Boro: preparazioni, reazioni, composti

Il boro è un semimetallo del blocco p che si trova nel Gruppo 13 e nel 2° Periodo della tavola periodica, con una configurazione elettronica 1s², 2s², 2p¹.

Storia

I composti del boro erano noti fin dall’antichità e denominati in arabo “buraq”, da cui deriva il nome boro. Il boro fu isolato dai chimici francesi Joseph-Louis Gay-Lussac e Louis-Jaques Thénard e, indipendentemente, dal chimico britannico Sir Humphry Davy nel 1808.

Preparazione del boro

Per ottenere il boro si possono utilizzare vari composti, come l’ossido di boro, i borati metallici, gli alogenuri e i tetrafluoroborati metallici. Un metodo comune per la produzione di boro coinvolge la riduzione del tricloruro di boro con idrogeno a elevate temperature.

Reazioni

Il boro, che può essere amorfo o cristallino, reagisce ad alte temperature con l’ossigeno per formare l’ossido di boro. Inoltre, reagisce con cloro, fluoro e bromo per formare i rispettivi alogenuri. In forma cristallina, il boro non reagisce con HCl o HF anche a caldo, ma si ossida lentamente quando è trattato con acido nitrico concentrato.

Composti

I borani sono composti costituiti da boro e idrogeno, con il borano BH₃ come capostipite. Un esempio noto è il diborano B₂H₆, utilizzato in diverse applicazioni industriali.

In aggiunta, il boro ha diversi numeri di ossidazione e forma varie classi di composti tra cui borani, borati, boruri e boroidruri, oltre ad essere presente in alcuni composti organici.Il ruolo del boro e dei suoi composti in chimica organica e inorganica

Il processo di idroborazione degli alcheni ha visto la luce grazie al lavoro del chimico tedesco Alfred Stock, noto per la sintesi e la caratterizzazione dei borani. Stock coniò il termine “borani” in analogia ai composti alcani costituiti da carbonio e idrogeno.

Borati e le loro caratteristiche

I borati sono ossoanioni contenenti boro, con l’anione più semplice BO₃^3- . Oltre a questo, sono noti diborati (B₂O₅^4-), triborati (B₃O₇^5-), e tetraborati (B₄O₉^6-).

Ruolo dei boruri e dei boroidruri

I boruri sono composti in cui il boro è legato a elementi meno elettronegativi come SiB₃. I boroidruri, invece, contengono l’anione BH₄^– e sono ampiamente utilizzati come agenti riducenti nelle sintesi organiche, con esempi noti come il boroidruro di sodio NaBH₄ e quello di potassio.

Applicazioni industriali del boro

Il boro e i suoi composti trovano applicazioni nell’industria degli isolanti in vetroresina, come sbiancanti, nella produzione di fibre di vetro e di vetri speciali. I filamenti di boro sono apprezzati nell’industria aerospaziale per la loro combinazione di resistenza e leggerezza.

Proprietà distintive del carburo e del nitruro di boro

Il carburo di boro è rinomato per la sua elevata resistenza ed è considerato uno dei materiali ceramici più duri al mondo, con una durezza paragonabile a quella del diamante e del nitruro di boro. Il nitruro di boro, noto per la sua durezza e resistenza alle alte temperature, viene impiegato come abrasivo in diversi settori.

Applicazioni in semiconduttori

Infine, il boro e i suoi composti sono utilizzati come dopanti nei semiconduttori di silicio e germanio, svolgendo un ruolo essenziale nella produzione di dispositivi elettronici avanzati.