Boron: Unsur kimia dengan lambang B dan nomor atom 5

Dalam bentuk kristalnya, ia merupakan metaloid yang rapuh, gelap, dan berkilau; dalam bentuk amorfnya, ia merupakan bubuk kecoklatan. Sebagai unsur yang paling ringan dalam golongan boron, ia memiliki tiga elektron valensi untuk membentuk ikatan kovalen, menghasilkan banyak senyawa seperti asam borat, mineral natrium borat, serta kristal ultra keras boron karbida dan boron nitrida.

5B Boron
Boron (β-rombohedron)
Garis spektrum boron
Sifat umum
Nama, lambang	boron, B
Pengucapan	/boron/
Alotrop	α-, β-rombohedron, β-tetragon (dan lainnya)
Penampilan	hitam cokelat
Boron dalam tabel periodik
5B Hidrogen Helium Lithium Berilium Boron Karbon Nitrogen Oksigen Fluor Neon Natrium Magnesium Aluminium Silikon Fosfor Sulfur Clor Argon Potasium Kalsium Skandium Titanium Vanadium Chromium Mangan Besi Cobalt Nikel Tembaga Seng Gallium Germanium Arsen Selen Bromin Kripton Rubidium Strontium Yttrium Zirconium Niobium Molybdenum Technetium Ruthenium Rhodium Palladium Silver Cadmium Indium Tin Antimony Tellurium Iodine Xenon Caesium Barium Lanthanum Cerium Praseodymium Neodymium Promethium Samarium Europium Gadolinium Terbium Dysprosium Holmium Erbium Thulium Ytterbium Lutetium Hafnium Tantalum Tungsten Rhenium Osmium Iridium Platinum Gold Mercury (element) Thallium Lead Bismuth Polonium Astatine Radon Francium Radium Actinium Thorium Protactinium Uranium Neptunium Plutonium Americium Curium Berkelium Californium Einsteinium Fermium Mendelevium Nobelium Lawrencium Rutherfordium Dubnium Seaborgium Bohrium Hassium Meitnerium Darmstadtium Roentgenium Copernicium Nihonium Flerovium Moscovium Livermorium Tennessine Oganesson – ↑ B ↓ Al berilium ← boron → karbon Lihat bagan navigasi yang diperbesar
Nomor atom (Z)	5
Golongan	golongan 13
Periode	periode 2
Blok	blok-p
Kategori unsur	metaloid
Berat atom standar (Ar)	[10,806, 10,821] 10,81±0,02 (diringkas)
Konfigurasi elektron	[He] 2s2 2p1
Elektron per kelopak	2, 3
Sifat fisik
Fase pada STS (0 °C dan 101,325 kPa)	padat
Titik lebur	2349 K ​(2076 °C, ​3769 °F)
Titik didih	4200 K ​(3927 °C, ​7101 °F)
Kepadatan saat cair, pada t.l.	2,08 g/cm3
Kalor peleburan	50,2 kJ/mol
Kalor penguapan	480 kJ/mol
Kapasitas kalor molar	11,087 J/(mol·K)
Tekanan uap P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k pada T (K) 2348 2562 2822 3141 3545 4072
Sifat atom
Bilangan oksidasi	−5, −1, 0, +1, +2, +3 (oksida agak asam)
Elektronegativitas	Skala Pauling: 2.04
Energi ionisasi	ke-1: 800,6 kJ/mol ke-2: 2427,1 kJ/mol ke-3: 3659,7 kJ/mol (artikel)
Jari-jari atom	empiris: 90 pm
Jari-jari kovalen	84±3 pm
Jari-jari van der Waals	192 pm
Lain-lain
Kelimpahan alami	primordial
Struktur kristal	​rombohedron
Kecepatan suara batang ringan	16.200 m/s (suhu 20 °C)
Ekspansi kalor	(bentuk β) 5–7 µm/(m·K) (suhu 25 °C)
Konduktivitas termal	27,4 W/(m·K)
Resistivitas listrik	~106  Ω·m (suhu 20 °C)
Arah magnet	diamagnetik
Suseptibilitas magnetik molar	−6,7×10−6 cm3/mol
Skala Mohs	~9,5
Nomor CAS	7440-42-8
Sejarah
Penemuan	J. Gay-Lussac dan L. Thénard (30 Juni 1808)
Isolasi pertama	H. Davy (9 Juli 1808)
Isotop boron yang utama
Iso­top Kelim­pahan Waktu paruh (t1/2) Mode peluruhan Pro­duk 10B 19,9(7)%* stabil 11B 80,1(7)%* stabil
Kelimpahan 10B kemungkinan hanya serendah 19,1% dan setinggi 20,3% dalam sampel alami. Sisanya diisi oleh 11B.
lihat bicara sunting | referensi | di Wikidata

Boron disintesis seluruhnya oleh spalasi sinar kosmik dan supernova, dan bukan oleh nukleosintesis bintang, sehingga ia merupakan unsur dengan kelimpahan yang rendah di Tata Surya dan di kerak Bumi. Ia mencakup sekitar 0,001 persen dari total berat kerak Bumi. Ia terkonsentrasi di Bumi oleh kelarutan air dari senyawa alaminya yang lebih umum, mineral borat. Mineral ini ditambang secara industri sebagai evaporit, seperti boraks dan kernit. Deposito terbesar yang diketahui ada di Turki, penghasil mineral boron terbesar.

Boron elemental merupakan sebuah metaloid yang ditemukan dalam jumlah kecil pada meteoroid tetapi boron yang tidak digabungkan secara kimia tidak ditemukan secara alami di Bumi. Secara industri, unsur yang sangat murni diproduksi dengan kesulitan karena kontaminasi oleh karbon atau unsur lain yang menolak penghilangan. Terdapat beberapa alotrop boron: boron amorf adalah bubuk kecoklatan; kristal boron berwarna keperakan sampai hitam, sangat keras (sekitar 9,5 pada skala Mohs), dan konduktor listrik yang buruk pada suhu kamar. Penggunaan utama dari boron adalah sebagai filamen boron dengan aplikasi yang mirip dengan serat karbon dalam beberapa bahan berkekuatan tinggi.

Boron digunakan terutama dalam senyawa kimia. Sekitar setengah dari semua produksi yang dikonsumsi secara global adalah aditif dalam serat kaca untuk bahan insulasi dan struktural. Penggunaan utama berikutnya adalah pada polimer dan keramik dalam bahan struktural berkekuatan tinggi, ringan, dan tahan panas. Kaca borosilikat lebih disukai karena kekuatannya yang lebih besar dan ketahanannya terhadap goncangan termal daripada kaca soda kapur biasa. Sebagai natrium perborat, ia digunakan sebagai pemutih. Sejumlah kecil boron digunakan sebagai dopan dalam semikonduktor, dan zat intermediat reagen dalam sintesis bahan kimia halus organik. Beberapa obat-obatan organik yang mengandung boron telah digunakan atau sedang dipelajari. Boron alami terdiri dari dua isotop stabil, salah satunya (boron-10) memiliki sejumlah kegunaan sebagai agen penangkap neutron.

