bòro

Chimica: generalità

sm. [sec. XIX; dal francese bore]. Elemento chimico di simbolo B, numero atomico 5 e peso atomico 10,811, isotopi naturali: ¹⁰B 18,8%; ¹¹B 81,2%. In natura il boro non si rinviene mai allo stato libero; nella crosta terrestre, pur essendo molto diffuso in quantità minime, è poco abbondante e ne costituisce appena lo 0,001%. I composti del boro più comuni sono l'acido borico naturale o sassolite, H₃BO₃, contenuto in emanazioni di origine vulcanica di cui le più note sono i soffioni boraciferi della zona di Volterra, e vari borati naturali, anch'essi di origine idrotermale, dei quali i maggiori giacimenti sono in California, in Argentina, nel Cile e in varie zone dell'Asia. Sotto forma di elemento libero il boro si può ottenere riducendo ad alta temperatura, per esempio con magnesio, il triossido di diboro o anidride borica, B₂O₃:

ovvero riducendo con idrogeno, pure ad alta temperatura, diversi composti volatili del boro come per esempio il tricloruro, BCl₃. Il boro così ottenuto è sempre assai impuro e la sua purificazione presenta in ogni caso notevoli difficoltà; modernamente la si realizza con il metodo detto della fusione a zone. Il boro presenta diversi stati allotropici, non tutti sicuramente definiti, di colore e di aspetto assai diversi a seconda delle modalità con cui sono stati preparati. I campioni più puri di boro cristallino si presentano in cristalli lucenti, di colore bruno scuro, che fondono a 2350 ºC e presentano una durezza elevatissima. Dal punto di vista chimico il boro è un elemento molto inerte, di proprietà simili a quelle del carbonio e, come questo, non viene attaccato a temperatura ambiente dagli acidi o dagli alcali. All'aria è perfettamente stabile, ma riscaldato a 700 ºC in atmosfera di ossigeno brucia con fiamma verde trasformandosi nel triossido di diboro B₂O₃. A temperatura elevata si combina inoltre con gli alogeni, lo zolfo e altri elementi non metallici e metallici. Il boro elementare non trova applicazioni di rilievo. Tra i suoi composti l'acido borico e il borace vengono richiesti in quantità considerevoli per usi svariati: come fondenti nella saldatura dei metalli; nella preparazione dei vetri cosiddetti borosilicati, neutri e resistenti agli sbalzi di temperatura, che vengono usati per la vetreria da laboratorio. Piccole quantità di boro vengono introdotte come elemento di lega in alcuni acciai speciali; interesse sempre maggiore destano alcuni composti del boro (come il carburo di boro e i composti binari con il molibdeno, il tungsteno, ecc.) data la loro refrattarietà e l'altissima durezza, che li rendono adatti alla preparazione di trafile per metalli, punte da taglio, ecc. Tra questi, il borazon, forma diversa del nitruro di boro, scopertonel 1957 da R. H. Wentorf. Il nitrurodi boro ha una struttura cristallinaesagonale simile a quella della grafite,mentre il borazon cristallizza construttura cubica. La sua durezza è superiore aquella del diamante.

Chimica: i composti del boro

Nei suoi composti il boro si comporta quasi sempre senza eccezione da trivalente, con un carattere di elemento non metallico. L'unico composto stabile e ben definito che esso forma con l'ossigeno è il triossido di diboro B₂O₃, generalmente indicato con il nome tradizionale di anidride borica; lo si ottiene sotto forma di massa incolore, trasparente e di aspetto vetroso riscaldando fino al calor rosso l'acido borico

