Las curiosidades del boro

0
570

Por Ricardo Alonso


En 2019 se cumplieron 150 años desde que el sabio ruso Dmitri Mendeleiev (1834-1907) propuso lo que hoy es su famosa Tabla Periódica de los Elementos Químicos. Con tal motivo fui invitado a disertar sobre boro, litio y los yacimientos mundiales de esos elementos en la Casa de Rusia en Buenos Aires. La conferencia fue organizada además por la asociación científica Gevas y por la Galería de Arte Torres Barthes quienes crearon al efecto obras alusivas de reconocidos artistas sobre los usos y la naturaleza del boro y el litio.

El boro fue descubierto en forma independiente por químicos ingleses y franceses en 1808.

El inglés Humphry Davy (1778-1829) aisló boro en pequeños granos oscuros y duros. Además ese mismo año de 1808 descubrió el magnesio.

Por su parte los químicos franceses Louis-Jacques Thenard (1777-1857) y Louis-Joseph Gay-Lussac (1778-1850), aislaron por su cuenta el boro también en 1808. La ciencia los reconoció conjuntamente a Davy, Thenard y Gay-Lussac como los descubridores oficiales del elemento boro.

El boro ocupa el casillero número 5 de la Tabla Periódica y se representa con una letra “B” mayúscula. Su nombre viene de cómo los árabes llamaban antiguamente al mineral bórax y la palabra deriva de su color blanco. Forma un grupo con el aluminio, galio, indio y talio de los cuales resulta muy diferente. Constituye el tercer no metal sólido más ligero. El boro es un metaloide que tiene características de metal y de no metal lo que lo hace útil en semiconductores que se emplean en los circuitos integrados. Precisamente el boro se puede usar como un dopante, esto es como impurezas para controlar la conductividad de los semiconductores. Por ejemplo, la adición de diez átomos de boro a un millón de átomos de silicio multiplica la conductividad de este último por un factor de mil.

El “material tipo P” es un semiconductor que se dopa con boro para que tenga más huecos de electrón que electrones conductores.

El boro no aparece en estado libre en la naturaleza sino que se combina con el oxígeno para formar el anión borato que se une tanto a metales como no metales para dar los boratos.

El ácido bórico, cuyo mineral es la sassolita, se encuentra en fumarolas y sofiones de algunos volcanes. También la industria química lo obtiene de distintos boratos y es una materia prima muy importante por la cantidad de usos y aplicaciones que tiene. Los boratos y especialmente el bórax, han sido usados desde la antigedad como fundentes. Las sustancias fundentes son aquellas que permiten que un metal fluya más fácilmente al bajarle el punto de fusión y también es muy útil para limpiar y purificar los óxidos de la superficie de los metales fundidos.

Una vieja historia

Los joyeros venecianos lo adquirían de Marco Polo quien lo traía de Asia a través de la ruta de la seda en caravanas interminables. Las aplicaciones del boro son tan versátiles que lo encontramos en productos de la vida diaria como gotas oftalmológicas, talcos para pies, enjuagues bucales, jabones y detergentes, así como en toda clase de vidrios, vidrios borosilicatados, cerámicos y distintos tipos de esmaltados. Es asimismo un insecticida muy eficaz contra las cucarachas.

El boro es esencial como micronutriente vegetal y animal, aunque su exceso resulta perjudicial. El boro combinado con el carbono produce una sustancia muy resistente que se usa en chalecos antibalas, blindaje de tanques y en reactores nucleares.

En cambio combinado con el nitrógeno da una sustancia con la estructura del diamante y casi tan duro como este. Los átomos de boro se unen entre sí y también con metales y no metales lo que da una compleja química del elemento.

A su vez la unión de los átomos de boro en cadenas y anillos da estructuras cristalinas complejas que hizo que fuera necesario separarlos en una clase especial de la sistemática mineral, esto es la Clase 6 en la moderna clasificación de Strunz y Nickel. Se conocen unos 250 boratos y borosilicatos a escala mundial y unos 30 de ellos se han identificado en Argentina.

El boro está ampliamente distribuido en la corteza continental y oceánica, en las aguas de ríos y mares, en los suelos y rocas, pero en concentraciones reducidas de unas 10 partes por millón.

