Universidad de CaraboboFacultad Experimental de Ciencias y TecnologaDepartamento de Qumica

El boro puro fue producido por primera vez por el qumico estadounidense W. Weintraub quien lo aisl. Sin embargo en 1808 Humpry Davy, Gay-Lussacny L.J Thenard obtuvieron boro con una pureza del 50% aproximadamente, pero ninguno de ellos reconoci la sustancia como un nuevo elemento Este trabajo se amerita a Jns Jacob Berzelius en 1824.

El boro al ser un elemento singular difiere en sus caractersticas qumicas y fsicas con respectos a los otros elementos de su grupo. Realmente es mucho ms similar al carbono con quien comparte la capacidad de formar redes moleculares mediante enlaces covalentes estables y al silicio con quien guarda el efecto diagonal.

El boro en su forma elemental no se encuentra en la naturaleza. La mayor fuente de boro son los boratos de depsitos de brax y, la Colemanita. El boro tambin precipita como cido Ortobrico H3BO3 alrededor de algunas fuentes y humos volcnicos. Tambin se forman menas de boro naturales en el proceso de solidificacin de magmas silicatados; estos depsitos son las Pegmatitas.

Es un componente para fabricar vidrios de borosilicato (p. ej. Pyrex) y esmaltes para utensilios de cocina.

Obtencin de aceros especiales, de gran resistencia al impacto, y otras aleaciones.

El cido brico diluido se utiliza como antisptico para los ojos y la nariz.

En concentraciones bajas es necesario para el crecimiento de las plantas

El boro tiene varias aplicaciones importantes en el campo de la energa atmica.

Fue descubierto en 1827 por Oersted

El qumico alemn Friedrich Whler mejor el proceso

En el ao 1854, Henri Deville consigui aislar el metal. Despus de que fue descubierto y aislado, los procesos que se llevaban a cabo para su preparacin se desarrollaba lentamente.

En 1886 Hall / Hroult patentaron la electrolisis del aluminio, a partir de una mezcla de bauxita, una mena impura de oxido hidratado disuelta en criolita fundida Na2AlF6

La Reaccin global de este proceso:

3C(s) + 4Al3+ + 6O2- 4Al(s) + CO2 (g)

Y fue cuando el aluminio pudo fabricarse en mayores cantidades

El aluminio se prepara en gran escala a partir de la bauxita, Al2O3 nH2O (n = 13). Esta se purifica por disolucin en NaOH acuoso y reprecipitacin como A1(OH)3 utilizando CO2. El producto deshidratado se disuelve en criolita fundida y se electroliza el fundido de 800 a 1000 C.

El aluminio es un metal ligero, duradero, resistente a la corrosin. El metal puro es estructuralmente dbil (particularmente a temperaturas por encima de 300 C), reacciona fcilmente con el agua y se oxida ms fcilmente que el hierro! (el potencial estndar de reduccin del aluminio es -1,66 V. El E para el hierro es 0,44 V )El aluminio tiene unas altas conductividades trmica y elctrica y ya que es mucho ms ligero y menos caro que el cobr, podra ser efectivamente el metal de eleccin en lneas de conduccin elctrica a grandes distancias Para mejorar sus propiedades estructurales, el aluminio se mezcla con varios metales tales como cobre, silicio, magnesio, manganeso y zinc para formar aleaciones de variadas propiedades

Por ltimo, una aplicacin del aluminio ms bien inesperada es el limpia dor de desages Drano, que contiene pequeas piezas de metal mezcladas con hidrxido sdico

2Al(s) + 6H2O(l) + 2OH-(aq) 2Al(OH)-4(aq) + 3H2(g)Aluminio (y galio) tambin reaccionan con cidos como se muestra en la Ecuacin:

naturaleza anftera del hidrxido de aluminio, que es realmente Al(OH)3(H2O)3.

(a) El anftero Al(OH)3(H2O)3 reacciona con una base (OH-) para producir (b) [AI(OH)4(H,O)2]- o con un cido (H+) para producir (c) [Al(H2O)6]3+

La forma pura del Al2O3, llamada almina, es un slido blanco que puede existir en una gran variedad de polimorfos. Tolimorfo se refiere a una particular forma cristalina de un compuesto que suele representar con una letra griega. En la Al2O3 los iones xido forman un empaquetamiento compacto y los iones aluminio ocupan los huecos octadricos La Al2O3 se encuentra en la naturaleza como corindn que se utiliza como abrasivo) en productos tales como ruedas de molino, papel de lija y pasta de dientes. La estabilidad extrema de AI2O3 hace al aluminio til para la reduccin de una variedad de xidos metlicos utilizando una reaccin de aluminotermia.

