Boro – Propriedades – Preço – Aplicações – Produção

Sobre o Boro

Concentrações significativas de boro ocorrem na Terra em compostos conhecidos como minerais de borato. Existem mais de 100 minerais de borato diferentes, mas os mais comuns são: bórax, quernita, ulexita etc. O boro natural consiste principalmente em dois isótopos estáveis, 11B (80,1%) e 10B (19,9%). Na indústria nuclear, o boro é comumente usado como absorvedor de nêutrons devido à alta seção transversal de nêutrons do isótopo 10B. Sua seção de choque de reação (n,alfa) para nêutrons térmicos é de cerca de 3840 barns (para nêutrons de 0,025 eV). O isótopo 11B tem seção transversal de absorção para nêutrons térmicos de cerca de 0,005 barns (para nêutrons de 0,025 eV). A maioria das reações (n,alfa) de nêutrons térmicos são reações 10B(n,alfa)7Li acompanhadas por emissão gama de 0,48 MeV.

Resumo

Elemento	Boro
Número atômico	5
Categoria do elemento	Metalóides
Fase em STP	Sólido
Densidade	2,46 g/cm3
Resistência à tração	N/D
Força de rendimento	N/D
Módulo de elasticidade de Young	N/D
Escala de Mohs	9,5
Dureza Brinell	N/D
Dureza Vickers	49000 MPa
Ponto de fusão	2079 °C
Ponto de ebulição	3927 °C
Condutividade térmica	27 W/mK
Coeficiente de Expansão Térmica	5-7 µm/mK
Calor específico	1,02 J/gK
Calor de fusão	50,2 kJ/mol
Calor da vaporização	508 kJ/mol
Resistividade elétrica [nanoOhm meter]	~E15
Suscetibilidade Magnética	−6,7e-6 cm3/mol

Aplicações de Boro

Quase todo o minério de boro extraído da Terra é destinado ao refinamento em ácido bórico e tetraborato de sódio pentahidratado. Nos Estados Unidos, 70% do boro é utilizado para a produção de vidro e cerâmica. O principal uso em escala industrial global de compostos de boro (cerca de 46% do uso final) é na produção de fibra de vidro para fibras de vidro isolantes e estruturais contendo boro, especialmente na Ásia. O boro é adicionado aos aços de boro no nível de algumas partes por milhão para aumentar a temperabilidade. Porcentagens mais altas são adicionadas aos aços usados ​​na indústria nuclear devido à capacidade de absorção de nêutrons do boro (por exemplo, pellets de carboneto de boro). O boro também pode aumentar a dureza superficial de aços e ligas por meio de boretação. Pós de carboneto de boro e nitreto de boro cúbico são amplamente utilizados como abrasivos.

 

 

Produção e Preço do Boro

Os preços das matérias-primas mudam diariamente. Eles são impulsionados principalmente pela oferta, demanda e preços de energia. Em 2019, os preços do Boro puro estavam em torno de 2500 $/kg.

As fontes economicamente importantes de boro são os minerais colemanite, rasorite (kernite), ulexite e tincal. Juntos, eles constituem 90% do minério contendo boro extraído. A Turquia e os Estados Unidos são os maiores produtores de produtos de boro. A Turquia produz cerca de metade da demanda anual global.

Fonte: www.luciteria.com

Propriedades Mecânicas do Boro

Força do Boro

Na mecânica dos materiais, a resistência de um material é sua capacidade de suportar uma carga aplicada sem falha ou deformação plástica. A resistência dos materiais considera basicamente a relação entre as cargas externas aplicadas a um material e a deformação resultante ou alteração nas dimensões do material. Ao projetar estruturas e máquinas, é importante considerar esses fatores, para que o material selecionado tenha resistência adequada para resistir às cargas ou forças aplicadas e manter sua forma original. A resistência de um material é sua capacidade de suportar esta carga aplicada sem falha ou deformação plástica.

Para tensão de tração, a capacidade de um material ou estrutura de suportar cargas que tendem a se alongar é conhecida como resistência à tração final (UTS). O limite de escoamento ou tensão de escoamento é a propriedade do material definida como a tensão na qual um material começa a se deformar plasticamente, enquanto o ponto de escoamento é o ponto onde a deformação não linear (elástica + plástica) começa.

Veja também: Resistência dos Materiais

Resistência à tração final do Boro

A resistência à tração final do Boro é N/A.

Força de Cedência de Boro

O limite de escoamento do Boro é N/A.

Módulo de Elasticidade do Boro

O módulo de elasticidade de Young do Boro é N/A.

Dureza do Boro

Na ciência dos materiais, a dureza é a capacidade de suportar o recuo da superfície (deformação plástica localizada) e arranhões. O teste de dureza Brinell é um dos testes de dureza de indentação, que foi desenvolvido para testes de dureza. Nos testes Brinell, um penetrador esférico duro é forçado sob uma carga específica na superfície do metal a ser testado.

A dureza Brinell do Boro é aproximadamente N/A.