Persimpangan boron dengan biologi sangatlah kecil. Konsensus mengenai hal ini sebagai hal yang penting bagi kehidupan mamalia masih kurang. Borat memiliki toksisitas yang rendah pada mamalia (mirip dengan garam dapur) tetapi lebih beracun bagi artropoda dan kadang-kadang digunakan sebagai insektisida. Antibiotik organik yang mengandung boron telah diketahui. Meskipun hanya jumlah renik yang diperlukan, ia merupakan nutrisi tanaman yang penting.

Kata boron diciptakan dari boraks, mineral dari mana ia diisolasi, oleh analogi dengan karbon, yang secara kimiawi mirip dengan boron.

 

Boraks dalam bentuk mineralnya (kemudian dikenal sebagai tincal) pertama kali digunakan sebagai glasir, dimulai di Tiongkok sekitar tahun 300 M. Beberapa boraks mentah bergerak ke barat, dan tampaknya disebutkan oleh alkemis Jabir bin Hayyan sekitar tahun 700 M. Marco Polo membawa beberapa glasir kembali ke Italia pada abad ke-13. Sekitar tahun 1600 M, Georgius Agricola, melaporkan penggunaan boraks sebagai fluks dalam metalurgi. Pada tahun 1777, asam borat dikenal di mata air panas (soffioni) dekat Firenze, Italia, yang kemudian dikenal sebagai sal sedativum, dengan manfaat medis yang nyata. Mineral tersebut diberi nama sasolit, dari Sasso Pisano di Italia. Sasso adalah sumber utama boraks Eropa dari tahun 1827 hingga 1872, ketika sumber-sumber Amerika menggantikannya. Senyawa boron relatif jarang digunakan sampai akhir 1800-an ketika Perusahaan Boraks Pantai Pasifik milik Francis Marion Smith pertama kali memopulerkan dan memproduksinya dalam volume dengan biaya rendah.

Boron tidak diakui sebagai unsur sampai diisolasi oleh Sir Humphry Davy dan oleh Joseph Louis Gay-Lussac serta Louis Jacques Thénard. Pada tahun 1808, Davy mengamati bahwa arus listrik yang dikirim melalui larutan borat menghasilkan endapan coklat pada salah satu elektrode. Dalam eksperimen berikutnya, ia menggunakan kalium untuk mereduksi asam borat alih-alih menggunakan elektrolisis. Dia menghasilkan cukup boron untuk mengonfirmasi sebuah unsur baru dan menamakannya boracium. Gay-Lussac dan Thénard menggunakan besi untuk mereduksi asam borat pada suhu tinggi. Dengan mengoksidasi boron dengan udara, mereka menunjukkan bahwa asam borat adalah produk oksidasinya. Jöns Jacob Berzelius mengidentifikasinya sebagai sebuah unsur pada tahun 1824. Boron murni bisa dibilang pertama kali diproduksi oleh ahli kimia Amerika Ezekiel Weintraub pada tahun 1909.

Rute paling awal ke boron elemental melibatkan reduksi oksida borat dengan beberapa logam seperti magnesium atau aluminium. Namun, produk yang diproduksi hampir selalu terkontaminasi dengan borida dari logam-logam tersebut.^{[butuh rujukan]} Boron murni dapat dibuat dengan mereduksi boron halida yang mudah menguap dengan hidrogen pada suhu tinggi. Boron ultra murni untuk penggunaan dalam industri semikonduktor diproduksi oleh dekomposisi diborana pada suhu tinggi dan kemudian dimurnikan lebih lanjut dengan peleburan zona atau proses Czochralski.

Produksi senyawa boron tidak melibatkan pembentukan boron elemental, tetapi memanfaatkan ketersediaan borat yang telah ada.

Alotrop

 

Boron mirip dengan karbon karena kemampuannya untuk membentuk jaringan molekul ikatan kovalen yang stabil. Bahkan boron yang tidak teratur (amorf) mengandung boron ikosahedra biasa yang terikat secara acak satu sama lain tanpa urutan jarak jauh. Boron kristal merupakan bahan hitam yang sangat keras dengan titik lebur di atas 2000 °C. Ia membentuk empat alotrop utama: α-rombohedron dan β-rombohedron (α-R dan β-R), γ-ortorombik (γ), dan β-tetragon (β-T). Keempat fase tersebut stabil pada kondisi sekitar, dan β-rombohedron menjadi yang paling umum dan stabil. Fase α-tetragon juga eksis (α-T), tetapi sangat sulit untuk diproduksi tanpa kontaminasi yang signifikan. Sebagian besar fase tersebut didasarkan pada ikosahedra B₁₂, tetapi fase γ dapat digambarkan sebagai susunan tipe garam batu dari pasangan atom ikosahedra dan B₂. Ia dapat diproduksi dengan mengompresi fase boron lainnya hingga 12–20 GPa dan memanaskannya hingga suhu 1500–1800 °C; ia tetap stabil setelah melepaskan suhu dan tekanan. Fase β-T diproduksi pada tekanan yang sama, tetapi pada suhu yang lebih tinggi, yaitu 1800–2200 °C. Fase α-T dan β-T mungkin koeksis berdampingan pada kondisi sekitar, dengan fase β-T menjadi yang lebih stabil. Mengompresi boron di atas 160 GPa akan menghasilkan fase boron dengan struktur yang belum diketahui, dan fase ini merupakan sebuah superkonductor pada suhu di bawah 6–12 K. Borosferena (molekul B₄₀ yang berbentuk seperti fulerena) dan borofena (struktur yang berbentuk seperti grafena yang diusulkan) telah dijelaskan pada tahun 2014.

Sifat kimia

Boron elemental jarang dan kurang dipelajari karena bahan murninya sangat sulit untuk disiapkan. Sebagian besar studi mengenai "boron" melibatkan sampel yang mengandung sejumlah kecil karbon. Perilaku kimia boron lebih menyerupai silikon daripada aluminium. Boron kristal secara kimiawi lengai dan tahan terhadap serangan dari asam fluorida atau klorida yang mendidih. Ketika dibagi halus, ia diserang secara perlahan oleh hidrogen peroksida pekat panas, asam nitrat pekat panas, asam sulfat panas, atau campuran panas asam sulfat dan kromat.

Laju oksidasi boron tergantung pada kristalinitas, ukuran partikel, kemurnian dan suhu. Boron tidak bereaksi dengan udara pada suhu kamar, tetapi pada suhu yang lebih tinggi ia akan terbakar dan membentuk boron trioksida:

4 B + 3 O₂ → 2 B₂O₃

 

Boron mengalami halogenasi untuk menghasilkan trihalida; misalnya,

2 B + 3 Br₂ → 2 BBr₃

Triklorida dalam praktek biasanya terbuat dari oksida.

Struktur atom

Boron merupakan unsur paling ringan yang memiliki elektron dalam orbital-p dalam keadaan dasarnya. Namun, tidak seperti kebanyakan unsur-p lainnya, ia jarang mematuhi kaidah oktet dan biasanya hanya menempatkan enam elektron (dalam tiga orbital molekul) pada kulit valensinya. Boron merupakan prototipe untuk golongan boron (golongan IUPAC 13), meskipun anggota lain dari golongan ini merupakan logam dan unsur-p yang lebih khas (hanya aluminium yang sampai batas tertentu berbagi keengganan boron terhadap kaidah oktet).