En 1875 al examinar una Blenda de Zinc fue descubierto mediante espectroscopia por Lecog de Boisbaudean gracias su caracterstico esperctro (dos lneas ultravioletas) y ese mismo ao lo aisl por electrolisis del hidrxido en una solucin de hidrxido potsico (KOH) y le dio el nombre de su pas natal Gallia.

Es un metal blando, grisceo en estado lquido y plateado brillante al solidificar Slido quebradizo a bajas temperaturas que funde a temperaturas cercanas a la de la ambiente El rango de temperatura en el que permanece lquido es uno de los ms altos de los metales (2174 C separan sus punto de fusin y ebullicin). El metal se expande un 3,1% al solidificar y flota en el lquido al igual que el hielo en el agua. El galio es semejante qumicamente al aluminio. Es anftero, pero poco ms cido que el aluminio. La valencia normal del galio es 3+ y forma hidrxidos, xidos y sales. Reacciona vigorosamente con agua hirviendo, pero ligeramente con agua a temperatura ambiente. Las sales de galio son incoloras. La cristalizacin no se produce en ninguna de las estructuras simples.

La principal aplicacin del galio es la construccin de circuitos integrados y dispositivos optoelctrnicos como diodos laser y LED.Por su intenso y brillante plateado y la capacidad de mojar superficies de vidrio y porcelana se utiliza en la construccin de espejos.Se emplea para dopar materiales semiconductores y construir dispositivos diversos como transistores

En termmetros de alta temperatura por su bajo punto de fusin.El galio se alea con facilidad con la mayora de los metales y se usa en aleaciones de bajo punto de fusin.El istopo Ga 67 se usa en medicina nuclear.Ecografa con galio: Procedimiento para detectar las reas corporales en las que las clulas se multiplican rpidamente. Se utiliza para localizar clulas cancerosas o reas de inflamacin

El nombre de este elemento se deriva de las lnea de color ndigo de su espectro atmico y fue descubierto por Ferdinand Reich y Theodor Richter en 1863 cuando estaban buscando talio en unas minas de cinc mediante un espectrgrafo.

Es un metal poco abundante, maleable, fcilmente fundible

El indio es un metal blanco plateado, muy blando, que presenta un lustre brillante. Cuando se dobla el metal emite un sonido caracterstico.

Su estado de oxidacin ms caracterstico es el +3, aunque tambin presenta el +2 en algunos compuestos.

Es bastante reactivo y reacciona con el azufre y los halgenos, as como tambin se disueve en los cidos.

No se ataca en el aire ni en el agua a temperatura ambiente, pero arde en el aire en caliente formando el xido In2O3 , parecido a la alminaForma compuestos divalentes y trivalentes.

El uso de Los fosfuros de indio semiconductores y pelculas delgadas de xidos de indio y estao se emplearon para el desarrollo de pantallas de cristal lquido (LCD). Esto es debido a que el uso del indio permiti la obtencin del color azul en diodos LED, que se haba resistido durante aos.Se utiliza como recubrimiento electroltico contra el desgaste en piezas de aleaciones antifriccin. Se usa tambin en aleaciones para prtesis dentales y motores elctricos, en varillas de control de reactores nucleares. Ciertos compuestos de indio (InAs e InSb) tienen propiedades nicas como semiconductores, por lo que se utilizan en la fabricacin de muchos componentes electrnicos.Los espejos hechos con indio son pticamente tan buenos como los de plata, pero superan a stos en la resistencia a la corrosin atmosfrica.

El talio se descubri en 1861 por Sir William Crookes Es de color gris, blando y maleable es parecido al estao, pero se decolora expuesto al aire. Es muy txico y se ha empleado como insecticida y veneno para roedores Tambin se emplea en detectores infrarrojos. Sus estados de oxidacin ms comunes son +1 y +3 Su punto de fusin es ms bajo de lo esperado y es lquido en un intervalo muy amplio, por lo que se emplea en termmetros. Tiene un empleo importante en los componentes electrnicos; por ejemplo, los cristales de yoduro de sodio, activados por talio y usados en tubos fotomultiplicadores. El Talio es muy txico para los seres humanos y otras formas de vida

Reaccin del oxido de boro con el agua para formar cido brico (H3BO3 B(OH)3)

(a) El anftero Al(OH)3(H2O)3 reacciona con una base (OH-) para producir (b) [AI(OH)4(H,O)2]- o con un cido (H+) para producir (c) [Al(H2O)6]3+El hidrxido de aluminio es una base con carcter anftero.

