De la televizoarele cu ecran plat la smartphone: elementul bor merită mai multă atenție

De fiecare dată când vă uitați la sport pe un televizor cu ecran plat sau trimiteți un mesaj atingând ecranul smartphone-ului, mulțumiți unui erou necunoscut al tabelului periodic: borul.

Borul, adesea etichetat în mod greșit drept un element „plictisitor”, joacă un rol versatil în viața noastră.

Este ingredientul cheie în sticla borosilicată, care este cunoscută pentru rezistența sa excepțională la schimbările termice și la substanțele chimice, precum și pentru capacitatea sa de a rezista la impact. Acest lucru înseamnă că ustensilele de gătit din sticlă pot intra în cuptorul încins direct din congelator și că echipamentele de laborator, cum ar fi paharele și eprubetele, pot rezista la coroziune.

Magneții de neodim, în care borul joacă un rol în formarea structurii cristaline și în păstrarea magnetizării, sunt printre cei mai puternici magneți permanenți disponibili în comerț. Borul este, de asemenea, utilizat la prepararea detergenților, a soluțiilor tampon, a insecticidelor, a izolațiilor și a semiconductorilor.

Solurile Australiei pot fi deficitare în bor, iar îngrășămintele care conțin bor sunt utilizate pentru a ajuta la creșterea rădăcinilor și la înflorire.

Deși cercetez chimia borului pentru conversia și stocarea energiei, elementul are o istorie bogată cu multe aplicații practice.

Ce face borul atât de special?

Datorită reactivității sale, borul există în mod natural numai în combinație cu alte elemente, formând acid boric și săruri anorganice cunoscute sub numele de borați.

Un motiv cheie pentru care borul este atât de versatil este natura sa deficientă în electroni, ceea ce înseamnă că este foarte înclinat să accepte electroni de la alte elemente și formează cu ușurință mulți compuși interesanți atât cu metale, cât și cu nemetale.

De exemplu, borurile metalice, compuși formați între metal (M) și bor (B), cum ar fi diborura de reniu, au o duritate ridicată datorită legăturilor extinse B-B și M-B. Există, de asemenea, carbura de bor, care este o ceramică extrem de dură și ușoară utilizată în vestele antiglonț și în blindatele pentru tancuri.

Borul-10 (10B), un izotop stabil care poate fi izolat prin distilarea extensivă a compușilor volatili de bor, a condus la terapia prin captare de neutroni cu bor (BNCT) care tratează tumorile maligne local invazive, cum ar fi cancerul recidivant la cap și gât.

În mod notabil, Premiul Nobel pentru Chimie a fost acordat de cel puțin trei ori unor oameni de știință care lucrează în domeniul chimiei borului.

O contribuție recentă este reacția de „cuplare Suzuki” din 2010, care a revoluționat sinteza chimică și susține dezvoltarea de produse, cum ar fi Organic Light Emitting Display (OLED), care poate fi folosit pentru televizoare subțiri și colorate.

Borul față de carbon

Borul și carbonul sunt elemente vecine în tabelul periodic și sunt similare în multe privințe. Cu toate acestea, carbonul s-a bucurat, fără îndoială, de o publicitate mai mare. Cel mai recent, o mare atenție a fost acordată grafenului – un strat atomic de atomi de carbon – care are multe utilizări potențiale de înaltă tehnologie.

Similar hidrocarburilor, borul formează o serie de borani neutri care au fost studiați cândva ca și combustibil pentru rachete, deoarece produc o cantitate enormă de energie atunci când reacționează cu oxigenul. Dar deseori s-au dovedit a fi toxici și prea greu de controlat.

Borul elementar există în 16 „alotropi” cunoscuți – forme diferite ale aceluiași element. Carbonul are două comune: diamantul și grafitul.

Dificultatea de a controla formarea alotropilor de bor doriți încetinește cercetarea. În schimb, materialele din carbon pot fi ușor de preparat și de studiat.

Un rol esențial în conversia și stocarea energiei

Este interesant să vezi oameni de știință din întreaga lume lucrând în laboratoare, găsind noi modalități de utilizare a acestui mic element îndrăzneț.

Iată câteva dintre marile întrebări pe care le abordează:

1. Borul ca sursă de energie

Câțiva cercetători analizează dacă putem obține energie din bor folosind fuziunea aneutronică – o formă de energie de fuziune în care sunt eliberate cantități neglijabile de neutroni.

2. Borul ca purtător de energie

Compușii care conțin bor, azot și hidrogen pot stoca și transfera eficient hidrogenul. Acest lucru este important deoarece hidrogenul este un candidat ideal pentru a stoca energia produsă de parcurile eoliene și centralele solare.

Boratul de difluor (oxalato) de sodiu, pe de altă parte, poate depăși performanța unor compuși comerciali ca sare de electrolit pentru bateriile cu ioni de sodiu emergente, care ar putea fi un candidat excelent pentru stocarea energiei la scară largă.

3. Borul pentru conservarea căldurii

Câteva instalații solare de încălzire a apei și de producere a energiei solare folosesc tuburi colectoare din borosilicat pentru a valorifica radiația reflectată de oglinzi, astfel încât turbinele cu abur să poată fi acționate într-un mod mai eficient.

Am văzut, de asemenea, standarde de construcție mai stricte în ceea ce privește conservarea căldurii, promovând utilizarea boratelor pentru izolația din fibră de sticlă.

Impresurat?

Ar trebui ca borul să fie mai mult în centrul atenției?

Sunt sigur că vom vedea că borul va continua să fie o vedetă în societatea noastră axată pe tehnologie. De la îngrășăminte la ecrane OLED, este pregătit să aibă un impact mare.