Boro (B)

O boro, que é o primeiro elemento químico do Grupo 13 da Tabela Periódica, é um ametal de coloração preto lustrosa, constitui cerca de 0,001% da crosta terrestre e é principalmente extraído do bórax e da kernita. Apesar de ser considerado um composto duro, ele é quebradiço, além de ser um semicondutor, o que significa que é isolante em baixas temperaturas e condutor de eletricidade em altas temperaturas, como um metal.

Os derivados do boro têm grande importância para a indústria, na fabricação de tecidos e madeira à prova de fogo, vidros especiais (como o Pyrex®), cerâmicas, antisséptico e germicidas suaves. Também pode ser utilizado em sistemas eletrônicos para auxiliar no controle da condutividade. Entre seus compostos, os mais famosos e explorados comercialmente são o bórax e o ácido bórico.

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Resumo sobre o boro

• É o único ametal do Grupo 13 da Tabela Periódica.

• Em sua forma pura, apresenta coloração preto lustrosa.

• É extraído principalmente do bórax e da kernita.

• É um semicondutor.

• É bastante utilizado na fabricação de vidros especiais.

• Seu nome vem justamente do mineral bórax.

Propriedades do boro

• Símbolo: B

• Número Atômico: 5

• Massa atômica: 10,811 u

• Eletronegatividade: 2,04

• Ponto de Fusão: 2180 °C

• Ponto de Ebulição: 3387 °C

• Distribuição eletrônica: [He] 2s² 2p¹

Características do boro

O boro, em sua forma pura, é um ametal de coloração preta lustrosa. Apesar de quebradiço, na escala Mohs de dureza, que varia de 1 a 10 e quantifica a resistência ao risco que uma substância possui sobre outra, o boro apresenta valor de 9,3, bem próximo ao limite máximo. Esse elemento também se destaca pelos altos pontos de fusão e de ebulição e por ser um semicondutor (isolante elétrico em baixas temperaturas e condutor em altas temperaturas), o que o faz um importante material refratário.

O boro é inerte sob condições ambientais, exceto sob ataque de F₂. Em altas temperaturas, reage com a maioria dos metais e dos ametais (com exceção do H₂, por exemplo) e com amônia. Ainda sobre a reatividade, esse ametal se estabiliza com apenas seis elétrons na camada de valência, fugindo da regra do octeto, como nos compostos BF₃ e BI₃. A explicação para isso se dá em razão do efeito de hibridização, que é a junção de seus subníveis 2s e 2p em um único orbital sp², o qual permite a inclusão de apenas mais três elétrons.

Obtenção do boro

As principais fontes de boro são o bórax, Na₂[B₄O₅(OH)₄]·8H₂O, e a kernita, Na₂[B₄O₅(OH)₄]·2H₂O. Para extrair o boro dessas fontes, deve-se primeiro convertê-lo ao ácido bórico e, então, ao seu óxido:

Na₂[B₄O₅(OH)₄]·8H₂O + H₂SO₄ → 4 H₃BO₃ + Na₂SO₄ + 5 H₂O

2 H₃BO₃ → B₂O₃ + 3 H₂O

O boro (com baixa pureza) é obtido com redução de seu óxido se utilizando magnésio, seguido de lixiviação básica, depois com ácido clorídrico e, na sequência, com ácido fluorídrico, enquanto o boro puro é obtido com gás hidrogênio por meio da redução do BBr₃ em fase vapor ou por meio da pirólise do B₂H₆ ou BI₃.

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Para que serve o boro?

Os vidros de borossilicato possuem um índice de refração elevado, sendo adequados para a utilização em lentes ópticas. Os compostos de boro também são aproveitados em outros vidros especiais, como o caso do Pyrex®.

Outros compostos de boro são também importantes para a confecção de tecidos e madeiras à prova de fogo, antissépticos e germicidas suaves. Além disso, o bórax é utilizado há centenas de anos na fabricação de cerâmicas, tendo, até hoje, uma boa utilização na indústria, enquanto o boro elementar pode ser misturado ao aço para fazer com que este adquira maior temperabilidade, dando-lhe mais resistência mecânica, também podendo ser usado em usinas nucleares para captura de nêutrons.

História do boro

O bórax é uma importante fonte de boro, não sendo à toa o fato de o nome deste elemento vir desse composto em questão. A descoberta do boro é atribuída aos célebres cientistas franceses Joseph Gay-Lussac e Louis Jacques Thénard no ano de 1808. A obtenção do elemento ocorreu por meio da reação do óxido de boro, B₂O₃, com potássio. Contudo, à mesma época, fontes apontam que Humphry Davy obteve o elemento boro por meio da eletrólise do ácido bórico e, posteriormente, por intermédio da mesma técnica de Gay-Lussac e Thénard.

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Exercícios resolvidos sobre o boro

Questão 1

(FPS 2015) Compostos de boro estão sendo utilizados com mais frequência em sínteses orgânicas, especialmente de fármacos e de produtos naturais. Um composto de boro importante é o trifluoreto de boro, BF₃, que possui estrutura trigonal plana. O número atômico do boro é 5, e o do flúor é 9. Sobre este composto, podemos afirmar que:

(A) o átomo de boro na molécula tem oito elétrons na camada de valência.

(B) a molécula é polar.

(C) os átomos de flúor na molécula não apresentam o octeto completo.

(D) é um ácido de Lewis.

(E) reage prontamente com ácidos de Lewis.

Resposta:

Alternativa D.

O boro do BF₃ está com seus subníveis 2s e 2p hibridizados na forma do subnível sp². Contudo, ao montar o híbrido em questão, um dos subníveis p (afinal, são 3) fica vazio e, por isso, não participa dele.

Esse subnível p vazio e não participante do híbrido permite recepção de elétrons, o que justifica o fato do BF₃ ser um ácido de Lewis (segundo essa teoria, ácidos são espécies receptoras de pares eletrônicos). Por isso, o gabarito é a letra D.

Questão 2

(UFPEL RS/2014) O berílio e o boro são dois elementos sólidos que apresentam muitas utilizações. O primeiro deles tem uma elevada rigidez, sendo empregado na fabricação de placas de naves espaciais. O boro faz parte de substâncias como o borato de sódio, que é empregado em formulações caseiras para combater as baratas. Portanto, é correto afirmar que:

(A) o boro e o berílio são elementos metálicos muito densos.

(B) o boro e o berílio apresentam hibridação sp³ nas moléculas BeCl₂ e BCl₃.

(C) o boro e o berílio são elementos que estabilizam seus átomos quando apresentam 8 elétrons na última camada.

(D) o berílio, ao reagir com o ácido clorídrico, forma um sal com a estrutura BeCl .

(E) o ácido bórico apresenta três hidrogênios ionizáveis e tem fórmula molecular H₃BO₃.

Resposta:

Alternativa E.

O H₃BO₃ é um triácido, ou seja, possui três hidrogênios ionizáveis, conforme mostra a estrutura:

Os hidrogênios ionizáveis são ligados aos átomos de oxigênio que, por serem muito eletronegativos, facilitam a liberação desses átomos em solução.

Sendo assim, letra E.

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