Los xidos e hidrxidos de los otros compuestos, se hacen progresivamente ms bsicos al bajar en el grupo.

El xido e hidrxido ms estables del talio son Tl2O y TlOH, no Tl2O3 y Tl(OH)3.

El xido de talio (I) es un xido bsico suave, mientras que el hidrxido de talio (I) es una base moderadamente fuerte

Los haluros de boro, BX3, son voltiles y altamente reactivos

BF3 es un gas, BCl3 y BBr3 son lquidos, mientras BI3 es un slido blanco.

Estas fases reflejan puntos de fusin y ebullicin que aumentan al aumentar el peso molecular y la fortaleza de las fuerzas intermoleculares de van der Waals.Son molculas apolares, trigonales planas en las que el tomo de boro presenta hibridacin sp2.

Las distancias de enlace BX son cortas, mientras que, por consiguiente, las energas de enlace BX son mayores.

El trifluoruro de boro gaseoso altamente corrosivo se prepara por la accin del cido sulfrico concentrado en una mezcla del xido y fluoruro clcico

Los haluros anhidros de aluminio, galio e indio pueden prepararse por reaccin directa de los elementos.Los haluros de talio tienen el estado de oxidacin +1

Se producen por la reaccin directa del talio con los halgenos produciendo TlX y no TlX3 cono era de esperar.

Los haluros de talio (I), TlX, tambin se pueden preparar por adicin del hidrcido apropiado a varias sales de talio (I) tales como el nitrato o sulfato.

Icosaedro B12 Unidad B84Las formas alotrpicas del boro son estructuralmente complejas y le hacen verdaderamente singular entre todos los elementos.

A primera vista, parece haber un conjunto incomprensible de los boruros metlicos binarios, pasando desde MB, MB2 y M2B y aumentando hasta combinaciones cada vez ms extraas tales como MB6, MB12, B13C2 e incluso MB66.Estos compuestos se preparan por una amplia variedad de mtodos y entre los ms frecuentes se encuentran: 1) la combinacin directa de los elementos; 2) la reduccin de los correspondientes xido o cloruro metlicos (algunas veces mezclado con el correspondiente xido de boro o cloruro) con boro, carbono, carburo de boro o hidrgeno, y 3) la electrlisis de la sales fundidas.

(a) tomos sencillos; (b) pares aislados de tomos; (c) cadenas sencillas; (d) cadenas sencillas ramificadas; (e) cadenas dobles de tomos; (f) redes infinitas bidimensionales

La estructura de los diboruros metlicos MB2, formada por capas hexagonales paralelas y alternadas de tomos metlicos y tomos de boro. Estructura de retculo tridimensional de MB12Estructura de retculo tridimensional de MB6

son materiales muy duros, con altos puntos de fusin, no voltiles y qumicamente inertes. Los boruros pueden resistir una alta variedad de fuerzas incluyendo muy altas temperaturas y grados de friccin as como la accin de cidos fuertes y sales y metales fundidos.

Las aplicaciones incluyen:

aspas de turbinastoberas de cohetesrecipientes para reacciones a altas temperaturas polvos para pulir y molerpastillas de frenos y embraguesincluso una nueva generacin de chalecos antibalas de bajo peso. Los boruros son tambin buenos conductores de la electricidad y encuentran utilidad como electrodos industriales duros y resistentes.!

a) ortoborato, b) metaborato cclico, c) metaborato en cadena , d) perborato, e) Brax

detergentes y blanqueantes de seguridad contienen perborato sdico que se hidroliza en agua muy caliente para formar perxido de hidrgeno

El perborato sdico tambin se utiliza como desinfectante y antisptico por va tpica.