Senyawa kimia

 

Dalam senyawa yang paling dikenal, boron memiliki bilangan oksidasi formal III. Mereka termasuk oksida, sulfida, nitrida, dan halida.

Trihalida mengadopsi struktur trigonal planar. Senyawa ini merupakan asam Lewis yang siap membentuk aduk dengan donor pasangan elektron, yang disebut basa Lewis. Misalnya, fluorida (F⁻) dan boron trifluorida (BF₃) digabungkan untuk menghasilkan anion tetrafluoroborat, BF₄⁻. Boron trifluorida digunakan dalam industri petrokimia sebagai katalis. Halida ini bereaksi dengan air dan membentuk asam borat.

Ia ditemukan di alam di Bumi hampir seluruhnya sebagai berbagai oksida B(III), sering dikaitkan dengan unsur-unsur lain. Lebih dari seratus mineral borat mengandung boron dalam bilangan oksidasi +3. Mineral ini menyerupai silikat dalam beberapa hal, meskipun sering ditemukan tidak hanya dalam koordinasi tetrahedral dengan oksigen, tetapi juga dalam konfigurasi trigonal planar. Tidak seperti silikat, mineral boron tidak pernah mengandungnya dengan bilangan koordinasi lebih besar dari empat. Motif khas telah dicontohkan oleh anion tetraborat dari mineral umum boraks, yang ditunjukkan di sebelah kiri. Muatan negatif formal dari pusat borat tetrahedral diseimbangkan oleh kation logam dalam mineral, seperti natrium (Na⁺) dalam boraks. Golongan turmalin borat-silikat juga merupakan golongan mineral pembawa boron yang sangat penting, dan sejumlah borosilikat juga diketahui eksis secara alami.

 

Borana merupakan senyawa kimia boron dan hidrogen, dengan rumus umum B_xH_y. Senyawa-senyawa ini tidak terjadi di alam. Banyak borana mudah teroksidasi saat berkontak dengan udara, beberapa dengan keras. BH₃ yang merupakan anggota induk disebut borana, tetapi ia hanya diketahui dalam bentuk gas, dan dimerisasi untuk membentuk diborana, B₂H₆. Borana yang lebih besar semuanya terdiri dari gugus boron yang polihedral, beberapa di antaranya eksis sebagai isomer. Misalnya, isomer B₂₀H₂₆ didasarkan pada fusi dua gugus 10 atom.

Borana yang paling penting adalah diborana B₂H₆ dan dua produk pirolisisnya, pentaborana B₅H₉ dan dekaborana B₁₀H₁₄. Sejumlah besar boron hidrida anionik telah diketahui, misalnya [B₁₂H₁₂]²⁻.

Bilangan oksidasi formal dalam boran adalah positif, dan didasarkan pada asumsi bahwa hidrogen dihitung sebagai −1 seperti pada hidrida logam aktif. Bilangan oksidasi rata-rata untuk boron kemudian hanyalah rasio hidrogen terhadap boron dalam molekul. Sebagai contoh, dalam diborana B₂H₆, bilangan oksidasi boron adalah +3, tetapi dalam dekaborana B₁₀H₁₄, biloksnya ⁷/₅ atau +1,4. Dalam senyawa ini bilangan oksidasi boron seringkali bukan bilangan bulat.

Boron nitrida terkenal karena berbagai struktur yang mereka adopsi. Mereka menunjukkan struktur analog dengan berbagai alotrop karbon, termasuk grafit, intan, dan tabung nano. Dalam struktur seperti intan, yang disebut boron nitrida kubik (nama dagang Borazon), atom boron ada dalam struktur tetrahedral atom karbon dalam intan, tetapi satu dari setiap empat ikatan B-N dapat dilihat sebagai ikatan kovalen koordinasi, di mana dua elektron disumbangkan oleh atom nitrogen yang bertindak sebagai basa Lewis pada ikatan ke pusat asam Lewis boron(III). Boron nitrida kubik, di antara aplikasi lain, digunakan sebagai abrasif, karena memiliki kekerasan yang sebanding dengan intan (kedua zat tersebut mampu menghasilkan goresan satu sama lain). Dalam senyawa BN analog grafit, boron nitrida heksagonal (h-BN), atom boron bermuatan positif dan nitrogen bermuatan negatif di setiap bidang terletak berdekatan dengan atom bermuatan berlawanan di bidang berikutnya. Akibatnya, grafit dan h-BN memiliki sifat yang sangat berbeda, meskipun keduanya adalah pelumas, karena bidang-bidang ini mudah tergelincir satu sama lain. Namun, h-BN merupakan konduktor listrik dan termal yang relatif buruk dalam arah planar.

Kimia organoboron

Sejumlah besar senyawa organoboron telah diketahui dan banyak dari mereka yang berguna dalam sintesis organik. Banyak dari mereka yang dihasilkan dari hidroborasi, yang menggunakan diborana, B₂H₆, sebuah bahan kimia simple borana sederhana. Organoboron(III) biasanya berbentuk tetrahedral atau trigonal planar, misalnya, tetrafenilborat, [B(C₆H₅)₄]⁻ vs. trifenilborana, B(C₆H₅)₃. Namun, beberapa atom boron yang bereaksi satu sama lain memiliki kecenderungan untuk membentuk struktur dodekahedral (12-sisi) dan ikosahedral (20-sisi) baru yang tersusun sepenuhnya dari atom boron, atau dengan jumlah heteroatom karbon yang bervariasi.

Kimia organoboron telah digunakan dalam penggunaan yang beragam, seperti boron karbida (lihat di bawah), sebuah keramik kompleks yang sangat keras yang terdiri dari anion dan kation gugus boron-karbon, hingga karborana, senyawa kimia gugus karbon-boron yang dapat dihalogenasi untuk membentuk struktur reaktif termasuk asam karborana, sebuah superasam. Sebagai salah satu contoh, karborana membentuk bagian molekul yang berguna yang menambahkan sejumlah besar boron ke biokimia lain untuk menyintesis senyawa yang mengandung boron compounds untuk digunakan dalam terapi penangkapan neutron boron untuk pengobatan kanker.

Senyawa B(I) dan B(II)

Seperti yang diantisipasi oleh gugus hidridanya, boron membentuk berbagai senyawa stabil dengan bilangan oksidasi formal kurang dari tiga. B₂F₄ dan B₄Cl₄ telah dikarakterisasi dengan baik.

 

Senyawa boron logam biner, borida logam, mengandung boron dalam bilangan oksidasi negatif. Ilustrasi adalah magnesium diborida (MgB₂). Setiap atom boron memiliki muatan formal −1 dan magnesium diberi muatan formal +2. Dalam bahan ini, pusat boron adalah trigonal planar dengan ikatan rangkap tambahan untuk setiap boron, membentuk lembaran yang mirip dengan karbon dalam grafit. Namun, tidak seperti boron nitrida heksagonal, yang kekurangan elektron pada bidang atom kovalen, elektron terdelokalisasi dalam magnesium diborida memungkinkannya menghantarkan listrik yang mirip dengan grafit isoelektronik. Pada tahun 2001, bahan ini ditemukan sebagai superkonduktor suhu tinggi. Ia merupakan sebuah superkonduktor dalam pengembangan aktif. Sebuah proyek di CERN untuk membuat kabel MgB₂ telah menghasilkan kabel uji superkonduktor yang mampu membawa 20.000 ampere untuk aplikasi distribusi arus yang sangat tinggi, seperti versi luminositas tinggi yang dimaksudkan dari Penumbuk Hadron Raksasa.

