Boro

Il boro è un elemento chimico con il simbolo B e il numero atomico 5. Prodotto interamente dalla spallazione dei raggi cosmici e dalle supernove e non dalla nucleosintesi stellare, è un elemento a bassa abbondanza nel sistema solare e nella crosta terrestre. Il boro è concentrato sulla Terra dalla solubilità dell’acqua dei suoi composti naturali più comuni, i minerali di borato. Questi sono estratti industrialmente come evaporiti, come borace e kernite. I più grandi depositi di boro conosciuti sono in Turchia, il più grande produttore di minerali di boro.

Il boro elementare è un metalloide che si trova in piccole quantità nei meteoroidi, ma il boro non legato chimicamente non si trova in natura sulla Terra. Industrialmente, il boro molto puro è prodotto con difficoltà a causa della contaminazione refrattaria da carbonio o altri elementi. Esistono diversi allotropi di boro: il boro amorfo è una polvere marrone; il boro cristallino è da argenteo a nero, estremamente duro (circa 9,5 sulla scala Mohs), e un povero conduttore elettrico a temperatura ambiente. L’uso primario del boro elementare è come filamenti di boro con applicazioni simili alle fibre di carbonio in alcuni materiali ad alta resistenza.

Il boro è usato principalmente in composti chimici. Circa la metà di tutto il boro consumato globalmente è un additivo in fibra di vetro per l’isolamento e i materiali strutturali. Il successivo impiego principale è nei polimeri e nelle ceramiche in materiali strutturali e refrattari leggeri e ad alta resistenza. Il vetro borosilicato è desiderato per la sua maggiore resistenza e resistenza agli shock termici rispetto al normale vetro di calce sodata. Il boro come perborato di sodio è usato come candeggina. Una piccola quantità di boro è usato come dopante nei semiconduttori, e reagenti intermedi nella sintesi di prodotti chimici organici fini. Alcuni prodotti farmaceutici organici contenenti boro sono utilizzati o sono in studio. Il boro naturale è composto da due isotopi stabili, uno dei quali (boro 10) ha una serie di usi come agente di cattura dei neutroni.

In biologia, i borati hanno una bassa tossicità nei mammiferi (simile al sale da cucina), ma sono più tossici per gli artropodi e sono usati come insetticidi. L’acido borico è leggermente antimicrobico e sono noti diversi antibiotici organici naturali contenenti boro. Il boro è un nutriente essenziale per le piante e i composti di boro come il borace e l’acido borico sono usati come fertilizzanti in agricoltura, anche se è richiesto solo in piccole quantità, con l’eccesso è tossico. I composti del boro svolgono un ruolo di rafforzamento delle pareti cellulari di tutte le piante. Non c'è un consenso sul fatto che il boro sia un nutriente essenziale per i mammiferi, compresi gli esseri umani, anche se ci sono prove che supporta la salute delle ossa.

Storia

La parola boro è stata coniata dal borace, il minerale da cui è stato isolato, per analogia con il carbonio, che assomiglia chimicamente al boro.

Il borace, la sua forma minerale allora nota come tincaro, gli smalti furono usati in Cina a partire dal 300 d.C., e alcuni boraci grezzi raggiunsero l’Occidente, dove l’alchimista perso-arabo Jābir ibn Hayyān lo menzionò apparentemente nel 700 d.C. Marco Polo riportò alcuni smalti in Italia nel XIII secolo. Agricola, intorno al 1600, riferisce l’uso del borace come flusso nella metallurgia. Nel 1777 l’acido borico fu riconosciuto nelle sorgenti termali (soffioni) vicino a Firenze, in Italia, e divenne noto come sal sedativum, con usi prevalentemente medici. Il minerale raro è chiamato sassolite, che si trova a Sasso, Italia. Il Sasso fu la principale fonte di borace europeo dal 1827 al 1872, quando le fonti americane lo sostituirono. I composti del boro furono usati relativamente raramente fino alla fine del 1800, quando la Pacific Coast Borax Company di Francis Marion Smith, la società di borace della costa del Pacifico, li rese popolari e li produsse in volume a basso costo.