Acido brico, brax y otros compuestos del boro se usan mayormente en empresas grandes de mucha importancia. FABRICACION DE ESMALTES: CERAMICA: JABONES Y DETERGENTES: COSMETICA Y MEDICINA: MATERIALES DE CONSTRUCCION: AVIACION Y AUTOMOVILISMO:

AGRICULTURA:

Una terapia ideal para el tratamiento del cncer es aquella en la que se destruyen las clulas cancerosas sin afectar el tejido sano. El istopo estable del boro, 10B, interacta con neutrones de baja energa (neutrones trmicos,

Los primeros tratamientos con BNCT se hicieron en el laboratorio Brookhaven, en los Estados Unidos, en 1951. Desde esa poca se han desarrollado varios estudios de carcter experimental. Las dificultades mayores que presenta el tratamiento radican en la toxicidad qumica del boro, y en lograr una droga que deposite a este selectivamente en el tumor.Los compuestos borados que se usan clnicamente son la borofenilalanina (BPA) y el borocaptato de sodio (BSH). Los resultados de los ensayos clnicos hasta la fecha son alentadores pero no concluyentes.

Tumor de la bolsa de la mejilla del hamster pre-BNCT.No se ven rastros del tumor 2 semanas post-BNCT

Buffy pre-BNCT.Buffy 17 das post-BNCT : la caida parcial de la costra evidenci una casi completa epitelizacin.

Paciente sometido a BNCT en el Laboratorio del ReactorNuclear MIT (Massachusetts Institute of Technology)

La principal caracterstica que distingue a los elementos del Grupo 3A del resto de los elementos representativos es la existencia de los llamados compuestos deficientes en electrones. Los enlaces de dos-centros-dos-electrones (2c-2e) son los mas comunes, estos son enlaces sencillos normales (2c-2e), dos tomos (centros) se mantienen unidos por un enlace sencillo mediante la comparticin de los dos electrones que hay entre ellos. Los dos electrones estn localizados entre los dos centros, pero con el descubrimiento de los compuestos deficientes en electrones tales como aquellos presentes en los borohidruros, los qumicos sufrieron un cambio radical de su visin del enlace qumico. Los primeros de estos compuestos fueron sintetizados por Alfred Stock por reaccin entre el boruro de magnesio, MgB2, con varios cidos minerales

Los boranos polidricos aninicos y sus isoelectrnicos carboranos son muy estables qumicamente, resistentes al ataque de cidos y oxidantes, no se hidrolizan en agua y no son txicos.

Los boranos aninicos son fcilmente enlazados a fragmentosorgnicos o inorgnicos, lo cual nos proporciona un alto nmero de nuevos derivados para diversas aplicaciones.

DiboranoB4H10 B5H9

la existencia de enlaces multicntricos(a) Los doce electrones disponibles ,dos menos (crculos punteados) que los necesarios para formar enlaces dos-centros-dos-electrones; (b) los sp3 de los tomos de boro forman enlaces regulares dos-centros-dos-electrones con los tomos de hidrgeno terminales; (c) el par de enlaces tres-centros-dos-electrones cada uno incluyendo dos tomos de boro y un tomo de hidrgeno

cada boro en el diborano forma hbridos sp3, dibujemos dos tomos de hidrgeno terminales enlazados a cada boro utilizando los enlaces regulares 2c-2e formados entre un orbital hbrido sp3 del boro y el orbital atmico s1 del hidrgeno como se muestra en la figura Observa que slo quedan cuatro electrones. Estos se utilizan para formar dos enlaces tres-centros-dos-electrones (3c-2e) Acabamos de ver que en el B2 H6 se utilizan dos elementos estructurales enlazados, esto es, grupos BH 2c2e y grupos BHB 3c2e. Para explicar las estructuras y enlace de los boranos superiores se necesitan estos elementos y otros tres ms. Estos ltimos son: grupos BB 2c2e, grupos BBB abiertos 3c2e y grupos BBB cerrados 3c2e. Estos cinco elementos estructurales enlazados se representan convenientemente del modo siguiente:enlace borohidrgeno terminal 2c2eenlace por puente de hidrgeno 3c2eenlace boroboro 2c2e enlace por puente de boro abierto 3c2eenlace de boro cerrado 3c2e

El diborano es el material de partida para la preparacin de los boranos superiores, que Stock prepar a partir de los boruros. El diborano tambin se utiliza extensamente en qumica orgnica preparativa, donde la hidroboracin de olefinas (hidrocarburos conteniendo uno o ms dobles enlaces) es el punto de partida para una serie completa de compuestos nuevos. Mucho de este trabajo pionero fue hecho por H. C. Brown quien con posterioridad recibi el Premio Nobel de qumica de 1979. B2H6 presin B4H10 + H3 diez das

2B4H10 + B2H6 2B5H11 + 2H2

GRACIAS

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