Dai televisori a schermo piatto allo smartphone: l’elemento boro merita più attenzione

Ogni volta che guardate lo sport su un televisore a schermo piatto, o inviate un messaggio toccando lo schermo del vostro smartphone, ringraziate un eroe sconosciuto della tavola periodica: il boro.

Il boro, spesso erroneamente etichettato come elemento “noioso”, gioca un ruolo versatile nella nostra vita.

È l’ingrediente chiave del vetro borosilicato, noto per la sua eccezionale resistenza agli sbalzi termici e agli agenti chimici e per la sua capacità di resistere agli urti. Questo significa che le pentole di vetro possono andare in un forno caldo direttamente dal congelatore, e che le attrezzature di laboratorio come i becher e le provette possono resistere alla corrosione.

I magneti al neodimio, in cui il boro gioca un ruolo nella formazione della struttura cristallina e nel mantenimento della magnetizzazione, sono tra i magneti permanenti più forti disponibili in commercio. Il boro è anche usato per preparare detergenti, soluzioni tampone, insetticidi, isolamento e semiconduttori.

I terreni dell’Australia possono essere carenti di boro, e il fertilizzante contenente boro è usato per aiutare la crescita delle radici e la fioritura.

Anche se faccio ricerche sulla chimica del boro per la conversione e l’immagazzinamento dell’energia, l’elemento ha una ricca storia con molte applicazioni pratiche.

Cosa rende il boro così speciale?

A causa della sua reattività, il boro esiste naturalmente solo in combinazione con altri elementi, formando acido borico e sali inorganici conosciuti come borati.

Una ragione chiave per cui il boro è così versatile è la sua natura carente di elettroni, il che significa che è molto incline ad accettare elettroni da altri elementi e forma facilmente molti composti interessanti sia con i metalli che con i non-metalli.

Per esempio, i boruri metallici, composti formati tra metallo (M) e boro (B), come il diboruro di renio, hanno un’elevata durezza a causa degli estesi legami B-B e M-B. C’è anche il carburo di boro, che è una ceramica estremamente dura e leggera usata nei giubbotti antiproiettile e nelle armature dei carri armati.

Il boro-10 (10B), un isotopo stabile che può essere isolato per distillazione estesa dei composti volatili del boro, ha portato alla terapia a cattura di neutroni di boro (BNCT) che tratta i tumori maligni localmente invasivi, come il cancro ricorrente della testa e del collo.

In particolare, il premio Nobel per la chimica è stato assegnato almeno tre volte a scienziati che lavorano nel campo della chimica del boro.

Un contributo recente è la reazione “Suzuki Coupling” nel 2010, che ha rivoluzionato la sintesi chimica e supporta lo sviluppo di prodotti come l’Organic Light Emitting Display (OLED), che può essere usato per televisori sottili e colorati.

Boro contro carbonio

Boro e carbonio sono elementi vicini nella tavola periodica e sono simili in molti modi. Il carbonio ha probabilmente goduto di maggiore pubblicità, tuttavia. Più recentemente, molta attenzione è stata data al grafene – uno strato atomico di atomi di carbonio – che ha molti potenziali usi high-tech.

Simile agli idrocarburi, il boro forma una serie di borani neutri che una volta erano studiati come carburante per razzi perché producono un’enorme quantità di energia quando reagiscono con l’ossigeno. Ma spesso si sono rivelati tossici e troppo difficili da controllare.

Il boro elementare esiste in 16 “allotropi” conosciuti – forme diverse dello stesso elemento. Il carbonio ne ha due comuni: il diamante e la grafite.

La difficoltà di controllare la formazione degli allotropi di boro desiderati rallenta la ricerca. Al contrario, i materiali di carbonio possono essere facilmente preparati e studiati.

Un ruolo fondamentale nella conversione e nell’immagazzinamento dell’energia

E’ eccitante vedere gli scienziati di tutto il mondo impegnarsi nei laboratori per trovare nuovi modi di usare questo piccolo elemento grintoso.

Ecco alcune delle grandi domande che stanno affrontando:

1. Il boro come fonte di energia

Alcuni ricercatori stanno esaminando se possiamo ottenere energia dal boro usando la fusione aneutronica – una forma di fusione in cui vengono rilasciate quantità trascurabili di neutroni.

2. Il boro come portatore di energia

I composti contenenti boro, azoto e idrogeno possono efficacemente immagazzinare e trasferire idrogeno. Questo è importante perché l’idrogeno è un candidato ideale per immagazzinare l’energia prodotta da impianti eolici e solari.

Il borato di sodio difluoro (ossalato), d’altra parte, può superare alcuni composti commerciali come sale elettrolitico per le emergenti batterie agli ioni di sodio, che potrebbero essere un ottimo candidato per lo stoccaggio di energia su larga scala.

3. Boro per la conservazione del calore

Alcuni impianti di riscaldamento dell’acqua e di generazione di energia solare stanno usando tubi collettori di borosilicato per sfruttare la radiazione riflessa dagli specchi, così le turbine a vapore possono essere guidate in modo più efficiente.

Abbiamo anche visto norme edilizie più severe riguardo alla conservazione del calore, promuovendo l’uso di borosilicati per l’isolamento in fibra di vetro.

Impresso?

Il boro dovrebbe essere più sotto i riflettori?

Sono sicuro che vedremo il boro continuare ad essere una star nella nostra società guidata dalla tecnologia. Dai fertilizzanti agli schermi OLED, è pronto ad avere un grande impatto.