Borida logam tertentu lainnya memiliki aplikasi khusus sebagai bahan keras untuk alat pemotong. Seringkali boron dalam borida memiliki bilangan oksidasi pecahan, seperti −1/3 dalam kalsium heksaborida (CaB₆).

Dari perspektif struktural, senyawa kimia boron yang paling khas adalah hidrida. Yang termasuk ke dalam deret ini adalah senyawa gugus dodekaborat (B₁₂H2−12), dekaborana (B₁₀H₁₄), dan karborana seperti C₂B₁₀H₁₂. Secara karakteristik, senyawa tersebut mengandung boron dengan bilangan koordinasi lebih besar dari empat.

Isotop

Boron memiliki dua isotop alami dan stabil, ¹¹B (80,1%) dan ¹⁰B (19,9%). Hasil perbedaan massa dalam berbagai nilai δ¹¹B, yang didefinisikan sebagai perbedaan fraksional antara ¹¹B dan ¹⁰B dan secara tradisional dinyatakan dalam bagian per ribu, di perairan alami mulai dari −16 hingga +59. Ada 13 isotop boron yang diketahui; isotop yang berumur paling pendek adalah ⁷B yang meluruh melalui emisi proton dan peluruhan alfa dengan waktu paruh 3,5×10⁻²² detik. Fraksinasi isotop boron dikendalikan oleh reaksi pertukaran spesies boron B(OH)₃ dan [B(OH)₄]⁻. Isotop boron juga difraksinasi selama kristalisasi mineral, selama perubahan fase H₂O dalam sistem hidrotermal, dan selama perubahan hidrotermal batuan. Efek perubahan hidrotermal menghasilkan penghapusan preferensial ion [¹⁰B(OH)₄]⁻ menjadi tanah liat. Efek ini menghasilkan larutan yang diperkaya dengan ¹¹B(OH)₃ dan oleh karena itu mungkin bertanggung jawab atas pengayaan ¹¹B yang besar dalam air laut dibandingkan dengan kerak samudra kerak benua; perbedaan ini dapat bertindak sebagai jejak isotopik.

¹⁷B yang eksotis menunjukkan inti halo, yaitu jari-jarinya jauh lebih besar daripada yang diprediksi oleh model tetesan cairan.

Isotop ¹⁰B berguna untuk menangkap neutron termal. Industri nuklir memperkaya boron alam hingga mendekati ¹⁰B. Produk sampingan yang kurang berharga, boron terdeplesi, hampir semuanya merupakan ¹¹B murni.

Pengayaan isotop komersial

Karena penampang neutronnya yang tinggi, boron-10 sering digunakan untuk mengontrol fisi dalam reaktor nuklir sebagai zat penangkap neutron. Beberapa proses pengayaan skala industri telah dikembangkan; namun, hanya distilasi vakum terfraksionasi dari aduk dimetil eter boron trifluorida (DME-BF₃) dan kromatografi kolom borat yang digunakan.

Boron yang diperkaya (boron-10)

 

Boron yang diperkaya atau ¹⁰B digunakan dalam perlindungan radiasi dan merupakan nuklida utama yang digunakan dalam terapi penangkapan neutron kanker (boron neutron capture therapy, BNCT). Dalam BNCT, senyawa yang mengandung ¹⁰B dimasukkan ke dalam obat yang secara selektif diambil oleh tumor ganas dan jaringan di dekatnya. Pasien kemudian dirawat dengan sinar neutron berenergi rendah pada dosis radiasi neutron yang relatif rendah. Neutron tersebut memicu partikel alfa sekunder energik dan jarak pendek dan radiasi ion berat litium-7 yang merupakan produk dari reaksi nuklir boron + neutron, dan radiasi ion ini juga membombardir tumor, terutama dari dalam sel tumor.

Di dalam reaktor nuklir, ¹⁰B digunakan untuk kontrol reaktivitas dan dalam sistem shutdown darurat. Ia dapat berfungsi baik dalam bentuk batang kendali borosilikat atau sebagai asam borat. Dalam reaktor air bertekanan, asam borat ¹⁰B ditambahkan ke dalam pendingin reaktor saat pembangkit dimatikan untuk pengisian bahan bakar. Ia kemudian disaring secara perlahan-lahan selama berbulan-bulan karena bahan fisil akan habis dan bahan bakar menjadi kurang reaktif.

Di wahana antariksa antarplanet masa depan, ¹⁰B memiliki peran teoretis sebagai bahan struktural (sebagai serat boron atau bahan tabung nano BN) yang juga akan melayani peran khusus dalam perlindungan radiasi. Salah satu kesulitan dalam menangani sinar kosmik, yang sebagian besar merupakan proton berenergi tinggi, adalah bahwa beberapa radiasi sekunder dari interaksi sinar kosmik dan bahan wahana antariksa merupakan neutron spalasi berenergi neutrons. tinggi. Neutron semacam ini dapat dimoderasi oleh bahan dengan unsur ringan yang tinggi, seperti polietilena, tetapi neutron yang dimoderasi terus menjadi bahaya radiasi kecuali jika diserap secara aktif dalam pelindung. Di antara unsur-unsur ringan yang menyerap neutron termal, ⁶Li dan ¹⁰B hadir sebagai bahan struktural wahana antariksa potensial yang berfungsi baik untuk penguatan mekanis dan perlindungan radiasi.

Boron terdeplesi (boron-11)

Semikonduktor yang diperkeras radiasi

Radiasi kosmik akan menghasilkan neutron sekunder jika ia mengenai struktur wahana antariksa. Neutron tersebut akan ditangkap di ¹⁰B, jika ia ada di semikonduktor wahana antariksa, menghasilkan sebuah sinar gama, sebuah partikel alfa, dan sebuah ion litium. Produk peluruhan yang dihasilkan tersebut kemudian dapat mengiradiasi struktur "cip" semikonduktor di dekatnya, menyebabkan hilangnya data (bit flipping, atau gangguan peristiwa tunggal). Dalam desain semikonduktor yang diperkeras radiasi, satu tindakan pencegahan adalah dengan menggunakan boron terdeplesi, yang sangat diperkaya dengan ¹¹B dan hampir tidak mengandung ¹⁰B. Boron terdeplesi sangatlah berguna sebab ¹¹B sebagian besar kebal terhadap kerusakan radiasi. Boron terdeplesi adalah produk sampingan dari industri nuklir (lihat di atas).

