B · Elemento 5 · Metaloide
Um metaloide de extremos: mais duro que a maioria dos metais, essencial para as plantas e o elemento que faz o vidro borossilicato sobreviver a uma chama.
Estrutura
Não é um diagrama de pontos em anéis — é uma amostra de Monte-Carlo da densidade de probabilidade real |ψ|² para cada subcamada ocupada. Arraste para rodar. O azul e o violeta indicam sinais opostos da função de onda, o que torna possível a ligação química.
Valores medidos
Cada barra mostra onde boro se situa entre todos os 118 elementos para essa propriedade.
Fontes: massas atómicas padrão da IUPAC de 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Os valores marcados com ~ são previstos, e não medidos.
Tamanho, em escala
Raio de 87 pm — isso corresponde a 0,087 nm, portanto cerca de 5,75 milhões deles lado a lado cobririam um milímetro.
Faixa térmica
Boro permanece líquido em uma faixa de 1925 K, de 2348 K a 4273 K.
A história
Metaloide duro essencial para o crescimento das plantas. Forma compostos extremamente duros.
A descoberta do boro surgiu na era de ouro da química, quando mentes brilhantes corriam para desvendar os segredos de compostos misteriosos. Essa história envolve revolucionários franceses, experimentadores ingleses e uma substância que havia intrigado a humanidade por mais de mil anos.
Muito antes de sua descoberta, os compostos de boro fascinavam civilizações de todo o mundo. O bórax chegou à Europa pela antiga Rota da Seda, comercializado como um fundente precioso para a metalurgia e como componente de cerâmicas chinesas. Alquimistas árabes o chamavam de “burak”, enquanto fabricantes de vidro venezianos pagavam preços altos por esse misterioso pó branco que tornava o vidro cristalino.
Marco Polo escreveu sobre minas de bórax no Tibete, e alquimistas europeus medievais tentaram desesperadamente entender por que esse “sal mágico” podia limpar, preservar e transformar outros materiais. Eles não faziam ideia de que trabalhavam com compostos de um elemento desconhecido.
A descoberta ocorreu durante um dos períodos mais turbulentos da história. Joseph Louis Gay-Lussac e Louis-Jacques Thénard, trabalhando na França de Napoleão, investigavam as propriedades misteriosas do ácido bórico. Esses químicos brilhantes haviam sobrevivido à Revolução Francesa e agora ampliavam os limites do conhecimento químico sob o patrocínio da Academia Francesa de Ciências.
Em 21 de junho de 1808, eles conseguiram o impossível — isolar boro puro aquecendo ácido bórico com potássio metálico em um tubo de ferro. Gay-Lussac escreveu mais tarde: “Obtivemos uma substância de cor marrom-oliva, que nos pareceu ser o radical do ácido bórico.” Eles haviam criado o elemento número 5, embora ainda não compreendessem seu verdadeiro significado.
Ao mesmo tempo, do outro lado do Canal da Mancha, Sir Humphry Davy realizava seus próprios experimentos inovadores na Royal Institution, em Londres. Apenas nove dias após o sucesso francês, Davy obteve o mesmo resultado usando um método diferente — a eletrólise do ácido bórico. A rivalidade científica entre a França revolucionária e a Grã-Bretanha da era napoleônica impulsionou ambas as equipes a conquistas sem precedentes.
A abordagem de Davy era mais elegante, mas igualmente perigosa. Ele passou corrente elétrica pelo ácido bórico fundido, depositando pequenas quantidades de material marrom no eletrodo. Suas notas meticulosas descrevem um “pó de cor oliva escura” que queimava com uma chama verde brilhante — o primeiro registro da emissão verde característica do boro.
Tanto os químicos franceses quanto os ingleses tiveram dificuldades inicialmente para nomear sua descoberta. A equipe francesa propôs “bore”, do árabe “burak” (bórax), enquanto Davy sugeriu “boracium”. O nome moderno “boron” surgiu da cooperação científica internacional, combinando a raiz árabe com o sufixo grego “-on”, que significa “formador”.
O boro permaneceu uma curiosidade de laboratório até a era da Corrida do Ouro na Califórnia. Em 1881, Francis Marion Smith descobriu enormes depósitos de bórax no Vale da Morte, ganhando o apelido de “Rei do Bórax”. Seus famosos vagões puxados por vinte mulas tornaram-se uma lenda americana, transportando bórax por 165 milhas através do Deserto de Mojave até a ferrovia mais próxima.
A verdadeira descoberta ocorreu em 1909, quando Ezekiel Weintraub desenvolveu um método para produzir boro cristalino puro, revelando suas verdadeiras propriedades como um dos elementos mais duros conhecidos. Essa descoberta lançou o boro na era moderna dos materiais avançados e da tecnologia nuclear.
Aplicações
O boro é o super-herói invisível da tecnologia moderna, permitindo discretamente tudo, desde armaduras à prova de balas até telas de smartphones. Suas propriedades químicas únicas o tornam indispensável em aplicações de ponta nas quais os materiais comuns falham.