Il boro non fu riconosciuto come elemento fino a quando non fu isolato da Sir Humphry Davy e da Joseph Louis Gay-Lussac e Louis Jacques Thénard. Nel 1808 Davy osservò che la corrente elettrica inviata attraverso una soluzione di borati produceva un precipitato marrone su uno degli elettrodi. Nei suoi esperimenti successivi utilizzò il potassio per ridurre l’acido borico invece dell’elettrolisi. Produsse abbastanza boro da confermare un nuovo elemento e lo chiamò boracium. Gay-Lussac e Thénard usarono il ferro per ridurre l’acido borico ad alte temperature. Ossidando il boro con l’aria, hanno dimostrato che l’acido borico è un prodotto di ossidazione del boro. Jöns Jacob Berzelius identificò il boro come elemento nel 1824. Il boro puro fu probabilmente prodotto per la prima volta dal chimico americano Ezekiel Weintraub nel 1909.

Occorrenza naturale

Il boro è raro nell’Universo e nel sistema solare a causa della formazione di tracce nel Big Bang e nelle stelle. Si forma in piccole quantità nella nucleosintesi della spallazione dei raggi cosmici e può essere trovato non combinato in polvere cosmica e materiali meteoroidei.

Nell’ambiente ad alto contenuto di ossigeno della Terra, il boro si trova sempre completamente ossidato al borato. Il boro non appare sulla Terra in forma elementare. Tracce estremamente piccole di boro elementare sono state rilevate nel regolith lunare.

Sebbene il boro sia un elemento relativamente raro nella crosta terrestre, che rappresenta solo lo 0,001% della massa della crosta, può essere altamente concentrato dall’azione dell’acqua, in cui molti borati sono solubili. Si trova naturalmente combinato in composti come il borace e l’acido borico (a volte si trova nelle acque di sorgente vulcanica). Sono noti circa un centinaio di minerali di borato.

Il 5 settembre 2017, gli scienziati hanno riferito che il rover Curiosity ha rilevato il boro, un ingrediente essenziale per la vita sulla Terra, sul pianeta Marte. Tale scoperta, insieme alle precedenti scoperte che l’acqua potrebbe essere stata presente sull’antico Marte, supporta ulteriormente la possibile abitabilità precoce del Cratere di Gale su Marte.

Produzione

Fonti economicamente importanti di boro sono i minerali colemanite, rasorite (kernite), ulexite e tincal. Insieme costituiscono il 90% del minerale contenente boro estratto. I più grandi depositi globali di borace conosciuti, molti ancora non sfruttati, si trovano nella Turchia centrale e occidentale, comprese le province di Eskişehir, Kütahya e Balıkesir. Le riserve mondiali comprovate di estrazione del minerale di boro superano il miliardo di tonnellate, a fronte di una produzione annua di circa quattro milioni di tonnellate.

La Turchia e gli Stati Uniti sono i maggiori produttori di prodotti a base di boro. La Turchia produce circa la metà della domanda globale annuale, attraverso Eti Mine Works (in turco: Eti Maden İşletmeleri), un’azienda mineraria e chimica di proprietà statale turca che si concentra sui prodotti a base di boro. Essa detiene il monopolio governativo sull’estrazione di minerali di borato in Turchia, che possiede il 72% dei giacimenti conosciuti a livello mondiale. Nel 2012, ha detenuto una quota del 47% della produzione globale di minerali di borato, davanti al suo principale concorrente, Rio Tinto Group.

Quasi un quarto (23%) della produzione globale di boro proviene dalla singola miniera di borace di Rio Tinto (conosciuta anche come la miniera di boro degli Stati Uniti) 35°2′34.447″N 117°40′45.412″W vicino a Boron, California.

Tendenza del mercato

Il costo medio del boro cristallino è di 5 dollari al grammo. Il boro libero è usato principalmente nella produzione di fibre di boro, dove viene depositato per deposizione chimica di vapore su un nucleo di tungsteno (vedi sotto). Le fibre di boro sono utilizzate in applicazioni composite leggere, come i nastri ad alta resistenza. Questo uso è una frazione molto piccola dell’uso totale del boro. Il boro viene introdotto nei semiconduttori come composti di boro, mediante l’impianto ionico.

