Boro Metal | Propriedades, História, Produção e Usos

O boro é um semi-metal extremamente resistente e resistente ao calor que pode ser encontrado em uma variedade de formas e é amplamente utilizado em compostos para fazer tudo, desde dores de água e vidro até semicondutores e fertilizantes agrícolas.

Propriedades:

• Símbolo Atômico: B
• Número Atômico: 5
• Categoria do Elemento: Metallóide
• Densidade: 2. 08g / cm3
• Ponto de fusão: 2076 ° C (3769 ° F)
• Ponto de Ebulição: 390 ° C (7101 ° F)
• Dureza de Moh: ~ 9. 5

Características:

O boro elementar é um semi-metal alotrópico, o que significa que o próprio elemento pode existir em formas diferentes, cada uma com suas próprias propriedades físicas e químicas.

Além disso, como outros semi-metais (ou metaloides), algumas das propriedades do boro são de natureza metálica, enquanto outras são mais parecidas com os não-metais.

O boro de alta pureza existe como um pó amorfo marrom escuro a preto ou um metal cristalino escuro, lustroso e quebradiço.

Extremamente resistente e resistente ao calor, o boro é um condutor pobre de eletricidade a baixas temperaturas, mas isso muda à medida que as temperaturas aumentam.

Enquanto o boro cristalino é muito estável e não reativo com ácidos, a versão amorfa oxida lentamente no ar e pode reagir violentamente em ácido.

Em forma cristalina, o boro é o segundo mais difícil de todos os elementos (atrás do carbono apenas na sua forma de diamante) e possui uma das maiores temperaturas de fusão.

Semelhante ao carbono, pelo qual pesquisadores iniciais confundiram frequentemente o elemento, o boro forma vínculos covalentes estáveis ​​que dificultam a isolação.

O elemento número cinco também tem a capacidade de absorver um grande número de nêutrons, tornando-o um material ideal para barras de controle nuclear.

Pesquisas recentes mostraram que, quando super-resfriado, o boro forma ainda uma estrutura atômica completamente diferente que lhe permite atuar como um supercondutor.

A natureza enigmática do elemento levou Artem Oganox da Stony Brook University a afirmar que "o boro é um elemento esquizofrênico. É um elemento de frustração completa.

Não sabe o que quer fazer. O resultado é algo horrivelmente complicado.

História:

Embora a descoberta de boro seja atribuída a químicos franceses e ingleses pesquisando minerais de borato no início do século 19, acredita-se que uma amostra pura do elemento não foi produzida até 1909.

Os minerais de boro (muitas vezes referidos como boratos), no entanto, já haviam sido usados ​​por humanos há séculos. O primeiro uso registrado de bórax (borato de sódio natural) foi feito por orfeiras árabes que aplicaram o composto como um fluxo para purificar ouro e prata no século VIII dC.

Extraído das camas de sal do lago tibetano e levado para o oeste através da estrada de seda para a Babilônia. Algumas evidências sugerem que os ourives estavam usando fluxos de borax tão cedo quanto 4000 anos atrás.

Os esmaltes sobre cerâmica chinesa datam de entre os séculos III e 10 AD também demonstraram fazer uso do composto natural.

A invenção de vidro de borosilicato termicamente estável no final dos anos 1800 forneceu uma nova fonte de demanda de minerais de borato. Fazendo uso desta tecnologia, a Corning Glass Works introduziu utensílios de cozinha Pyrex em 1915.

Nos anos de pós-guerra, as aplicações para o boro cresceram para incluir uma gama cada vez maior de indústrias.

O nitreto de boro começou a ser utilizado em cosméticos japoneses e, em 1951, desenvolveu-se um método de produção de fibras de boro.

Os primeiros reatores nucleares, que vieram on-line durante esse período, também usaram boro em suas barras de controle.

Na verdade, logo após o desastre nuclear de Chernobyl em 1986, 40 toneladas de compostos de boro foram despejadas no reator para ajudar a controlar a liberação de radionuclídeos.

No início dos anos 80, o desenvolvimento de ímãs permanentes de terras raras de alta resistência criou ainda um grande mercado novo para o elemento. Mais de 70 toneladas métricas de ímãs de neodímio-ferro-boro (NdFeB) agora são produzidos todos os anos para uso em tudo, desde carros elétricos até fones de ouvido.

No final da década de 1990, o aço de boro começou a ser usado em automóveis para fortalecer componentes estruturais, como barras de segurança.

Mesmo no século 21, o desenvolvimento de novos usos para o semi-metal continua. Em 2004, os pesquisadores descobriram que, quando superfriado e tratado com alta pressão, o boro torna-se supercondutor, abrindo novas possibilidades no domínio da supercomputação.

