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 e, por esse motivo, é um elemento escasso tanto no sistema solar quanto na crosta terrestre. Concentra-se nas regiões com alta solubilidade hídrica de seus compostos naturais, os boratos. Estes são extraídos industrialmente pelos evaporitos, como o bórax e a kernita. Os maiores depósitos de boro estão na Turquia.
É um elemento inerte, classificado como metaloide, e é encontrado em pequenas amostras em meteoroides, porém não encontrados normalmente na Terra. A produção industrial em seu estado nativo é difícil, tendendo a produzir materiais refratários quando em contato com pequenas quantidades de carbono ou outros elementos químicos. Geralmente os alótropos de boro são amorfos, e o boro é um pó marrom ou cristalino, escurecido, com elevada dureza (aproximadamente 9,5 na escala de Mohs) e com baixa condutividade elétrica em temperatura ambiente. Sua principal aplicação está na produção de filamentos de boro, que são utilizados como um produto similar às fibras de carbono em materiais com alta resistência mecânica, úteis 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 em isolamento ou como material estrutural. Seus compostos também são utilizados em grande proporção na produção de polímeros e cerâmicas, cujas estruturas necessitam de elevada relação peso/resistência, e de materiais refratários. O vidro borossilicato é utilizado quando é necessária uma resistência mecânica e a choques térmicos maior que a de vidros produzidos pela cal sodada. Compostos de boro também são usados como fertilizantes na agricultura. Nas aplicações minoritárias, o boro é um importante dopante nos semicondutores, e os reagentes que contém 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, dos quais o boro-10 têm numerosas aplicações como agente de captura de nêutrons.
Na biologia, os boratos têm uma baixa toxicidade nos mamíferos (similar ao sais), porém são muito mais tóxicos aos artrópodes, e são utilizados como inseticidas. O ácido bórico é um antimicrobiano mediano, e seus compostos são reconhecidos como antibióticos naturais. 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 sua importância para a fisiologia.
História 150px|thumb|esquerda|Mineral Sassolita O nome tem como origem a palavra árabe buraq ou a persa burah; que são nomes comuns ao mineral bórax. Seus compostos são conhecidos desde a Antiguidade tendo sido utilizados na China, Egito e Babilônia. 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, é encontrada 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. 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.Hildebrand, G. H. (1982) "Borax Pioneer: Francis Marion Smith." San Diego: Howell-North Books. p. 267 ISBN 0-8310-7148-6 miniaturadaimagem|Electrofluorochromic Properties of Aza Boron dipyrromethene O boro não foi reconhecido como um elemento até que fosse isolado por Sir Humphry Davy e por Joseph Louis Gay-Lussac e Louis Jacques Thénard.Gay Lussac, J.L. and Thenard, L.J. (1808) "Sur la décomposition et la recomposition de l'acide boracique," Annales de chimie [later: Annales de chemie et de physique], vol. 68, pp. 169–174. 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. 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. Jöns Jakob Berzelius identificou o boro como um elemento em 1824 e o elemento puro pelo americano Ezekiel Weintraub em 1909.
Abundância e obtenção
thumb|direita|Cristais de bórax O boro é um elemento relativamente raro representando somente 0,001% da crosta terrestre com os depósitos comerciais estimados em aproximadamente dez milhões de toneladas, sendo a Turquia, com 63% das reservas mundiais, e os Estados Unidos os maiores produtores. 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.
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. 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.The Center for Land Use InterpretationRio Tinto Entretanto, os maiores depósitos conhecidos permanecem não aproveitados na Turquia Central e Ocidental, nas províncias de Esquixequir, Cutáquia e Balequessir.
Existem mais de 150 compostos contendo boro, sendo os elementos mais comuns em combinações o cálcio, sódio e o magnésio. Fontes antropogênicas incluem a queima de carvão e o despejo em depósitos de lixo. Em vias aquáticas, o elemento pode ser encontrado em efluentes, principalmente em áreas onde seus compostos são utilizados em detergentes. As principais fontes de reciclagem são de fibras de vidro, vidrarias de borosilicato e cerâmicas.