En el interior de la corteza, en proximidades de cuerpos formados por magmas graníticos, se pueden encontrar boratos raros y anhidros en filones de pegmatitas, en calizas alteradas por los fluidos magmáticos (skarns) y en las zonas afectadas por gases calientes (greisen). Entre ellos aparecen cationes como hierro, magnesio, berilio, estaño, manganeso, flúor (ej., ludwigite, paigeita, kotoita, nordenskioldina, hambergita, etc.). Esos depósitos de boratos endógenos son generalmente pequeños y de escaso valor económico.

Boratos por doquier

En cambio los boratos exógenos, formados en la superficie planetaria, pueden dar lugar a grandes acumulaciones en algunos lugares restringidos del planeta.

Las mayores concentraciones mundiales de boratos se originaron en lagos salados o salares formados en los últimos 20 millones de años en el plateau de Anatolia (Turquía), en el suroeste de Estados Unidos (California y Nevada), en el Tíbet y en los Andes Centrales de Perú, Bolivia, Chile y Argentina. Corresponden a boratos hidratados que tienen como cationes principales sodio, calcio y magnesio. Los minerales más comunes son el bórax o tincal (sodio), ulexita (calcio y sodio) y colemanita (calcio). Kirka en Turquía y Boron en California son dos yacimientos gigantes de bórax de 18 millones de años de antigedad, mientras que Tincalayu (Salta) y Loma Blanca (Jujuy) son yacimientos medianos formados en la Puna Argentina unos 6 millones de años atrás. Colemanita se encuentra en grandes yacimientos de Turquía (Emet, Bigadic, Balikesir, etc.), y en el Valle de la Muerte en California. La Sierra de Sijes en Salta contiene yacimientos de colemanita y también del borato de calcio y magnesio hidroboracita.

Otro borato de calcio común en la Puna argentina es inyoita.

Los boratos se han formado asimismo en salares o cuencas lagunares salinas modernas del Tíbet, California y los Andes Centrales. El mineral por antonomasia es la ulexita, aunque también se han encontrado pequeñas manifestaciones de bórax e inyoita. En el caso del Tíbet son comunes los boratos de magnesio (ej., pinnoita).

Es interesante señalar que en la Puna argentina se han descubierto especies nuevas de boratos para la ciencia mundial. Entre ellas ezcurrita, rivadavita, ameghinita y aritarainita (Tincalayu), alfredstelznerita (Sijes) y teruggita (Loma Blanca). Teruggita representó una rareza química ya que era el primer mineral de boro con arsénico en ser descubierto. Aristarainita y teruggita fueron encontradas más tarde en Turquía gracias a las investigaciones del académico Cahit Helvaci. También en mina Tincalayu se descubrieron otros boratos como kernita y ulexita y numerosas especies raras como macallisterita, ginorita, estroncio-ginorita, probertita, searlesita, inderita y kurnakovita. Los dos últimos son boratos de magnesio, descubiertos y descriptos originalmente en Rusia.

Mina Tincalayu

El hallazgo y descripción de todas esas especies minerales en mina Tincalayu fue posible gracias al enorme esfuerzo realizado por el gran mineralogista de Harvard, Dr. Cornelius S. Hurlbut (Jr.) y de su discípulo el Dr. Lorenzo F. Aristarain, considerado este último el “padre” de la mineralogía de boratos en la República Argentina.

Los boratos, aunque raros, se pueden formar también por la evaporación completa de aguas marinas en cuencas restringidas. Al final del ciclo y luego que se precipitaron los carbonatos, sulfatos y cloruros sódicos, potásicos y magnesianos, pueden precipitarse los boratos magnesianos.

Las aguas continentales en cuencas cerradas de ambientes volcánicos y clima árido que recibieron ingentes aportes de aguas termales precipitaron los boratos tal como ocurrió en Tíbet, Turquía, California y los Andes Centrales, aunque con sus peculiaridades y ambientes geodinámicos propios. Esas regiones constituyen las cuatro provincias metalogénicas boratíferas a escala mundial.

El boro fue descubierto para la ciencia en 1808 mientras que los minerales de boro, esto es los boratos, fueron usados desde tiempos remotos.

Por Ricardo Alonso