Fusi proton-boron

¹¹B juga merupakan kandidat sebagai bahan bakar untuk fusi anetronik. Ketika dihantam oleh proton dengan energi sekitar 500 keV, ia menghasilkan tiga partikel alfa dan energi sebesar 8,7 MeV. Kebanyakan reaksi fusi lain yang melibatkan hidrogen dan helium menghasilkan penetrasi radiasi neutron, yang melemahkan struktur reaktor dan menginduksi radioaktivitas jangka panjang, sehingga membahayakan personel operasi. Namun, partikel alfa dari fusi ¹¹B dapat langsung diubah menjadi tenaga listrik, dan semua radiasi berhenti segera setelah reaktor dimatikan.

Spektroskopi NMR

Baik ¹⁰B maupun ¹¹B memiliki spin inti. Spin inti ¹⁰B adalah 3 dan spin ¹¹B adalah 32. Oleh karena itu, isotop-isotop ini digunakan dalam spektroskopi resonansi magnet inti (nuclear magnetic resonance, NMR); dan spektrometer yang secara khusus disesuaikan untuk mendeteksi inti boron-11 tersedia secara komersial. Inti ¹⁰B dan ¹¹B juga menyebabkan pemisahan resonansi inti yang terikat.

Keterjadian

 

 

Boron cukup langka di Alam Semesta dan Tata Surya karena jejak pembentukan selama Ledakan Dahsyat dan di bintang-bintang. Ia terbentuk dalam jumlah kecil dalam nukleosintesis spalasi sinar kosmik dan dapat ditemukan tidak tergabung dalam debu kosmik serta material meteoroid.

Dalam lingkungan oksigen yang tinggi di Bumi, boron selalu ditemukan teroksidasi penuh menjadi borat. Boron tidak muncul di Bumi dalam bentuk elemental. Jejak yang sangat kecil dari boron elemental terdeteksi di regolit Bulan.

Meskipun boron merupakan unsur yang relatif langka di kerak Bumi, hanya mewakili 0,001% dari massa kerak, ia dapat sangat terkonsentrasi oleh aksi air, di mana banyak borat larut. Ia ditemukan tergabung secara alami dalam beberapa senyawa seperti boraks dan asam borat (kadang-kadang ditemukan di mata air vulkanik). Sekitar seratus mineral borat telah diketahui.

Pada 5 September 2017, para ilmuwan melaporkan bahwa penjelajah Curiosity mendeteksi boron, bahan yang penting untuk kehidupan di Bumi, di planet Mars. Temuan seperti ini, bersama dengan penemuan sebelumnya bahwa air mungkin telah ada di Mars kuno, lebih lanjut mendukung kemungkinan kelaikan awal Kawah Gale di Mars.

Sumber boron yang penting secara ekonomi adalah mineral kolemanit, rasorit (kernit), uleksit dan tinkal. Mereka semua merupakan 90% dari bijih yang mengandung boron yang ditambang. Deposit boraks global terbesar yang diketahui, banyak yang masih belum dimanfaatkan, berada di Turki Tengah dan Barat, termasuk provinsi Eskişehir, Kütahya dan Balıkesir. Cadangan pertambangan mineral boron terbukti global melebihi satu miliar metrik ton, dibandingkan dengan produksi tahunan yang sekitar empat juta ton.

Turki dan Amerika Serikat merupakan produsen terbesar produk boron. Turki memproduksi sekitar setengah dari permintaan tahunan global, melalui Eti Mine Works (bahasa Turki: Eti Maden İşletmeleri), sebuah perusahaan pertambangan dan kimia milik negara Turki yang berfokus pada produk boron. Perusahaan ini memegang monopoli pemerintah atas penambangan mineral borat di Turki, yang memiliki 72% dari deposit yang diketahui di dunia. Pada 2012, ia memegang 47% pangsa dari produksi mineral borat global, mengungguli pesaing utamanya, Rio Tinto Group.

Hampir seperempat (23%) produksi boron global berasal dari Tambang Boraks Rio Tinto (juga dikenal sebagai Tambang Boraks Boron AS) 35°2′34.447″N 117°40′45.412″W / 35.04290194°N 117.67928111°W / 35.04290194; -117.67928111 (Rio Tinto Borax Mine) dekat Boron, California.

Tren pasar

Biaya rata-rata kristal boron elemental adalah AS$5/g. Boron elemental digunakan terutama dalam pembuatan serat boron, di mana ia disimpan oleh pengendapan uap kimia pada inti wolfram (lihat di bawah). Serat boron digunakan dalam aplikasi komposit ringan, seperti pita kekuatan tinggi. Penggunaan ini merupakan fraksi yang sangat kecil dari total penggunaan boron. Boron dimasukkan ke dalam semikonduktor sebagai senyawa boron, dengan implantasi ion.

Perkiraan konsumsi global boron (hampir seluruhnya sebagai senyawa boron) adalah sekitar 4 juta ton B₂O₃ pada tahun 2012. Sebagai senyawa seperti boraks dan kernit, biayanya adalah AS$377/ton pada tahun 2019. Kapasitas penambangan dan pemurnian boron dianggap cukup untuk memenuhi tingkat pertumbuhan yang diperkirakan selama dekade berikutnya.

Bentuk konsumsi boron telah berubah dalam beberapa tahun terakhir. Penggunaan bijih seperti kolemanit telah menurun menyusul kekhawatiran atas kandungan arsen. Konsumen telah beralih ke penggunaan borat halus dan asam borat yang memiliki kandungan polutan yang lebih rendah.

Meningkatnya permintaan asam borat telah mendorong sejumlah produsen untuk berinvestasi dalam kapasitas tambahan. Badan usaha milik negara Turki Eti Mine Works membuka pabrik asam borat baru dengan kapasitas produksi 100.000 ton per tahun di Emet pada tahun 2003. Rio Tinto Group meningkatkan kapasitas pabrik boronnya dari 260.000 ton per tahun pada tahun 2003 menjadi 310.000 ton per tahun pada Mei 2005, dengan rencana untuk meningkatkannya menjadi 366.000 ton per tahun pada tahun 2006. Produsen boron Tiongkok tidak dapat memenuhi permintaan borat berkualitas tinggi yang berkembang pesat. Hal ini menyebabkan impor natrium tetraborat (boraks) tumbuh seratus kali lipat antara tahun 2000 dan 2005 dan impor asam borat meningkat 28% per tahun selama periode yang sama.

Kenaikan permintaan global telah didorong oleh tingkat pertumbuhan yang tinggi dalam produksi serat kaca, fiberglas dan gelas borosilikat. Peningkatan pesat dalam pembuatan fiberglas yang mengandung boron tingkat penguat di Asia, telah mengimbangi pengembangan fiberglas tingkat penguat tanpa boron di Eropa dan AS. Kenaikan harga energi baru-baru ini dapat menyebabkan penggunaan yang lebih besar dari fiberglas kelas insulasi, dengan pertumbuhan konsumsi boron yang konsekuen. Roskill Consulting Group memperkirakan bahwa permintaan dunia terhadap boron akan tumbuh sebesar 3,4% per tahun untuk mencapai 21 juta ton pada tahun 2010. Pertumbuhan permintaan tertinggi diperkirakan terjadi di Asia di mana permintaan dapat meningkat rata-rata 5,7% per tahun.

