Estructura del boro: características y usos

La estructura atómica del boro, elemento número 5 en la tabla periódica, muestra una capa interna completa de dos electrones, con tres electrones en la capa más externa, lo que le da al átomo tres electrones de valencia disponibles para unirse. En este sentido, se parece al aluminio , el siguiente elemento del grupo del boro; sin embargo, a diferencia del aluminio, no puede donar electrones a otros átomos para formar un enlace iónico con un ión B 3+ , ya que los electrones están demasiado unidos al núcleo. El boro generalmente no acepta electrones para formar un ión negativo, por lo que normalmente no forma compuestos iónicos; la química del boro es esencialmente covalente. El electron La configuración y el consiguiente comportamiento de enlace también determinan la estructura cristalina del boro en sus diversas formas elementales.

La tabla periódica de elementos.

Los compuestos de boro a menudo se pueden describir como "deficientes en electrones", ya que hay menos electrones involucrados en la unión de los que se requieren para los enlaces covalentes normales. En un enlace covalente simple, los átomos comparten dos electrones y, en la mayoría de las moléculas, los elementos siguen la regla del octeto . Sin embargo, las estructuras de los compuestos de boro, como el trifluoruro de boro (BF 3 ) y el tricloruro de boro (BCl 3 ), muestran que el elemento tiene solo seis, y no ocho, electrones en su capa de valencia, lo que los convierte en excepciones a la regla del octeto.

También se encuentran enlaces inusuales en la estructura de los compuestos de boro conocidos como boranos; la investigación de estos compuestos ha dado como resultado una revisión de las teorías de los enlaces químicos. Los boranos son compuestos de boro e hidrógeno , el más simple es el trihidruro, BH 3 . Nuevamente, este compuesto contiene un átomo de boro que tiene dos electrones menos que un octeto. El diborano (B 2 H 6 ) es inusual porque cada uno de los dos átomos de hidrógeno del compuesto comparte su electrón con dos átomos de boro; esta disposición se conoce como enlace de dos electrones de tres centros. Actualmente se conocen más de 50 boranos diferentes y la complejidad de su química rivaliza con la de los hidrocarburos.

El boro elemental no se encuentra de forma natural en la Tierra y es difícil de preparar en forma pura, ya que los métodos habituales, por ejemplo, la reducción del óxido, dejan impurezas difíciles de eliminar. Aunque el elemento se preparó por primera vez en forma impura en 1808, no fue hasta 1909 que se produjo con la pureza suficiente para investigar su estructura cristalina. La unidad básica de la estructura cristalina del boro es un B 12icosaedro, con, en cada uno de los 12 vértices, un átomo de boro unido a otros cinco átomos. La característica interesante de esta estructura es que los átomos de boro están formando medios enlaces al compartir un electrón en lugar de los dos electrones habituales en un enlace covalente. Esto le da a los átomos de boro una valencia efectiva de 6, con un enlace adicional disponible en cada uno de los vértices para permitirles unirse a unidades adyacentes.

Los icosaedros no se compactan con fuerza y ??dejan huecos en la estructura cristalina que pueden llenarse con átomos de boro u otros elementos. Se han producido varias aleaciones de boro-metal y compuestos de boro útiles que contienen icosaedros B 12 en combinación con otros elementos. Estos materiales destacan por su dureza y altos puntos de fusión. Un ejemplo es el boruro de aluminio y magnesio (BAM), con la fórmula química AlMgB 14 . Este material tiene la particularidad de tener el coeficiente de fricción más bajo conocido, en otras palabras, es extremadamente resbaladizo y se utiliza como revestimiento resistente y de baja fricción para piezas de máquinas.