e raffreddando poi bruscamente la massa fusa così ottenuta. A contatto con l'acqua, o anche solo in aria umida, l'anidride borica si trasforma dapprima in acido metaborico, HBO₂, e poi in acido ortoborico, H₃BO₃. Quest'ultimo, noto correntemente come acido borico, si ricava su scala industriale dai soffioni boraciferi o dal trattamento dei borati naturali; si presenta in cristalli lamellari di colore bianco e di lucentezza madreperlacea, non molto solubili in acqua a temperatura ambiente (5,14% a 21 ºC), molto solubili a caldo. L'acido borico ha proprietà acide debolissime; neutralizzandolo con le basi, non si ottengono i sali corrispondenti ma i sali dei cosiddetti acidi poliborici, che derivano dall'unione di più molecole di acido borico con eliminazione di molecole di acqua. Così, con l'idrossido di sodio si ottiene il sale di sodio dell'acido tetraborico o tetraborato di sodio, il comune borace: 4H₃BO₃+2NaOH —→ Na₂B₄O₇+7H₂O. La reazione è reversibile, nel senso che i poliborati, per azione di un acido forte come per esempio il cloridrico o il solforico, anziché i corrispondenti acidi poliborici liberano acido borico. Con gli alogeni il boro forma due serie di composti, rispettivamente di formula generale BX₃ e B₂X₄, dove X rappresenta un atomo di alogeno. In ambedue i tipi di composto il legame tra il boro e l'alogeno è di tipo covalente e i composti stessi differiscono completamente nelle loro proprietà dagli alogenuri metallici. Così, il trifluoruro di boro, BF₃, è gassoso a temperatura ambiente, mentre il tricloruro BCl₃ e il tribromuro BBr₃ sono liquidi e reagiscono energicamente con l'acqua decomponendosi. Con le soluzioni acquose di acido fluoridrico, il trifluoruro di boro forma l'acido tetrafluoroborico, o semplicemente fluoborico, HBF₄; più semplicemente, l'acido fluoborico si ottiene sotto forma di soluzione concentrata disciogliendo l'acido borico in una soluzione concentrata di acido fluoridrico. Dall'acido fluoborico derivano sali stabili, come per esempio il fluoborato di piombo, Pb(BF)₄, assai solubile in acqua e che trova impiego nella raffinazione elettrolitica del piombo. Il boro risulta trivalente anche negli alogenuri di formula B₂X₄, i quali presentano una struttura del tipo X₂B–BX₂, con un legame diretto tra gli atomi di boro. Legami diretti tra atomi di boro si hanno anche nei diversi composti del boro con l'idrogeno, cioè gli idruri di boro o borani.

Biochimica e farmacologia

In quantità piccolissime il boro è contenuto in quasi tutti gli organismi viventi. Nei vegetali esso si accumula prevalentemente nelle strutture più compatte (legno, scorza), ma è riscontrabile in concentrazioni relativamente elevate anche negli organi riproduttivi e nelle foglie di recente formazione. Molto ricche di acido borico sono le alghe marine. Negli animali superiori le formazioni a più elevato tasso di boro sono i peli, i capelli, le unghie, i muscoli e il fegato. Dai biochimici il boro viene pertanto classificato tra gli “oligo-elementi” costanti della materia vivente, tuttavia le sue funzioni e il suo significato biologico permangono sostanzialmente oscuri. Tra i derivati inorganici del boro che trovano applicazione come medicamenti va ricordato soprattutto l'acido borico per le sue proprietà antisettiche e antifungine: sotto forma di pomate (vasellina borica) o in soluzioni acquose diluite viene impiegato in medicina per la disinfezione di ferite o di territori cutanei e mucosi infetti. Per le sue proprietà antifermentative l'acido borico viene anche aggiunto come conservante in alimenti facilmente deperibili e come stabilizzante di preparati farmaceutici iniettabili. La legislazione di vari Stati vieta tuttavia l'uso dell'acido borico come additivo alimentare. Tale norma è suggerita dal fatto che la sostanza, ingerita ripetutamente, ha la tendenza ad accumularsi nei tessuti, fino a produrre stati di intossicazione cronica con seri disturbi a carico del sangue, del rene e della funzione digerente. Con indicazioni analoghe a quelle dell'acido borico viene talora usato in terapia il borato sodico sotto forma di lozioni o soluzioni antisettiche del cavo orale e della congiuntiva. Va infine ricordato tra i medicamenti borici il tartrato borico potassico o cremore di tartaro solubile, composto dotato di proprietà purgative, diuretiche e antiepilettiche.

Astrofisica

Il boro entra in percentuale anormalmente bassa nella composizione chimica del sistema solare. Tale proprietà è condivisa anche dal litio e dal berillio, perché i nuclei di questi metalli – i più leggeri della scala chimica – hanno subito un drastico depauperamento nel corso dei primi processi di nucleosintesi instauratisi nel bulbo della nebulosa presolare.