Il boro è un semimetallo del blocco p appartenente al Gruppo 13 e al 2° Periodo avente configurazione elettronica 1s2,2s2,2p1.
Storia
I composti del boro erano noti fin dall’antichità e denominati in arabo buraq da cui il nome boro.
Il boro fu isolato dai chimici francesi Joseph-Louis Gay-Lussac e Louis-Jaques Thénard e, indipendentemente da essi dal chimico britannico Sir Humphry Davy nel 1808.
Quest’ultimo notò che, dopo aver fatto passare corrente elettrica attraverso una soluzione contenente borati, si otteneva un precipitato scuro a uno degli elettrodi. Allora comprendendo che era avvenuta una reazione di ossidoriduzione utilizzò il potassio per ridurre l‘acido borico ottenendo un nuovo elemento.
I chimici francesi seguirono una strada diversa ottenendo il boro dall’ossidazione dell’acido borico in presenza di aria.
Preparazione del boro
Per ottenere il boro possono essere utilizzati i suoi composti tra cui:
- ossido di boro
- borati metallici contenenti lo ione BO33-
- alogenuri
- tetrafluoroborati metallici contenenti lo ione BF4–.
Uno dei primi metodi risalente al 1892 prevede la riduzione del boro presente nell’ossido con il magnesio:
B2O3 +3 Mg → 2 B + 3 MgO
Il boro prodotto in questa reazione è tuttavia contaminato pertanto la reazione che è abitualmente utilizzata avviene tra tricloruro di boro e idrogeno a una temperatura compresa tra 800 e 1200 °C:
2 BCl3 +3 H2 → 3 B + 6 HCl
Reazioni
Il boro, che può presentarsi sia in forma amorfa che in forma cristallina, sotto varie forme allotropiche reagisce ad alte temperature con l’ossigeno per dare l’ossido:
4 B + 3 O2 → 2 B2O3
Reagisce con cloro, fluoro e bromo per dare i rispettivi alogenuri secondo la reazione generale:
2 B + 3 X2 → 2 BX3
In forma cristallina non reagisce con HCl o con HF anche a caldo mentre se ridotto in polvere si ossida lentamente se è trattato con acido nitrico concentrato.
Ha numeri di ossidazione +3, +2, +1, – 1 e -5 e forma varie classi di composti che vengono classificate in borani, borati, boruri e boroidruri ed inoltre è presente in alcuni composti organici.
Composti
I borani sono composti costituiti da boro e idrogeno il cui capostipite è il borano BH3.
Un composto appartenente alla classe particolarmente noto è il diborano B2H6 utilizzato nell’idroborazione degli alcheni. Il chimico tedesco Alfred Stock sintetizzò e caratterizzò i borani e diede il nome di borani a tali composti in analogia con il nome alcano costituiti da carbonio e idrogeno.
Con il termine di borati si intendono ossoanioni contenenti boro e l’anione più semplice è BO33- ma sono noti i diborati B2O54-, i triborati B3O75- e i tetraborati B4O96-.
I boruri sono composti in cui il boro è legato a un elemento meno elettronegativo come il composto SiB3.
I boroidruri contengono l’anione BH4– ; tra i boroidruri più noti, utilizzati quali riducenti nelle sintesi organiche vi è il boroidruro di sodio NaBH4 e quello di potassio.
Il boro e i suoi composti sono utilizzati nell’industria degli isolanti in vetroresina, come sbiancante, nella produzione di fibre di vetro, nella produzione di vetri speciali e i filamenti di boro sono usati nell’industria aerospaziale per la loro resistenza e leggerezza.
Il carburo di boro è noto per la sua resistenza ed è uno dei materiali ceramici più duri conosciuti che presenta durezza appena inferiore al diamante e al nitruro di boro e viene utilizzato nei materiali ceramici mentre il nitruro di boro mostra particolare durezza e resistenza alle alte temperature e viene utilizzato come abrasivo.
L’elemento è usato semiconduttori di silicio e germanio come dopante.