De televisores de ecrã plano ao seu smartphone: o elemento boron merece mais atenção

Cada vez que vir desporto num televisor de ecrã plano, ou enviar uma mensagem tocando no ecrã do seu smartphone, dê graças a um herói não cantado da tabela periódica: boron.

Boron, muitas vezes incorrectamente rotulado como um elemento “aborrecido”, desempenha um papel versátil nas nossas vidas.

É o ingrediente chave do vidro borosilicato, conhecido pela sua excepcional resistência às mudanças térmicas e aos produtos químicos, e pela sua capacidade de resistir ao impacto. Isto significa que os utensílios de cozinha de vidro podem ir para um forno quente directamente do congelador e que os equipamentos de laboratório, tais como copos e tubos de ensaio, podem resistir à corrosão.

Imãs de neoodímio, nos quais o boro desempenha um papel na formação da estrutura do cristal e na retenção da magnetização, estão entre os ímanes permanentes mais fortes comercialmente disponíveis. O boro também é utilizado para preparar detergentes, solução tampão, insecticidas, isolantes e semicondutores.

Os solos da Austrália podem ser deficientes em boro, e o fertilizante contendo boro é utilizado para ajudar no crescimento das raízes e na floração.

Embora eu pesquise a química do boro para conversão e armazenamento de energia, o elemento tem uma rica história com muitas aplicações práticas.

O que torna o boro tão especial?

Devido à sua reactividade, o boro existe naturalmente apenas em combinação com outros elementos, formando ácido bórico e sais inorgânicos conhecidos como boratos.

Uma das principais razões porque o boro é tão versátil é a sua natureza deficiente em electrões, o que significa que está muito inclinado a aceitar electrões de outros elementos e facilmente forma muitos compostos interessantes com metais e não metais.

Por exemplo, os boretos metálicos, compostos formados entre o metal (M) e o boro (B), tais como o diboreto de rénio, têm elevada dureza devido às extensas ligações B-B e M-B. Há também o carboneto de boro, que é uma cerâmica extremamente dura e leve usada em coletes à prova de bala e armadura de tanque.

Boron-10 (10B), um isótopo estável que pode ser isolado por destilação extensiva de compostos voláteis de boro, levou à Terapia de Captura de Neutrões de Boro (BNCT) que trata tumores malignos invasivos localmente, como o cancro recorrente na cabeça e pescoço.

Notably, o Prêmio Nobel de Química foi concedido pelo menos três vezes aos cientistas que trabalham no campo da química do boro.

Uma contribuição recente é a reacção “Acoplamento Suzuki” em 2010, que revolucionou a síntese química e apoia o desenvolvimento de produtos como o Organic Light Emitting Display (OLED), que pode ser usado para TVs finas e coloridas.

Boro versus carbono

Boro e carbono são elementos vizinhos na tabela periódica e são semelhantes em muitos aspectos. No entanto, o carbono tem gozado, sem dúvida, de maior publicidade. Mais recentemente, muita atenção tem sido dada ao grafeno – uma camada atômica de átomos de carbono – que tem muitos usos potenciais de alta tecnologia.

Similar aos hidrocarbonetos, o boro forma uma série de boranos neutros que uma vez foram estudados como combustível de foguete porque eles produzem uma enorme quantidade de energia quando reagem com o oxigênio. Mas muitas vezes eles se mostraram tóxicos e muito difíceis de controlar.

O boro elementar existe em 16 “allotropes” conhecidos – diferentes formas do mesmo elemento. O carbono tem duas formas comuns: diamante e grafite.

A dificuldade em controlar a formação das alotrópodes de boro desejadas atrasa a pesquisa. Em contraste, os materiais de carbono podem ser facilmente preparados e estudados.

Um papel central na conversão e armazenamento de energia

É excitante ver cientistas de todo o mundo a separarem-se em laboratórios, encontrando novas formas de usar este pequeno e corajoso elemento.

Aqui estão algumas das grandes questões que estão a abordar:

1. O boro como fonte de energia

Alguns pesquisadores estão examinando se podemos obter energia do boro usando a fusão aneutrónica – uma forma de energia de fusão na qual quantidades insignificantes de neutrões são libertadas.

2. Boro como portador de energia

Compostos contendo boro, nitrogênio e hidrogênio podem efetivamente armazenar e transferir hidrogênio. Isto é importante porque o hidrogênio é um candidato ideal para armazenar a energia produzida por parques eólicos e plantas solares.

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Borato de difluoro de sódio (oxalato), por outro lado, pode superar alguns compostos comerciais como um sal eletrolítico para baterias emergentes de íon sódio, que poderia ser um grande candidato para o armazenamento de energia em larga escala.

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3. Boro para conservação de calor

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Algumas centrais solares de aquecimento de água e geração de energia solar estão usando tubos coletores de borosilicato para aproveitar a radiação refletida dos espelhos, para que as turbinas a vapor possam ser acionadas de uma forma mais eficiente.

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Vimos também normas de construção mais rigorosas no que respeita à conservação do calor, promovendo o uso de boratos para isolamento de fibra de vidro.

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Impressionado?

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O boro deve receber mais holofotes?

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Estou certo que veremos o boro continuar a ser uma estrela na nossa sociedade orientada pela tecnologia. Do fertilizante às telas OLED, está preparado para ter um grande impacto.