Marca do CRQ para impressão
Disponível em <https://crqsp.org.br/elementos-quimicos-boro/>.
Acesso em 21/06/2024 às 19h44.

Elementos Químicos – Boro

Elementos Químicos – Boro

Banner Química Viva

 

 

Um elemento complexo e desafiante 

 

Boro com 99,7% de pureza: preto, duro e quebradiço. W. Oelen, via Wikimedia Commons

 

O boro é um elemento único e tem características especiais. Ao longo do tempo ele se mostrou um desafio e um estímulo não apenas para os químicos e os teóricos, mas também para químicos industriais e tecnólogos. Ele é o único não-metal no Grupo 13 da tabela periódica, formado também por alumínio, gálio, índio e tálio, e mostra muitas similaridades com seu vizinho, carbono, e o elemento na diagonal, silício. Como o carbono e o silício, ele tem grande propensão a formar compostos moleculares covalentes, mas difere enormemente desses dois elementos por ter um elétron de valência a menos que o número de orbitais de valência. Isso provoca uma diferença crucial em sua química. [1]

O boro é um semimetal extremamente duro, quebradiço, brilhante e preto. Ele é refratário e possui condutividade elétrica muito baixa. Não reage com oxigênio, água, álcalis ou ácidos. Ele se combina com a maioria dos metais para formar boretos. O símbolo do boro é B e seu número atômico é 5. A determinação precisa das propriedades físicas do boro puro é prejudicada pela dupla dificuldade causada por seu complexo polimorfismo e sua contaminação por impurezas irremovíveis. [2,1]

 

Bórax, um dos minerais em que o boro é obtido. Marie-Lan Taÿ Pamart, via Wikimedia Commons

 

Os elementos do grupo 13 apresentam grande variação de abundância nas rochas da crosta terrestre, nos oceanos e na atmosfera. Enquanto o alumínio é muito abundante, o boro constitui apenas 0,001% da crosta terrestre. Ele não ocorre na natureza como um elemento isolado, e sim como bórax, Na2B4O5(OH)4ˑ8H2O, e como kernita, Na2B4O5(OH)4ˑ2H2O, a partir dos quais o elemento impuro é obtido. [3,4]

Por ter pronunciada relação diagonal com o silício, do grupo 14, o boro forma com ele óxidos ácidos, B2O3 e SiO2; muitos óxidos com estruturas poliméricas e vidros, e também hidretos gasosos inflamáveis. [3]

Os maiores produtores de boratos e outros compostos de boro são a Turquia, China e Chile. O Serviço Geológico norte-americano não divulga a produção mundial nem as reservas estimadas de boro por falta de dados de vários países. Mas a Turquia, maior produtora de boratos refinados, produziu 1,7 milhão de toneladas desses compostos em 2021. [5]

 

Fogos de artifício e vidros

 

 

O boro é utilizado na fabricação de fogos de artifício. Foto: SJ photography on Visualhunt

 

O principal uso do boro é na fabricação dos vidros de borossilicato, como o pirex. O boro torna o vidro mais forte e resistente ao calor. O boro também é usado em fogos de artifício; ele confere aos fogos uma vibrante cor verde. Os compostos mais importantes de boro são ácido bórico, o bórax (borato sódico) e óxido bórico. [6]

O ácido bórico em solução é comumente empregado na lavagem dos olhos quando se requer o uso de um desinfetante suave. Essa solução, conhecida como água boricada, pode ser adquirida nas farmácias. [4]

O octaborato de sódio é um retardante de chama. Ele também é usado para a fabricação de cosméticos, fertilizantes, herbicidas e em outras áreas, como curtimento de couro. O isótopo boro-10 pode absorver nêutrons. Isso significa que ele pode ser usado para regular reatores nucleares. Ele também pode ser usado em instrumentos para detectar nêutrons. [6,1]

Quando o boro, de número atômico 5, é combinado com nitrogênio, número atômico 7, obtém-se cristais similares àqueles do elemento que representa sua média, isto é, o carbono, de número atômico 6. O carbono é o elemento que forma o diamante. Cristais cúbicos de nitreto de boro são quase tão duros quanto um diamante, mas muito mais baratos de se criar e mais resistentes ao calor, tornando-os abrasivos populares para a indústria metalúrgica. O material é conhecido como “heterodiamante”, algumas vezes denominado BCN. O carbeto ou carboneto de boro (B4C) também é uma das substâncias mais duras conhecidas. Ele é usado na fabricação de coletes à prova de balas, reatores nucleares, peças automotivas, engrenagens industriais e como abrasivo no tratamento de superfícies metálicas sujeitas a condições externas desfavoráveis. [7,8,3]

O perborato de sódio (NaBO3·H2O) é um alvejante isento de cloro usado em produtos para a lavagem de roupas, materiais de limpeza e branqueador de dentes. Ele é menos agressivo aos tecidos do que os alvejantes à base de cloro e ativo em baixas temperaturas quando misturado com um ativador. O hidretoborato de sódio (NaBH4) é usado em grande escala para branqueamento de polpa de madeira. Os boranos vêm sendo investigados como possíveis materiais para armazenagem de hidrogênio, com o hidrogênio sendo estocado sob a forma do complexo amônia-borano (NH3·BH3). [3]