Il consumo globale stimato di boro (quasi interamente come composti di boro) è stato di circa 4 milioni di tonnellate di B2O3 nel 2012. Le capacità di estrazione e raffinazione del boro sono considerate adeguate a soddisfare i livelli di crescita previsti per il prossimo decennio.

La forma in cui il boro viene consumato è cambiata negli ultimi anni. L’uso di minerali come la colemanite è diminuito a seguito delle preoccupazioni sul contenuto di arsenico. I consumatori si sono orientati verso l’uso di borati raffinati e acido borico che hanno un contenuto di sostanze inquinanti inferiore.

La crescente domanda di acido borico ha indotto diversi produttori a investire in capacità supplementari. Lo stabilimento statale turco Eti Mine Works ha aperto un nuovo impianto di produzione di acido borico con una capacità produttiva di 100.000 tonnellate all’anno a Emet nel 2003. Rio Tinto Group ha aumentato la capacità del suo impianto di boro da 260.000 tonnellate all’anno nel 2003 a 310.000 tonnellate all’anno entro maggio 2005, con l’intenzione di portarla a 366.000 tonnellate all’anno nel 2006. I produttori cinesi di boro non sono stati in grado di soddisfare la domanda in rapida crescita di borati di alta qualità. Ciò ha portato ad un centuplicarsi delle importazioni di tetraborato di sodio (borace) tra il 2000 e il 2005 e ad un aumento delle importazioni di acido borico del 28% all’anno nello stesso periodo.

L’aumento della domanda globale è stato trainato da alti tassi di crescita nella produzione di articoli in fibra di vetro, vetroresina e borosilicato. Un rapido aumento della produzione di fibra di vetro rinforzata con boro in Asia ha compensato lo sviluppo della fibra di vetro rinforzata senza boro in Europa e negli Stati Uniti. I recenti aumenti dei prezzi dell’energia possono portare a un maggiore utilizzo della fibra di vetro isolante, con conseguente aumento del consumo di boro. Roskill Consulting Group prevede che la domanda mondiale di boro crescerà del 3,4% all’anno per raggiungere 21 milioni di tonnellate entro il 2010. La crescita maggiore della domanda è prevista in Asia, dove la domanda potrebbe aumentare in media del 5,7% all’anno.

Uso economico

Quasi tutto il minerale di boro estratto dalla Terra è destinato alla raffinazione in acido borico e tetraborato di sodio pentaidrato. Negli Stati Uniti, il 70% del boro è utilizzato per la produzione di vetro e ceramica. Il principale utilizzo su scala industriale globale dei composti di boro (circa il 46% dell’utilizzo finale) è nella produzione di fibra di vetro per le fibre di vetro isolanti e strutturali contenenti boro, soprattutto in Asia. Il boro viene aggiunto al vetro come pentaidrato di borace o ossido di boro, per influenzare la resistenza o le qualità di flussaggio delle fibre di vetro. Un altro 10% della produzione mondiale di boro è destinato al vetro borosilicato, utilizzato in vetreria ad alta resistenza. Circa il 15% del boro globale è usato nella ceramica di boro, compresi i materiali superduri discussi di seguito. L’agricoltura consuma l’11% della produzione globale di boro, e i candeggianti e i detergenti circa il 6%.

Fibra di boro elementare

Le fibre di boro (filamenti di boro) sono materiali leggeri e ad alta resistenza che vengono utilizzati principalmente per strutture aerospaziali avanzate come componenti di materiali compositi, nonché per beni di consumo e sportivi di produzione limitata come mazze da golf e canne da pesca. Le fibre possono essere prodotte per deposizione chimica di vapore di boro su un filamento di tungsteno.