O método de teste de dureza Vickers foi desenvolvido por Robert L. Smith e George E. Sandland na Vickers Ltd como uma alternativa ao método Brinell para medir a dureza dos materiais. O método de teste de dureza Vickers também pode ser usado como um método de teste de microdureza, que é usado principalmente para peças pequenas, seções finas ou trabalhos de profundidade de caixa.

A dureza Vickers do Boro é de aproximadamente 49.000 MPa.

A dureza ao risco é a medida de quão resistente uma amostra é à deformação plástica permanente devido ao atrito de um objeto pontiagudo. A escala mais comum para este teste qualitativo é a escala de Mohs, que é usada em mineralogia. A escala Mohs de dureza mineral é baseada na capacidade de uma amostra natural de mineral riscar visivelmente outro mineral.

O Boro tem uma dureza de aproximadamente 9,5.

Veja também: Dureza dos Materiais

Boro – Estrutura Cristalina

Uma possível estrutura cristalina do Boro é a estrutura romboédrica.

Nos metais e em muitos outros sólidos, os átomos estão dispostos em arranjos regulares chamados cristais. Uma rede cristalina é um padrão repetitivo de pontos matemáticos que se estende por todo o espaço. As forças de ligação química causam essa repetição. É esse padrão repetido que controla propriedades como força, ductilidade, densidade, condutividade (propriedade de conduzir ou transmitir calor, eletricidade, etc.) e forma. Existem 14 tipos gerais de tais padrões conhecidos como reticulados de Bravais.

Veja também: Estrutura Cristalina de Materiais

Estrutura Cristalina de Boro

Propriedades Térmicas do Boro

Boro – Ponto de Fusão e Ponto de Ebulição

O ponto de fusão do Boro é 2079 °C.

O ponto de ebulição do Boro é 3927 °C.

Observe que esses pontos estão associados à pressão atmosférica padrão.

Boro – Condutividade Térmica

A condutividade térmica do Boro é 27  W/(m·K).

As características de transferência de calor de um material sólido são medidas por uma propriedade chamada condutividade térmica, k (ou λ), medida em W/mK. É uma medida da capacidade de uma substância de transferir calor através de um material por condução. Observe que a lei de Fourier se aplica a toda matéria, independentemente de seu estado (sólido, líquido ou gasoso), portanto, também é definida para líquidos e gases.

Coeficiente de Expansão Térmica de Boro

O coeficiente de expansão térmica linear de Boro é 5-7 µm/(m·K).

A expansão térmica é geralmente a tendência da matéria de mudar suas dimensões em resposta a uma mudança na temperatura. Geralmente é expresso como uma mudança fracionária no comprimento ou volume por unidade de mudança de temperatura.

Boro – Calor Específico, Calor Latente de Fusão, Calor Latente de Vaporização

O calor específico do Boro é 1,02 J/gK.

A capacidade calorífica é uma propriedade extensiva da matéria, o que significa que é proporcional ao tamanho do sistema. A capacidade calorífica C tem a unidade de energia por grau ou energia por kelvin. Ao expressar o mesmo fenômeno como uma propriedade intensiva, a capacidade calorífica é dividida pela quantidade de substância, massa ou volume, portanto a quantidade é independente do tamanho ou extensão da amostra.

O calor latente de fusão do Boro é 50,2 kJ/mol.

O calor latente de vaporização do Boro é 508 kJ/mol.

Calor latente é a quantidade de calor adicionada ou removida de uma substância para produzir uma mudança de fase. Essa energia quebra as forças atrativas intermoleculares e também deve fornecer a energia necessária para expandir o gás (o pΔV trabalho). Quando o calor latente é adicionado, nenhuma mudança de temperatura ocorre. A entalpia de vaporização é uma função da pressão na qual essa transformação ocorre.

Boro – Resistividade Elétrica – Suscetibilidade Magnética

A propriedade elétrica refere-se à resposta de um material a um campo elétrico aplicado. Uma das principais características dos materiais é sua capacidade (ou falta de capacidade) de conduzir corrente elétrica. De fato, os materiais são classificados por essa propriedade, ou seja, são divididos em condutores, semicondutores e não condutores.

Veja também: Propriedades Elétricas

A propriedade magnética refere-se à resposta de um material a um campo magnético aplicado. As propriedades magnéticas macroscópicas de um material são conseqüência das interações entre um campo magnético externo e os momentos de dipolo magnético dos átomos constituintes. Diferentes  materiais reagem à aplicação do campo magnético de forma diferente.

Veja também:  Propriedades Magnéticas

Resistividade Elétrica do Boro

A resistividade elétrica do Boro é ~E15 nΩ⋅m.

A condutividade elétrica e seu inverso, a resistividade elétrica, é uma propriedade fundamental de um material que quantifica como o boro conduz o fluxo de corrente elétrica. A condutividade elétrica ou condutância específica é o recíproco da resistividade elétrica.

Suscetibilidade Magnética do Boro

A suscetibilidade magnética do Boro é -6,7e-6 cm³/mol.

No eletromagnetismo, a suscetibilidade magnética é a medida da magnetização de uma substância. A suscetibilidade magnética é um fator de proporcionalidade adimensional que indica o grau de magnetização do Boro em resposta a um campo magnético aplicado.