Qual é a estrutura do boro?

A estrutura atômica do boro, elemento número 5 na tabela periódica, exibe uma concha interna completa de dois elétrons, com três elétrons na concha mais externa, dando ao átomo três elétrons de valência disponíveis para ligação. A esse respeito, lembra o alumínio, o próximo elemento do grupo de boro; No entanto, diferentemente do alumínio, ele não pode doar elétrons para outros átomos para formar uma ligação iônica com um íon b 3+, pois os elétrons estão muito ligados ao núcleo. O boro geralmente não aceita elétrons para formar um íon negativo; portanto, normalmente não forma compostos iônicos - a química do boro é essencialmente covalente. A configuração de elétrons e o consequente comportamento de ligação também determina a estrutura cristalina do boro em suas várias formas elementares. Em uma única ligação covalente, dois elétronssão compartilhados entre os átomos e na maioria das moléculas, os elementos seguem a regra do octeto. As estruturas de compostos de boro, como o trifluoreto de boro (BF ₃ ) e o tricloreto de boro (BCL ₃ ), no entanto, mostram que o elemento tem apenas seis e não oito, elétrons em sua concha de valência, tornando -os exceções à regra do octeto.

A ligação incomum também é encontrada na estrutura dos compostos de boro conhecidos como boranos - a investigação desses compostos resultou em alguma revisão de teorias de ligação química. Os boranos são compostos de boro e hidrogênio, sendo o mais simples o tri -hidreto, BH _{3. Novamente, este composto contém um átomo de boro que tem dois elétrons abaixo de um octeto. O diborano (B 2 H 6 ) é incomum, pois cada um dos dois átomos de hidrogênio no composto compartilha seu elétron com dois átomos de boro-esse arranjo é conhecido como três centros dois-elétron Bond. Mais de 50 boranos diferentes agora são conhecidos e a complexidade de sua química rivaliza com a dos hidrocarbonetos.}

O boro elementar não ocorre naturalmente na Terra e é difícil de preparar em forma pura, pois os métodos usuais - por exemplo, a redução do óxido - deixam as impurezas difíceis de remover. Embora o elemento tenha sido preparado pela primeira vez em forma impura em 1808, não foi até 1909 que foi produzido em pureza suficiente para que sua estrutura cristalina seja investigada. A unidade básica para a estrutura cristalina do boro é um icosaedro B , com - em cada um dos 12 vértices - um átomo de boro ligado a cinco outros átomos. A característica interessante dessa estrutura é que os átomos de boro estão formando meias ligações compartilhando um elétron em vez dos dois elétrons usuais em uma ligação covalente. Isso dá aos átomos de boro uma valência efetiva de 6, com uma ligação extra disponível em cada um dos vértices para permitirEM para unir a unidades adjacentes.

icosahedra não se junta firmemente e deixa vazios na estrutura cristalina que podem ser preenchidos por átomos de boro ou outros elementos. Uma série de ligas úteis de boro-metal e compostos de boro com icosaedra B icosahedra em combinação com outros elementos foram produzidos. Esses materiais são observados por sua dureza e altos pontos de fusão. Um exemplo é o boreto de magnésio de alumínio (BAM), com a fórmula química ALMGB ₁₄ . Este material tem a distinção de ter o menor coeficiente de atrito conhecido - em outras palavras, é extremamente escorregadio - e é usado como um revestimento de baixo fricção e de baixo fricção para peças da máquina.