Struttura
Non è un diagramma di punti su anelli, ma un campionamento Monte Carlo della densità di probabilità effettiva |ψ|² per ogni sottolivello occupato. Trascinate per ruotare. Il blu e il viola indicano segni opposti della funzione d'onda, rendendo possibile il legame.
Valori misurati
Ogni barra mostra dove si colloca boro tra tutti i 118 elementi per quella proprietà.
Fonti: masse atomiche standard IUPAC 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. I valori contrassegnati da ~ sono predetti anziché misurati.
Dimensioni, in scala
Radius 87 pm — that is 0.087 nm, so about 5747 million of them side by side would span a millimetre.
Intervallo termico
Boro is liquid over a 1925 K window, from 2348 K to 4273 K.
La storia
Metalloide duro, essenziale per la crescita delle piante. Forma composti estremamente duri.
La scoperta del boro emerse dall'età d'oro della chimica, quando menti brillanti si sfidavano per svelare i segreti di composti misteriosi. Questa storia coinvolge rivoluzionari francesi, sperimentatori inglesi e una sostanza che aveva lasciato perplessa l'umanità per oltre mille anni.
Molto prima della sua scoperta, i composti del boro affascinavano le civiltà di tutto il mondo. Il borace arrivò in Europa attraverso l'antica Via della Seta, commerciato come fondente prezioso per la lavorazione dei metalli e come componente delle ceramiche cinesi. Gli alchimisti arabi lo chiamavano "burak", mentre i vetrai veneziani pagavano prezzi elevati per questa misteriosa polvere bianca che rendeva il loro vetro perfettamente trasparente.
Marco Polo scrisse delle miniere di borace in Tibet e gli alchimisti europei medievali cercarono disperatamente di capire perché questo "sale magico" potesse pulire, conservare e trasformare altri materiali. Non avevano idea di lavorare con composti di un elemento sconosciuto.
La svolta arrivò durante uno dei periodi più turbolenti della storia. Joseph Louis Gay-Lussac e Louis-Jacques Thénard, attivi nella Francia di Napoleon, stavano studiando le misteriose proprietà dell'acido borico. Questi brillanti chimici erano sopravvissuti alla Rivoluzione francese e stavano ampliando i confini delle conoscenze chimiche sotto il patrocinio dell'Académie des Sciences francese.
Il 21 giugno 1808 raggiunsero l'impossibile: isolarono boro puro riscaldando acido borico con potassio metallico in un tubo di ferro. Gay-Lussac scrisse in seguito: "Abbiamo ottenuto una sostanza di colore verde oliva, che ci è sembrata essere il radicale dell'acido boracico." Avevano creato l'elemento numero 5, anche se non ne comprendevano ancora il vero significato.
Contemporaneamente, dall'altra parte della Manica, Sir Humphry Davy conduceva i propri innovativi esperimenti presso la Royal Institution di Londra. Appena nove giorni dopo il successo francese, Davy ottenne lo stesso risultato usando un metodo diverso: l'elettrolisi dell'acido borico. La rivalità scientifica tra la Francia rivoluzionaria e la Gran Bretagna dell'epoca napoleonica spinse entrambe le équipe verso risultati senza precedenti.
L'approccio di Davy era più elegante ma altrettanto pericoloso. Fece passare corrente elettrica attraverso acido borico fuso, depositando piccole quantità di materiale marrone sull'elettrodo. I suoi appunti meticolosi descrivono una "polvere color verde oliva scuro" che bruciava con una brillante fiamma verde: la prima osservazione documentata dell'emissione verde caratteristica del boro.
Inizialmente, sia i chimici francesi sia quelli inglesi ebbero difficoltà a dare un nome alla scoperta. La squadra francese propose "bore", dall'arabo "burak" (borace), mentre Davy suggerì "boracium". Il nome moderno "boron" emerse dalla cooperazione scientifica internazionale, combinando la radice araba con il suffisso greco "-on", che significa "formante".
Il boro rimase una curiosità di laboratorio fino all'epoca della corsa all'oro in California. Nel 1881, Francis Marion Smith scoprì enormi depositi di borace nella Death Valley, guadagnandosi il soprannome di "Re del borace". I suoi famosi carri trainati da squadre di venti muli divennero una leggenda americana, trasportando il borace per 165 miglia attraverso il deserto del Mojave fino alla ferrovia più vicina.
La vera svolta arrivò nel 1909, quando Ezekiel Weintraub sviluppò un metodo per produrre boro cristallino puro, rivelandone le vere proprietà di uno degli elementi più duri conosciuti. Questa scoperta proiettò il boro nell'era moderna dei materiali avanzati e della tecnologia nucleare.
Applicazioni
Il boro è il supereroe invisibile della tecnologia moderna, che abilita silenziosamente ogni cosa, dalle armature antiproiettile agli schermi degli smartphone. Le sue proprietà chimiche uniche lo rendono indispensabile nelle applicazioni all'avanguardia in cui i materiali ordinari falliscono.