Hampir semua bijih boron yang diekstraksi dari Bumi ditakdirkan untuk disempurnakan menjadi asam borat dan natrium tetraborat pentahidrat. Di Amerika Serikat, 70% boron digunakan untuk produksi kaca dan keramik. Penggunaan utama skala industri global dari senyawa boron (sekitar 46% dari penggunaan akhir) adalah dalam produksi serat kaca untuk penginsulasian yang mengandung boron dan fiberglas struktural, terutama di Asia. Boron ditambahkan pada kaca sebagai boraks pentahidrat atau boron oksida, untuk memengaruhi kekuatan atau kualitas fluks serat kaca. 10% lainnya dari produksi boron global adalah untuk kaca borosilikat seperti yang digunakan dalam peralatan gelas berkekuatan tinggi. Sekitar 15% boron global digunakan dalam keramik boron, termasuk bahan super keras yang dibahas di bawah ini. Pertanian mengonsumsi 11% dari produksi boron global, dan pemutih serta detergen sekitar 6%.

Serat boron elemental

Serat boron (filamen boron) adalah bahan berkekuatan tinggi dan ringan yang digunakan terutama untuk struktur kedirgantaraan canggih sebagai komponen material komposit, serta barang konsumsi dan olahraga produksi terbatas seperti tongkat golf dan pancing. Serat ini dapat diproduksi oleh pengendapan uap kimia boron pada filamen wolfram.

Serat boron dan pegas boron kristal berukuran submilimeter diproduksi oleh pengendapan uap kimia yang dibantu laser. Translasi dari sinar laser terfokus memungkinkan produksi struktur heliks yang kompleks. Struktur tersebut menunjukkan sifat mekanik yang baik (modulus elastisitas 450 GPa, regangan fraktur 3,7%, tegangan fraktur 17 GPa) dan dapat diterapkan sebagai penguat keramik atau dalam sistem mikromekanis.

Fiberglas terboronasi

Fiberglas adalah sebuah polimer yang diperkuat serat yang terbuat dari plastik yang diperkuat oleh serat kaca, biasanya ditenun menjadi tikar. Serat kaca yang digunakan dalam bahan ini terbuat dari berbagai jenis kaca tergantung pada penggunaan fiberglas. Semua kaca ini mengandung silika atau silikat, dengan jumlah oksida kalsium, magnesium, dan terkadang boron yang bervariasi. Boron hadir sebagai borosilikat, boraks, atau boron oksida, dan ditambahkan untuk meningkatkan kekuatan kaca, atau sebagai bahan fluks untuk menurunkan titik lebur silika, yang terlalu tinggi untuk dengan mudah dikerjakan dalam bentuk murninya untuk membuat serat kaca.

Kaca-kaca terboronasi tinggi yang digunakan dalam fiberglas merupakan E-glass (dinamai untuk penggunaan "Elektrikal", tetapi sekarang penggunaan fiberglas yang paling umum adalah untuk penggunaan umum). E-glass adalah kaca alumino-borosilikat dengan kurang dari 1% b/b alkali oksida, digunakan terutama untuk plastik yang diperkuat. Kaca-kaca tinggi boron umum lainnya termasuk C-glass, sebuah kaca alkali kapur dengan kandungan boron oksida yang tinggi, digunakan untuk serat stapel kaca dan insulasi, dan D-glass, sebuah kaca borosilikat, dinamai karena konstanta dielektriknya yang rendah.

Tidak semua fiberglas mengandung boron, tetapi dalam skala global, sebagian besar fiberglas yang digunakan memang mengandung boron. Karena penggunaan fiberglas di mana-mana dalam konstruksi dan insulasi, fiberglas yang mengandung boron mengonsumsi setengah dari produksi boron global, dan merupakan pasar boron komersial terbesar.

Kaca borosilikat

 

Kaca borosilikat, yang biasanya terdiri dari 12–15% B₂O₃, 80% SiO₂, dan 2% Al₂O₃, memiliki koefisien pemuaian yang rendah, sehingga memberikan ketahanan yang baik terhadap kejutan termal. "Duran" milik Schott AG dan merek dagang Pyrex milik Owens Corning adalah dua nama merek utama untuk kaca ini, digunakan baik dalam peralatan kaca laboratorium maupun peralatan masak dan panggang konsumen, terutama untuk ketahanan mereka.

Keramik boron karbida

 

Beberapa senyawa boron dikenal karena kekerasan dan ketangguhannya yang ekstrim. Boron karbida adalah bahan keramik yang diperoleh dengan menguraikan B₂O₃ dengan karbon dalam tungku listrik:

2 B₂O₃ + 7 C → B₄C + 6 CO

Struktur boron karbida hanya sekitar B₄C, dan ia menunjukkan penipisan karbon yang jelas dari rasio stoikiometri yang diperkirakan ini. Hal ini dikarenakan strukturnya yang sangat kompleks. Substansinya dapat dilihat dengan rumus empiris B₁₂C₃ (yaitu, dengan motif B₁₂ dodekahedra), tetapi dengan lebih sedikit karbon, karena unit C₃ yang diperkirakan diganti dengan rantai C-B-C, dan beberapa oktahedra yang lebih kecil (B₆) juga ada (lihat artikel boron karbida untuk analisis struktural). Polimer berulang ditambah struktur semi-kristal boron karbida memberikan kekuatan struktural per berat yang besar. Ia digunakan dalam perisai tank, rompi antipeluru, dan banyak aplikasi struktural lainnya.

Kemampuan boron karbida untuk menyerap neutron tanpa membentuk radionuklida radionuklida berumur panjang (terutama ketika didoping dengan boron-10 ekstra) membuat bahan ini menarik untuk digunakan sebagai penyerap radiasi neutron yang timbul pada pembangkit listrik tenaga nuklir. Aplikasi nuklir boron karbida termasuk pelindung, batang kendali dan pelet penutup. Di dalam batang kendali, boron karbida sering dibuat menjadi bubuk, untuk meningkatkan luas permukaannya.

Senyawa kekerasan dan abrasif tinggi

Boron karbida dan bubuk boron nitrida kubik banyak digunakan sebagai bahan abrasif. Boron nitrida merupakan bahan isoelektronik terhadap karbon. Mirip dengan karbon, ia memiliki bentuk heksagonal (h-BN, seperti grafit lunak) dan kubik (c-BN, keras seperti intan). h-BN digunakan sebagai komponen dan pelumas suhu tinggi. c-BN, juga dikenal dengan nama komersial borazon, merupakan bahan abrasif yang unggul. Kekerasannya hanya sedikit lebih kecil, tetapi stabilitas kimianya lebih unggul, daripada intan. Heterointan (juga disebut BCN) merupakan senyawa boron mirip intan lainnya.

Metalurgi

Boron ditambahkan ke baja boron pada tingkat beberapa bagian per juta untuk meningkatkan kemampuan mengerasnya. Persentase yang lebih tinggi ditambahkan ke baja yang digunakan dalam industri nuklir karena kemampuan penyerapan neutron milik boron.

