado de sus isótopos naturales, por lo que rara vez es un número entero.
Boro tiene una densidad de 2.37 g/cm³. El agua tiene una densidad de 1.0 g/cm³, por lo que un bloque de Boro es aproximadamente 2.4 veces más pesado.
Boro tiene una electronegatividad de Pauling de 2.04. La escala va de 0.70 (francio, el que menos atrae a los electrones) a 3.98 (flúor, el que más). Los valores de esta franja intermedia tienden a formar enlaces covalentes en lugar de enlaces fuertemente iónicos.
Boro fue descubierto en 1808 por Davy, Gay-Lussac & Thenard. Recibe su nombre de de bórax, a través del árabe buraq.
Boro constituye aproximadamente 10 mg/kg de la corteza terrestre; no es común, pero tampoco es raro.