Bor

Per a altres significats, vegeu «Bor (desambiguació)».

El bor és un element químic de la taula periòdica que té el símbol B i nombre atòmic 5. És un element metal·loide, semiconductor, trivalent que existeix abundantment en el mineral bòrax. Hi ha dos al·lòtrops del bor; el bor amorf és una pols marró, però el bor metàl·lic és negre. La forma metàl·lica és dura (9,3 en l'escala de Mohs) i és un mal conductor a temperatura ambient. No s'ha trobat lliure en la natura.

Bor
5B
beril·li ← bor → carboni - ↑ B ↓ Al Taula periòdica
Aspecte
Negre-marró Línies espectrals del bor
Propietats generals
Nom, símbol, nombre	Bor, B, 5
Categoria d'elements	Metal·loides
Grup, període, bloc	13, 2, p
Pes atòmic estàndard	10,811(7)
Configuració electrònica	[He] 2s² 2p¹ 2, 3
Propietats físiques
Fase	Sòlid
Densitat del líquid en el p. f.	2,08 g·cm−3
Punt de fusió	2.349 K, 2.076 °C
Punt d'ebullició	4.200 K, 3.927 °C
Entalpia de fusió	50,2 kJ·mol−1
Entalpia de vaporització	480 kJ·mol−1
Capacitat calorífica molar	11,087 J·mol−1·K−1
Pressió de vapor
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k a T (K) 2.348 2.562 2.822 3.141 3.545 4.072
Propietats atòmiques
Estats d'oxidació	3, 2, 1 (òxid àcid suau)
Electronegativitat	2,04 (escala de Pauling)
Energies d'ionització (més)	1a: 800,6 kJ·mol−1
	2a: 2.427,1 kJ·mol−1
	3a: 3.659,7 kJ·mol−1
Radi atòmic	90 pm
Radi covalent	84±3 pm
Radi de Van der Waals	192 pm
Miscel·lània
Ordenació magnètica	Diamagnètic
Resistivitat elèctrica	(20 °C) ~10⁶ Ω·m
Conductivitat tèrmica	27,4 W·m−1·K−1
Dilatació tèrmica	(25 °C) (forma ß) 5–7 µm·m−1·K−1
Velocitat del so (barra prima)	(20 °C) 16,200 m·s−1
Duresa de Mohs	~9,5
Nombre CAS	7440-42-8
Isòtops més estables
Article principal: Isòtops del bor
Iso AN Semivida MD ED (MeV) PD 10B 19,9(7)%* 10B és estable amb 5 neutrons 11B 80,1(7)%* 11B és estable amb 6 neutrons *El contingut del bor-10 pot ser tan baix com del 19,1% i tan elevat com del 20,3% en mostres naturals. El bor-11 és el romanent en tal cas.

Història

Els compostos de bor (de l'àrab buraq i aquest del persa burah) es coneixen des de fa milers d'anys. A l'antic Egipte la momificació depenia del natró, un mineral que contenia borats i altres sals comuns. A la Xina s'usaven ja cristalls de borax cap al 300 aC i a l'antiga Roma, compostos de bor en la fabricació de vidre.

El 1808, Humphry Davy, Gay-Lussac i Louis J. Thénard van obtenir bor amb una puresa del 50% aproximadament, encara que cap d'ells va reconèixer la substància com un nou element, cosa que faria Jöns Jacob Berzelius en 1824. El bor pur va ser produït per primera vegada pel químic nord-americà Ezekiel Weintraub, el 1909.

Abundància i obtenció

Els Estats Units d'Amèrica (desert de Mojave, a Califòrnia) i Turquia són els majors productors de bor. L'element es troba combinat amb bòrax, àcid bòric, colemanita, kernita, ulexita i borats. L'àcid bòric es troba a vegades en les aigües volcàniques. La ulexita és un mineral que de manera natural presenta les propietats de la fibra òptica.

El bor pur és difícil de preparar; els primers mètodes usats requerien la reducció de l'òxid amb metalls com el magnesi o alumini, però el producte resultant gairebé sempre es contaminava. Pot obtenir-se per reducció d'halogenurs de bor volàtils amb hidrogen a alta temperatura.

Característiques

El bor és un element amb vacants electròniques en l'orbital p; per això presenta una acusada apetència d'electrons, de manera que els seus compostos es comporten sovint com a àcids de Lewis, reaccionant amb rapidesa amb substàncies riques en electrons.

Entre les característiques òptiques d'aquest element, s'inclou la transmissió de radiació infraroja. A temperatura ambient, la seva conductivitat elèctrica és xicoteta, però és bon conductor de l'electricitat a alta temperatura.

Aquest metal·loide té la més alta resistència a la tracció entre els elements químics coneguts; el material fos amb arc té una resistència mecànica entre 1600 i 2400 MPa.

El Bor, torna la flama de color verd

El nitrur de bor, un aïllant elèctric que condueix la calor tan bé com els metalls, s'empra en l'obtenció de materials tan durs com el diamant. El bor té a més qualitats lubricants semblants a les del grafit, i comparteix amb el carboni la capacitat de formar xarxes moleculars mitjançant enllaços covalents estables.

Isòtops

En la naturalesa es troben dos isòtops de bor: B-11 (80,1%) i B-10 (19,9%).

Aplicacions

El compost de bor de major importància econòmica és el bòrax, que s'empra en grans quantitats en la fabricació de fibra de vidre aïllant i perborat de sodi. Altres usos inclouen:

• Les fibres de bor usades en aplicacions mecàniques especials, en l'àmbit aeroespacial, aconsegueixen resistències mecàniques de fins a 3600 MPa.
• El bor amorf s'usa en focs artificials pel seu color verd.

• L'àcid bòric s'empra en productes tèxtils.
• Els compostos de bor tenen moltes aplicacions en la síntesi orgànica i en la fabricació de vidres de borosilicat.
• Alguns compostos s'empren com a conservants de la fusta, sent de gran interès el seu ús per la seva baixa toxicitat.

• El B-10 s'usa en el control dels reactors nuclears, com a escut enfront de les radiacions i en la detecció de neutrons.

Segons l'estudi del seu ús com a combustible de coets, els hidrurs de bor s'oxiden amb facilitat, alliberant gran quantitat d'energia.

Precaucions

Ni el bor ni els borats són tòxics; no obstant això, alguns dels més exòtics compostos de bor i hidrogen són tòxics i han de manipular-se amb atenció.

Referències

Viccionari