Boron juga dapat meningkatkan kekerasan permukaan baja dan paduan melalui pemboridasian. Selain itu borida logam digunakan untuk alat pelapis melalui pengendapan uap kimia atau pengendapan uap fisik. Implantasi ion boron ke dalam logam dan paduan, melalui implantasi ion atau pengendapan berkas ion, akan menghasilkan peningkatan ketahanan permukaan dan kekerasan mikro yang spektakuler. Pemaduan laser juga telah berhasil digunakan untuk tujuan yang sama. Borida-borida ini merupakan alternatif untuk alat berlapis inti, dan permukaan mereka memiliki sifat yang mirip dengan borida curah.

Misalnya, renium diborida dapat diproduksi pada tekanan sekitar, tetapi agak mahal karena adanya renium. Kekerasan ReB₂ menunjukkan anisotropi yang cukup besar karena struktur berlapis heksagonalnya. Nilainya sebanding dengan wolfram karbida, silikon karbida, titanium diborida, atau zirkonium diborida. Demikian pula, komposit AlMgB₁₄ + TiB₂ memiliki kekerasan dan ketahanan aus yang tinggi dan digunakan baik dalam bentuk curah atau sebagai pelapis untuk komponen yang terpapar suhu tinggi dan beban aus.

Formulasi detergen dan bahan pemutih

Boraks digunakan dalam berbagai produk cucian dan pembersih rumah tangga. Ia ini juga hadir dalam beberapa formula pemutih gigi.

Natrium perborat berfungsi sebagai sumber oksigen aktif dalam banyak detergen, detergen cucian, produk pembersih, dan pemutih cucian. Namun, terlepas dari namanya, pemutih cucian "Borateem" tidak lagi mengandung senyawa boron, tetapi menggunakan natrium perkarbonat sebagai bahan pemutih.

Insektisida

Asam borat digunakan sebagai insektisida, terutama terhadap semut, kutu, dan kecoa.

Semikonduktor

Boron adalah sebuah dopan yang berguna untuk semikonduktor seperti silikon, germanium, dan silikon karbida. Memiliki satu elektron valensi lebih sedikit daripada atom inang, ia menyumbangkan sebuah lubang yang menghasilkan konduktivitas tipe p. Metode pemasukan boron ke dalam semikonduktor adalah melalui difusi atom pada suhu tinggi. Proses ini menggunakan sumber boron padat (B₂O₃), cair (BBr₃), atau gas (B₂H₆ atau BF₃). Namun, setelah tahun 1970-an, ia sebagian besar digantikan oleh implantasi ion, yang sebagian besar bergantung pada BF₃ sebagai sumber boron. Gas boron triklorida juga merupakan bahan kimia yang penting dalam industri semikonduktor, namun bukan untuk doping, melainkan untuk etsa plasma logam dan oksida mereka. Trietilborana juga disuntikkan ke dalam reaktor pengendapan uap sebagai sumber boron.^{[butuh rujukan]} Contohnya adalah pengendapan plasma dari film karbon keras yang mengandung boron, film silikon nitrida–boron nitrida, dan untuk doping film intan dengan boron.

Magnet

Boron adalah salah satu komponen magnet neodimium (Nd₂Fe₁₄B), yang merupakan salah satu jenis magnet permanen terkuat. Magnet ini ditemukan pada berbagai perangkat elektromekanis dan elektronik, seperti sistem pencitraan medis pencitraan resonansi magnetik (magnetic resonance imaging, MRI), dalam motor dan aktuator yang kompak dan relatif kecil. Sebagai contoh, pemutar HDD (hard disk drive, cakram keras), CD (compact disc, cakram padat), dan DVD (digital versatile disk, cakram serbaguna digital) komputer mengandalkan motor magnet neodimium untuk menghasilkan daya putar yang kuat dalam paket yang sangat ringkas. Di dalam ponsel, magnet 'Neo' memberikan medan magnet yang memungkinkan pengeras suara kecil menghasilkan daya audio yang cukup besar.

Pelindung dan penyerap neutron dalam reaktor nuklir

Pelindung boron digunakan sebagai kontrol untuk reaktor nuklir, mengambil keuntungan dari penampangnya yang tinggi untuk menangkap neutron.

Dalam reaktor air bertekanan, konsentrasi variabel asam boronat dalam air pendingin digunakan sebagai racun neutron untuk mengompensasi variabel reaktivitas bahan bakar. Ketika batang baru dimasukkan, konsentrasi asam boronat akan maksimal, dan berkurang selama masa pakai.

Kegunaan nonmedis lainnya

• Karena nyala api hijaunya yang khas, boron amorf digunakan dalam suar piroteknik.
• Perekat berbasis amilum dan kasein mengandung natrium tetraborat dekahidrat (Na₂B₄O₇·10 H₂O)
• Beberapa sistem antikorosi mengandung boraks.
• Natrium borat digunakan sebagai fluks untuk menyolder perak dan emas dan dengan amonium klorida untuk mengelas logam besi. Mereka juga merupakan aditif penghambat api untuk plastik dan barang karet.
• Asam borat (juga dikenal sebagai asam ortoborat) H₃BO₃ digunakan dalam produksi fiberglas tekstil dan tampilan layar datar dan dalam banyak perekat berbasis PVAc serta PVOH.
• Trietilborana adalah zat yang menyalakan bahan bakar JP-7 dari mesin turbojet/ramjet Pratt & Whitney J58 yang menggerakkan Lockheed SR-71 Blackbird. Ia juga digunakan untuk menyalakan Mesin F-1 pada Roket Saturn V yang digunakan oleh program Apollo dan Skylab milik NASA dari tahun 1967 hingga 1973. Saat ini, SpaceX menggunakannya untuk menyalakan mesin pada roket Falcon 9 mereka. Trietilborana cocok untuk hal ini karena sifat piroforiknya, terutama dengan fakta bahwa ia terbakar dengan suhu yang sangat tinggi. Trietilborana adalah sebuah inisiator industri dalam reaksi radikal, di mana ia efektif bahkan pada suhu rendah.
• Borat digunakan sebagai pengawet kayu yang ramah lingkungan.

Aplikasi farmasi dan biologis

Asam borat memiliki sifat antiseptik, antijamur, dan antivirus, dan untuk alasan ini digunakan ia sebagai penjernih air dalam pengolahan air kolam renang. Larutan ringan asam borat telah digunakan sebagai antiseptik mata.

Bortezomib (dipasarkan sebagai Velcade dan Cytomib). Boron muncul sebagai unsur aktif dalam farmasi organik bortezomib, kelas obat baru yang disebut inhibitor proteasom, untuk pengobatan mieloma dan salah satu bentuk limfoma (saat ini sedang dalam uji coba eksperimental terhadap jenis limfoma lainnya). Atom boron dalam bortezomib mengikat situs katalitik proteasom 26S dengan afinitas dan spesifisitas yang tinggi.

• Sejumlah obat-obatan terboronasi potensial yang menggunakan boron-10, telah disiapkan untuk digunakan dalam terapi penangkapan neutron boron (boron neutron capture therapy, BNCT).
• Beberapa senyawa boron terlihat menjanjikan dalam mengobati artritis, meskipun belum ada dari mereka yang secara umum disetujui untuk tujuan tersebut.

Tavaborol (dipasarkan sebagai Kerydin) adalah sebuah inhibitor sintetase aminoasil tRNA yang digunakan untuk mengobati jamur kuku. Ia memperoleh persetujuan FDA pada Juli 2014.