+ Produção mundial em 2019, em mil toneladas por ano 1. 2.400 2. 400 3. 250 4. 200 5. 120 6. 111 7. 80 8. 71
Fonte: USGS.</small>
OBS: Dados dos Estados Unidos não disponíveis
Características
Propriedades físicas O boro é o quinto elemento da tabela periódica e o único semimetal do grupo 3.
O boro arde com chama verde e entre as características ópticas deste elemento, se incluí a transmissão de radiação infravermelha. Na temperatura ambiente sua condutividade elétrica é pequena, porém é bom condutor de eletricidade em temperaturas altas.
Este metaloide tem a maior resistência à tração entre os elementos químicos conhecidos; o material fundido com arco tem uma resistência mecânica entre 1600 e 2400 MPa.
O nitreto de boro é um isolante elétrico, porém conduz o calor tão bem quanto os metais. É empregado na obtenção de materiais tão duros quanto o diamante. O boro tem, também, qualidades lubrificantes similares ao grafite e, comporta-se como o carbono na capacidade de formar redes moleculares através de ligações covalentes estáveis.
Isótopos Os principais isótopos são o 10B (19,9%) e 11B (80,1%) que são abundantes e estáveis possuindo reatividades diferentes que podem ser exploradas para entender a fisiologia de seres vivos e eventos geológicos. O 10B é utilizado como receptor de nêutrons em tratamentos de câncer em tumores cerebrais inoperáveis.
Propriedades químicas thumb|esquerda|78px|Teste de chama do boro Sua configuração eletrônica possui hibridização sp² no qual os elétrons do orbital inferior 2s ocupam os orbitais 2px e 2py. O boro possui, assim, três elétrons de valência; no entanto, diferentemente dos demais elementos do grupo 13, como o alumínio e o gálio (bem como dos metais trivalentes em geral), o boro é incapaz de perder esses três elétrons de valência para formar cátions B3+, devido ao seu raio atômico muito reduzido, o que resulta em uma elevada energia de ionização. Desta forma, o boro não possui tendência a formar íon e forma somente ligações covalentes. No entanto, por ter menos de quatro elétrons de valência, essas ligações resultam frequentemente em moléculas com o octeto incompleto com seis elétrons.
A química do boro assemelha-se à do carbono e à do silício mais do que a outros elementos do grupo 13, formando compostos covalentes em cadeias e também uma família de ânions oxigenados chamados boratos, que são muito semelhantes aos silicatos. O óxido de boro, B2O3, é um óxido ácido (semelhante ao SiO2), formando ácido bórico, H3BO3, ao reagir com a água. O boro forma haletos covalentes com baixos pontos de fusão e ebulição de fórmula geral BX3 (X = F, Cl, Br ou I), que são moléculas simples de geometria trigonal plana que hidrolisam prontamente em contato com a água. Trifluoreto de boro, BF3, um gás incolor e tóxico, é um composto típico e um reagente químico muito útil.
O boro frequentemente forma compostos deficientes em elétrons. Muitos de seus compostos são ácidos de Lewis, no qual o átomo de boro frequentemente atua como receptor de pares eletrônicos de outros átomos para completar seu octeto. Uma reação ilustrativa é a reação do trifluoreto de boro com ânions fluoreto para formar o ânion complexo tetrafluoroborato:
BF3 + F- ---> [BF4]-
O elemento também forma diversos compostos do tipo cluster nos quais há extensa ocorrência de ligações tricentradas com dois elétrons, como ocorre nos boranos e carboranos. Nestes compostos, há ligações em que uma única ligação covalente une três átomos.
O elemento não ocorre na forma livre e normalmente nem ligado a outros elementos senão o oxigênio. Com este elemento, é possível que forme ligações em cadeia poliméricas a partir do BO3 que podem ter formatos variados.A química dos organoboranos tem papel biológico importante e são definidas por compostos contendo ligações B-O ou B-N com um ou mais átomos de oxigênio. Em animais, a forma inorgânica é basicamente o ácido bórico e sua forma básica B(OH)4- cujas proporções variam conforme pH funcionando como mecanismo regulador de atividades enzimáticas. As ligações covalentes de amino-boranos possivelmente também possuem papel biológico sob a forma de complexos, atuando no sítio ativo de enzimas.
Produção