 

Papel biológico

 

O boro é essencial para as plantas e por isso é adicionado aos fertilizantes agrícolas. Foto: Siomuzzz on Visualhunt.com

 

O boro é um micronutriente essencial para as plantas, sendo absorvido principalmente por meio das raízes na forma de ácido bórico. Por isso ele é um dos componentes de fertilizantes agrícolas. Seu importante papel no metabolismo das plantas envolve a estabilização das moléculas dos grupos cis-diol, que é o elemento envolvido na estrutura e funcionamento das paredes das células e membranas das plantas. O boro também desempenha muitas outras reações iônicas, metabólicas e de transporte hormonal nas plantas. [9]

Estudos científicos ainda não determinaram se o boro é um nutriente essencial para seres humanos. Mas já se sabe que alterações ocorrem quando o montante de boro consumido na dieta é manipulado. Muitos estudos sugerem que o boro interage com outros nutrientes e tem papel regulatório no metabolismo dos minerais, como cálcio, e consequentemente, no metabolismo dos ossos, embora seu mecanismo de ação ainda não seja conhecido. [10]

O boro é obtido em uma dieta rica em frutas, vegetais, nozes e legumes. O consumo diário é estimado entre 0,3 a 41 miligramas por dia. Esta grande variação deve-se aos métodos de análise usados para aferir as necessidades diárias de uma pessoa e as diferenças existentes na quantidade de boro disponível nos solos. Com base em um limitado número de estudos, o aumento do consumo de boro na dieta resultou em aumento da concentração de boro em todos os tecidos do corpo. Grandes quantidades de boro são bem toleradas, mas sinais de deficiência deste elemento incluem redução do crescimento e também de alguns índices sanguíneos, particularmente concentrações de hormônios esteroides. Por causa deste efeito nos hormônios esteroides e de sua interação com o metabolismo dos minerais, o boro pode estar envolvido em certas condições clínicas como a artrite. Alguns compostos de boro estão sendo estudados como possível tratamento para tumores no cérebro. [10,6]

 

História

 

Esmaltes de cerâmicas antigas eram preparados com bórax. Vassil, CC0, via Wikimedia Commons

 

O bórax é conhecido desde tempos antigos quando era usado para preparar esmaltes e vidros resistentes (borossilicatos).  O nome é originado da palavra arábica buraq, e do persa boraks, que era o nome do bórax. [1,2]

Durante séculos a única fonte de bórax (Na2B2O5(OH)4) eram os depósitos cristalizados do Lago Yamdok Cho, no Tibete. No ocidente, até o século XVIII, todo o bórax conhecido vinha da Índia ou do Tibete. Na realidade, até então não se tinha noção exata da natureza nem da origem daquele produto cristalino (bórax) que chegava à Europa. Nem mesmo se sabia se ele era natural ou sintético. [6,4]

Em 1808, Louis-Josef Gay-Lussac e Louis Jacques Thénard, trabalhando em Paris, e Sir Humphry Davy, em Londres, extraíram independentemente o boro ao aquecer bórax com potássio metálico. Na verdade, nenhum deles obteve o elemento puro, que é muito difícil de se obter. Uma forma mais pura de boro foi isolada em 1892 por Henri Moissan. Somente em 1911 foi que E. Weintraub, nos Estados Unidos, produziu boro totalmente puro ao espalhar uma mistura de vapor de cloreto de boro, BCl3 e hidrogênio. Constatou-se que o material obtido daquela forma tinha propriedades muito diferentes daquelas anteriormente observadas. [6]

 

Referências

1-N.N. Greenwood, A. E. (1997). Chemistry of the Elements. Oxford: Butterworth-Heinemann.

2-Boron2. Disponível em https://www.periodni.com/b.html. Acesso em 10/08/2022.

3-Weller, Overton, Rourke, Armstrong. Química Inorgânica. Ed. Bookman. 6ª ed. 2017.

4-Boro. Disponível em /http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc04/elemento.pdf

5-Boron Statistics and Information. Disponível em https://www.usgs.gov/centers/national-minerals-information-center/boron-statistics-and-information. Acesso em 10/08/2022.

6-Boron. Disponível em https://www.rsc.org/periodic-table/element/5/boron. Acesso em 10/08/2022.

7-Gray, T. (2011). Os elementos: uma exploração visual dos átomos conhecidos no universo. São Paulo: Blucher.

8-Carbetos. Disponível em https://www.infoescola.com/quimica/carbetos/. Acesso em 29/08/2022.

9-Boron Toxicity and Deficiency in Agricultural Plants. Disponível em https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32093172/. Acesso em 30/08/2022.

10-The role of boron in nutrition and metabolism. Disponível em https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/8140253/. Acesso em 30/08/2022.

 

 

Texto produzido pelo Assessoria  de Comunicação e Marketing do CRQ-IV/SP, sob a supervisão de
 Sandra Helena Cruz. do Laboratório de Biotecnologia de Alimentos e Bebidas, da Escola Superior
de Agricultura Luiz de Queiroz (ESALQ/USP).
Publicado em  04/08/2023

 

Compartilhar