Il carburo di boro (B₄C) è il terzo materiale più duro conosciuto dall'umanità, superato solo dal diamante e dal nitruro di boro cubico. Aziende appaltatrici militari come BAE Systems e General Dynamics usano il carburo di boro in:
L'incredibile capacità del boro di assorbire neutroni lo rende il materiale di controllo nucleare definitivo. Il boro-10 ha una sezione d'urto di assorbimento dei neutroni 1.000 volte maggiore rispetto alla maggior parte dei materiali:
Il vetro borosilicato ha trasformato la scienza di laboratorio e i prodotti di consumo. Corning Inc. ha rivoluzionato la produzione del vetro con formulazioni arricchite di boro:
Il boro è un micronutriente essenziale per le piante che favorisce la formazione delle pareti cellulari e i processi riproduttivi. L'agricoltura moderna si affida ai composti del boro per:
Da dove proviene
10 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 69% of elements
Il boro è uno degli elementi più rari dell'universo, con un'abbondanza di sole 10 parti per milione nella crosta terrestre. Questa scarsità racconta una storia affascinante di distruzione cosmica e concentrazione terrestre.
A differenza della maggior parte degli elementi, il boro non può sopravvivere all'interno delle stelle: viene distrutto a temperature superiori a 500,000K. Il boro si forma invece attraverso la spallazione dei raggi cosmici, quando particelle ad alta energia colpiscono i nuclei di carbonio, azoto e ossigeno nello spazio, frammentandoli in elementi più leggeri, incluso il boro. Questo processo violento rende il boro un "fossile" dell'attività dei raggi cosmici protrattasi per miliardi di anni.
Nonostante la sua rarità cosmica, il boro si concentra in specifici ambienti geologici attraverso processi unici:
I depositi evaporitici contengono le principali risorse mondiali di boro:
La Turchia domina la produzione mondiale di boro, con il 73% delle riserve globali, principalmente dalle miniere di Kirka ed Emet. Gli Stati Uniti sono al secondo posto con la miniera di Boron in California, di proprietà di Rio Tinto, attiva dal 1872. Altri depositi significativi si trovano in:
L'acqua di mare contiene circa 4.5 mg/L di boro, rendendo gli oceani una fonte praticamente infinita ma diluita. Alcune sorgenti geotermiche concentrano il boro a livelli economicamente sfruttabili: il campo geotermico di Larderello, in Italia, fu la prima fonte mondiale di boro industriale nel XIX secolo.
Alcune piante agiscono come "accumulatori di boro", concentrando l'elemento fino a 1.000 volte oltre i livelli del terreno. Le alghe marine e alcune piante del deserto hanno sviluppato questa capacità per tollerare ambienti con alte concentrazioni di boro, che ucciderebbero altri organismi.
Manipolazione
Il boro e la maggior parte dei suoi composti sono materiali relativamente poco tossici rispetto a molti prodotti chimici industriali. Tuttavia, procedure corrette di manipolazione sono essenziali per un uso sicuro in ambito di laboratorio, industriale e domestico.
Tossicità acuta: i composti del boro hanno una bassa tossicità acuta. La LD₅₀ (dose letale per il 50% dei soggetti sottoposti al test) dell'acido borico è di 2,660 mg/kg nei ratti, il che lo rende meno tossico del sale da cucina.
Esposizione cronica: l'esposizione prolungata a livelli elevati può compromettere la salute riproduttiva e lo sviluppo. OSHA non ha stabilito limiti di esposizione specifici per il boro elementare, ma raccomanda di trattarlo come polvere molesta.
Contatto con gli occhi: sciacquare con acqua pulita per 15 minuti e consultare un medico se l'irritazione persiste
Contatto con la pelle: lavare con acqua e sapone, rimuovere gli indumenti contaminati
Inalazione: portare la persona all'aria aperta e consultare un medico se si verificano difficoltà respiratorie
Ingestione: sciacquare la bocca, bere acqua e consultare un medico in caso di ingestione di grandi quantità
I comuni composti del boro per uso domestico, come il borace, sono generalmente sicuri se usati secondo le istruzioni:
Nota: il boro è un micronutriente essenziale per le piante e può avere effetti benefici sulla salute delle ossa umane, ma gli integratori alimentari devono essere usati solo sotto controllo medico.
Risposte rapide
Boro (symbol B) is element 5 on the periodic table, a metalloide in period 2, group 13. A metalloid of extremes: harder than most metals, essential to plants, and the element that makes borosilicate glass survive a flame. At room temperature it is a solid.
[He] 2s² 2p¹, giving 2 occupied shells holding 2, 3 electrons respectively. Its outer shell holds 3 electrons, which is what sets its bonding behaviour.Boro melts at 2348 K (2074.9 °C) and boils at 4273 K (3999.9 °C). That puts it among the most refractory elements — it stays solid at temperatures that vaporise most metals.
The standard atomic weight of Boro is 10.81 u. That is a weighted average across its naturally occurring isotopes, which is why it is rarely a whole number.
Boro has a density of 2.37 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of boro is about 2.4× heavier.
Boro has a Pauling electronegativity of 2.04. The scale runs from 0.70 (francium, the least greedy for electrons) to 3.98 (fluorine, the most). Values in this middle band tend to form covalent rather than strongly ionic bonds.
Boro was discovered in 1808 by Davy, Gay-Lussac & Thenard. It is named after from borax, via Arabic buraq.
Boro makes up about 10 mg/kg of the Earth's crust — uncommon, but not rare.