Produção:

Embora existam mais de 200 tipos diferentes de minerais de borato na crosta terrestre, apenas quatro representam mais de 90% da extração comercial de compostos de boro e boro. Estes incluem tincal, kernite, colemanite e ulexite.

Para produzir uma forma relativamente pura de pó de boro, o óxido de boro que está presente no mineral é aquecido com fluxo de magnésio ou alumínio. A redução produz um pó de boro elementar que é aproximadamente 92 por cento puro.

O boro puro pode ser produzido reduzindo ainda mais os halogenetos de boro com hidrogênio a temperaturas superiores a 1500 ° C (2732 ° F).

O boro de alta pureza, exigido para uso em semicondutores, pode ser feito por decomposição de diborano a altas temperaturas e crescimento de cristais simples através da fusão da zona ou do método Czolchralski.

De acordo com o USGS, mais de seis milhões de toneladas métricas de minerais de borato foram extraídas em 2014. A maior fonte de boratos do mundo é a Turquia, que representa mais de metade de todos os boratos extraídos a cada ano. O estatal Eti Maden AS da Turquia opera os quatro países das minas de boro, que são largamente definidas pelo colemanite mineral.

EUA é a segunda maior fonte do elemento no mundo. Duas empresas, US Borax (uma subsidiária integral da Rio Tinto) e Searles Valley Minerals, extraem boro de minas antigas na Califórnia. A mina Borax de Rio Tinto em Boron, Califórnia, está em operação contínua há mais de 140 anos.

Outras fontes menores de borato minerais são extraídas na China e na Argentina.

Aplicações:

Enquanto mais de seis milhões de toneladas métricas de minerais contendo boro são extraídas a cada ano, a grande maioria disso é consumida como sais de borato, como ácido bórico e óxido de boro, sendo muito pouco convertido em elemento elementar boro. Na verdade, apenas cerca de 15 toneladas métricas de boro elementar são consumidas a cada ano.

A amplitude de uso de compostos de boro e boro é extremamente ampla. Alguns estimam que existem mais de 300 diferentes usos finais do elemento em suas várias formas.

Os cinco principais usos são:

1. Vidro (por exemplo, vidro de borosilicato termicamente estável)
2. Cerâmica (por exemplo, esmaltes de telha)
3. Agricultura (por exemplo, ácido bórico em fertilizantes líquidos).
4. Detergentes (por exemplo, perborato de sódio em detergente para roupa)
5. Bleachantes (por exemplo, removedores de manchas domésticas e industriais)

Embora o boro metálico tenha muito poucos usos, o elemento é altamente avaliado em várias aplicações metalúrgicas. Ao remover o carbono e outras impurezas, como ele liga para o ferro, uma pequena quantidade de boro - apenas algumas partes por milhão - adicionado ao aço pode torná-lo quatro vezes mais forte do que o aço médio de alta resistência.

O aço ao boro é usado agora em uma variedade de barras de segurança, feixes transversais de traço e outras peças automáticas estruturais.

A capacidade do elemento de dissolver e remover o filme de óxido de metal também o torna ideal para soldar fluxos. Tricloreto de boro remove nitretos, carbonetos e óxido de metal fundido. E, como resultado, isso é usado na fabricação de alumínio, magnésio, zinco e ligas de cobre.

Na metalurgia do pó, a presença de boretos metálicos aumenta a condutividade e a resistência mecânica. Nos produtos ferrosos, a sua existência aumenta a resistência à corrosão e a dureza, enquanto que nas ligas de titânio usadas em moldes de jato e boretos de peças de turbinas aumentam a resistência mecânica.

As fibras de boro, que são feitas depositando o elemento hidreto no fio de tungstênio, são materiais estruturais leves e fortes, adequados para uso em aplicações aeroespaciais, bem como tacos de golfe e fita de alta resistência.

A inclusão de boro no ímã NdFeB é fundamental para a função de ímãs permanentes de alta resistência que são usados ​​em turbinas eólicas, motores elétricos e uma ampla gama de eletrônicos.

A propensão do boro para a absorção de neutrões permite que ele seja usado em varas de controle nuclear, escudos de radiação e detectores de neutrões.

Finalmente, o carboneto de boro, a terceira substância conhecida mais difícil, é usado na fabricação de várias armaduras, coletes à prova de balas, bem como abrasivos e peças de desgaste.

_Fontes:

_{Chemicool. Boron
URL: // www. quimicool. com / elementos / boro. html
USGS. Informação sobre minérios. Boron
URL: // minerais. Usgs. gov / minerais / pubs / commodity / boron /}

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