Carbeto de boro (B₄C) é o terceiro material mais duro conhecido pela humanidade, superado apenas pelo diamante e pelo nitreto cúbico de boro. Empresas militares como BAE Systems e General Dynamics usam carbeto de boro em:
A incrível capacidade de absorção de neutrões do boro faz dele o material definitivo para controle nuclear. O boro-10 tem uma seção transversal de absorção de neutrões 1.000 vezes maior que a da maioria dos materiais:
O vidro borossilicato transformou a ciência laboratorial e os produtos de consumo. A Corning Inc. revolucionou a fabricação de vidro com formulações enriquecidas com boro:
O boro é um micronutriente essencial para as plantas que permite a formação da parede celular e os processos reprodutivos. A agricultura moderna depende de compostos de boro para:
De onde vem
10 mg/kg da crosta terrestre · mais abundante do que 69% dos elementos
O boro é um dos elementos mais raros do universo, com abundância de apenas 10 partes por milhão na crosta terrestre. Essa escassez conta uma história fascinante de destruição cósmica e concentração terrestre.
Ao contrário da maioria dos elementos, o boro não consegue sobreviver no interior das estrelas — é destruído em temperaturas acima de 500.000K. Em vez disso, o boro se forma por meio da espalação por raios cósmicos, quando partículas de alta energia colidem com núcleos de carbono, nitrogênio e oxigênio no espaço, fragmentando-os em elementos mais leves, incluindo o boro. Esse processo violento faz do boro um “fóssil” da atividade dos raios cósmicos ao longo de bilhões de anos.
Apesar de sua raridade cósmica, o boro se concentra em ambientes geológicos específicos por meio de processos únicos:
Depósitos evaporíticos contêm os principais recursos mundiais de boro:
A Turquia domina a produção mundial de boro, com 73% das reservas globais, principalmente das minas de Kirka e Emet. Os Estados Unidos ocupam o segundo lugar com a mina de boro da Califórnia (de propriedade da Rio Tinto), em operação desde 1872. Outros depósitos importantes existem em:
A água do mar contém cerca de 4.5 mg/L de boro, tornando os oceanos uma fonte praticamente infinita, porém diluída. Algumas fontes geotérmicas concentram o boro em níveis economicamente viáveis — o campo geotérmico de Larderello, na Itália, foi a primeira fonte de boro industrial do mundo, no século XIX.
Certas plantas atuam como “acumuladoras de boro”, concentrando o elemento em níveis até 1.000 vezes superiores aos do solo. Algas marinhas e algumas plantas do deserto desenvolveram essa capacidade para tolerar ambientes com altos níveis de boro que matariam outros organismos.
Manuseio
O boro e a maioria de seus compostos são materiais de baixa toxicidade relativa em comparação com muitos produtos químicos industriais. No entanto, procedimentos adequados de manuseio são essenciais para o uso seguro em aplicações laboratoriais, industriais e domésticas.
Toxicidade aguda: Os compostos de boro apresentam baixa toxicidade aguda. A DL₅₀ (dose letal para 50% dos indivíduos testados) do ácido bórico é de 2.660 mg/kg em ratos, tornando-o menos tóxico que o sal de cozinha.
Exposição crônica: A exposição prolongada a níveis elevados pode afetar a saúde reprodutiva e o desenvolvimento. A OSHA não estabeleceu limites específicos de exposição para o boro elementar, mas recomenda tratá-lo como poeira incômoda.
Contato com os olhos: Lave com água limpa por 15 minutos e procure atendimento médico se a irritação persistir
Contato com a pele: Lave com água e sabão e retire as roupas contaminadas
Inalação: Vá para um local com ar fresco e procure atendimento médico se ocorrer dificuldade para respirar
Ingestão: Enxágue a boca, beba água e procure atendimento médico em caso de grandes quantidades
Compostos de boro comuns em casa, como o bórax, são geralmente seguros quando usados conforme as instruções:
Observação: O boro é um micronutriente essencial para as plantas e pode ter efeitos benéficos para a saúde óssea humana, mas suplementos alimentares devem ser usados somente sob supervisão médica.
Respostas rápidas
Boro (símbolo B) é o elemento 5 da tabela periódica, um Metaloide do período 2, grupo 13. Um metaloide de extremos: mais duro que a maioria dos metais, essencial para as plantas e o elemento que faz o vidro borossilicato sobreviver a uma chama. À temperatura ambiente, é um sólido.
[He] 2s² 2p¹, resultando em 2 camadas ocupadas com a distribuição 2, 3. Sua camada externa contém 3 eletrões, o que determina seu comportamento nas ligações.Boro derrete a 2348 K (2074.9 °C) e entra em ebulição a 4273 K (3999.9 °C). Isso o coloca entre os elementos mais refratários — ele permanece sólido em temperaturas que vaporizam a maioria dos metais.
A massa atómica padrão de Boro é 10.81 u. Trata-se de uma média ponderada dos seus isótopos que ocorrem naturalmente, por isso raramente é um número inteiro.
Boro tem densidade de 2.37 g/cm³. A água tem 1.0 g/cm³, portanto um bloco de Boro é aproximadamente 2.4× mais pesado.
Boro tem eletronegatividade de Pauling igual a 2.04. A escala vai de 0,70 (frâncio, o menos ávido por eletrões) a 3,98 (flúor, o mais ávido). Valores nessa faixa intermediária tendem a formar ligações covalentes, em vez de ligações fortemente iónicas.
Boro foi descoberto em 1808 por Davy, Gay-Lussac & Thenard. Recebe esse nome em homenagem a de bórax, via árabe buraq.
Boro constitui sobre 10 mg/kg da crosta terrestre — é incomum, mas não raro.