Kimia dioksaborolana memungkinkan pelabelan fluorida radioaktif (¹⁸F) untuk antibodi atau sel darah merah, yang memungkinkan pencitraan tomografi emisi positron (positron emission tomography, PET) untuk kanker dan hemoragi, masing-masing. Sistem reporter Human-Derived, Genetic, Positron-emitting and Fluorescent (HD-GPF) menggunakan protein manusia, PSMA dan nonimunogenik, dan molekul kecil yang memancarkan positron (boron terikat ¹⁸F) dan fluoresensi untuk PET modalitas ganda serta pencitraan fluoresen sel yang dimodifikasi genom, misalnya kanker, CRISPR/Cas9, atau sel CAR T, di seluruh tikus. Molekul kecil modalitas ganda yang menargetkan PSMA telah diuji pada manusia dan menemukan lokasi kanker prostat primer dan metastatik, serta mendeteksi sel kanker tunggal di dalam margin jaringan.

Area penelitian

Magnesium diborida merupakan sebuah bahan superkonduktor yang penting dengan suhu transisi 39 K. Kabel MgB₂ diproduksi dengan proses bubuk-dalam-tabung dan diterapkan dalam magnet superkonduktor.

Boron amorf digunakan sebagai depresan titik lebur dalam paduan patri nikel-kromium.

Boron nitrida heksagonal membentuk lapisan tipis atom, yang telah digunakan untuk meningkatkan mobilitas elektron dalam perangkat grafena. Ia juga membentuk struktur nanotubular (BNNT), yang memiliki kekuatan tinggi, stabilitas kimia yang tinggi, dan konduktivitas termal yang tinggi, di antara daftar sifat yang diinginkan.

Boron merupakan nutrien yang penting bagi tanaman, diperlukan terutama untuk menjaga integritas dinding sel. Namun, konsentrasi tanah yang tinggi lebih besar dari 1,0 ppm akan menyebabkan nekrosis marginal dan ujung daun serta kinerja pertumbuhan keseluruhan menjadi buruk. Tingkat serendah 0,8 ppm menghasilkan gejala yang sama pada tanaman yang sangat sensitif terhadap boron di dalam tanah. Hampir semua tanaman, bahkan yang agak toleran terhadap boron tanah, akan menunjukkan setidaknya beberapa gejala keracunan boron ketika kandungan boron tanah lebih besar dari 1,8 ppm. Ketika kandungan ini melebihi 2,0 ppm, beberapa tanaman akan berkinerja baik dan beberapa mungkin tidak akan bertahan.

Diperkirakan bahwa boron memainkan beberapa peran penting pada hewan, termasuk manusia, tetapi peran fisiologis yang tepat masih kurang dipahami. Sebuah percobaan kecil pada manusia yang diterbitkan pada tahun 1987 melaporkan pada wanita pascamenopause pertama kali membuat defisiensi boron dan kemudian diisi dengan 3 mg/hari. Suplementasi boron secara nyata mengurangi ekskresi kalsium urin dan meningkatkan konsentrasi serum 17 beta-estradiol dan testosteron.

Institut Kedokteran A.S. belum mengonfirmasi bahwa boron adalah nutrien yang penting bagi manusia, jadi baik Angka Kecukupan Gizi (Recommended Dietary Allowance, RDA) maupun Asupan yang Memadai belum ditetapkan. Asupan makanan orang dewasa diperkirakan 0,9 hingga 1,4 mg/hari, dengan sekitar 90% diserap. Apa yang diserap sebagian besar diekskresikan dalam urin. Tingkat Asupan Atas yang Dapat Ditoleransi untuk orang dewasa adalah 20 mg/hari.

Pada tahun 2013, sebuah hipotesis menyatakan bahwa boron dan molibdenum mungkin mengkatalisasi produksi RNA di Mars dengan kehidupan yang diangkut ke Bumi melalui meteorit sekitar 3 miliar tahun yang lalu.

Ada beberapa antibiotik alami yang mengandung boron yang telah diketahui. Yang pertama ditemukan adalah boromisin, diisolasi dari streptomyces.

Distrofi endotel kongenital tipe 2, bentuk langka dari distrofi kornea, memiliki kaitan dengan mutasi pada gen SLC4A11 yang mengodekan pengangkut yang dilaporkan mengatur konsentrasi boron intraseluler.

Kuantifikasi analitis

Untuk penentuan kandungan boron dalam makanan atau bahan, metode kurkumin kolorimetris digunakan. Boron diubah menjadi asam borat atau borat dan pada reaksi dengan kurkumin dalam larutan asam, kompleks kelat boron berwarna merah, rososianin, terbentuk.

Masalah kesehatan dan toksisitas

Boron

Bahaya
Piktogram GHS
Keterangan bahaya GHS	{{{value}}}
Pernyataan bahaya GHS	H302, H412
Langkah perlindungan GHS	P264, P270, P273, P301+312, P501

Boron elemental, boron oksida, asam borat, borat, dan banyak senyawa organoboron relatif tidak beracun bagi manusia dan hewan (dengan toksisitas yang mirip dengan garam dapur). LD₅₀ (dosis di mana ada 50% kematian) untuk hewan adalah sekitar 6 g per kg berat badan. Zat dengan LD₅₀ di atas 2 g/kg dianggap tidak beracun. Asupan 4 g/hari asam borat dilaporkan tidak memiliki insiden, tetapi lebih dari ini dianggap beracun di lebih dari beberapa dosis. Asupan lebih dari 0,5 grams per hari selama 50 hari menyebabkan masalah pencernaan ringan dan masalah lain yang menunjukkan toksisitas. Suplementasi boron dalam makanan dapat membantu pertumbuhan tulang, penyembuhan luka, dan aktivitas antioksidan, dan jumlah boron yang tidak mencukupi dalam makanan dapat menyebabkan defesiensi boron.

Dosis medis tunggal 20 g of asam borat untuk terapi penangkapan neutron telah digunakan tanpa toksisitas yang tidak semestinya.

Asam borat lebih beracun bagi serangga daripada mamalia, dan secara rutin digunakan sebagai insektisida.

Borana (senyawa boron hidrogen) dan senyawa gas serupa cukup beracun. Seperti biasa, boron bukanlah unsur yang secara intrinsik beracun, tetapi toksisitas senyawa ini bergantung pada strukturnya (untuk contoh lain dari fenomena ini, lihat fosfina). Borana juga sangat mudah terbakar dan memerlukan penanganan khusus saat menanganinya, beberapa kombinasi borana dan senyawa lain sangat mudah meledak. Natrium borohidrida dapat menimbulkan bahaya kebakaran karena sifat pereduksinya dan pelepasan hidrogen saat kontak dengan asam. Boron halida bersifat korosif.

 

Boron diperlukan untuk pertumbuhan tanaman, tetapi kelebihan boron bersifat racun bagi tanaman, dan terjadi terutama di tanah asam. Ia muncul sebagai warna kuning yang muncul dari ujung daun ke dalam daun tertua dan bintik-bintik hitam pada daun barli, tetapi dapat disalahartikan dengan tekanan lain seperti kekurangan magnesium pada tanaman lain.