Le fibre di boro e le molle di boro cristallino di dimensioni sub-millimetriche sono prodotte dalla deposizione chimica di vapore assistita da laser. La traslazione del raggio laser focalizzato permette la produzione di strutture elicoidali anche complesse. Tali strutture mostrano buone proprietà meccaniche (modulo elastico 450 GPa, deformazione da frattura 3,7%, sollecitazione da frattura 17 GPa) e possono essere applicate come rinforzo di ceramica o in sistemi micromeccanici.

Fibra di vetro boro

La fibra di vetro è un polimero rinforzato con fibre di plastica rinforzata da fibre di vetro, comunemente intrecciate in un tappetino. Le fibre di vetro utilizzate nel materiale sono fatte di vari tipi di vetro a seconda dell’uso della fibra di vetro. Questi vetri contengono tutti silice o silicato, con varie quantità di ossidi di calcio, magnesio e talvolta boro. Il boro è presente come borosilicato, borace o ossido di boro, e viene aggiunto per aumentare la resistenza del vetro, o come agente disossidante per diminuire la temperatura di fusione della silice, che è troppo alta per essere facilmente lavorata nella sua forma pura per fare fibre di vetro.

I vetri altamente borosi utilizzati nella vetroresina sono i vetri E (denominati per uso “elettrico”, ma ora la più comune vetroresina per uso generale). L’E-glass è un vetro allumino-borosilicato con meno dell’1% in peso di ossidi alcalini, utilizzato principalmente per le plastiche rinforzate con vetro. Altri comuni vetri ad alto contenuto di boro sono il vetro C, un vetro alcalino-calce con un alto contenuto di ossidi di boro, usato per le fibre di vetro in fiocco e l’isolamento, e il vetro D, un vetro borosilicato, chiamato per la sua bassa costante dielettrica).

Non tutte le fibre di vetro contengono boro, ma su scala globale, la maggior parte delle fibre di vetro utilizzate lo contiene. Poiché l’uso onnipresente della vetroresina nell’edilizia e nell’isolamento, le vetroresine contenenti boro consumano la metà della produzione globale di boro e rappresentano il mercato commerciale del boro più grande.

Vetro borosilicato

Il vetro borosilicato, che è tipicamente 12-15% B2O3, 80% SiO2, e 2% Al2O3, ha un basso coefficiente di espansione termica, che gli conferisce una buona resistenza agli shock termici. Il “Duran” di Schott AG e il Pyrex, marchio registrato di Owens-Corning, sono due marchi importanti per questo vetro, utilizzati sia per la vetreria da laboratorio che per le pentole e i prodotti da forno, soprattutto per questa resistenza. Ceramica al carburo di boro

Diversi composti di boro sono noti per la loro estrema durezza e durezza. Il carburo di boro è un materiale ceramico che si ottiene decomponendo B2O3 con carbonio in un forno elettrico:

2 B2O3 + 7 C → B4C + 6 CO

La struttura del carburo di boro è solo approssimativamente B4C, e mostra un chiaro esaurimento del carbonio da questo rapporto stechiometrico suggerito. Ciò è dovuto alla sua struttura molto complessa. La sostanza può essere vista con la formula empirica B12C3 (cioè con i dodecaedri B12 come motivo), ma con meno carbonio, poiché le unità C3 suggerite sono sostituite con catene C-B-C, e sono presenti anche alcuni ottaedri più piccoli (B6) (vedi l’articolo sul carburo di boro per l’analisi strutturale). Il polimero che si ripete più la struttura semicristallina del carburo di boro gli conferisce una grande resistenza strutturale per peso. Viene utilizzato nelle armature dei serbatoi, nei giubbotti antiproiettile e in numerose altre applicazioni strutturali.

La capacità del carburo di boro di assorbire i neutroni senza formare radionuclidi a lunga durata (specialmente se drogato con boro extra-10) rende il materiale attraente come assorbente per le radiazioni neutroniche che si formano nelle centrali nucleari. Le applicazioni nucleari del carburo di boro comprendono la schermatura, le barre di controllo e i pellet di spegnimento. All’interno delle barre di controllo, il carburo di boro è spesso polverizzato, per aumentare la sua superficie.

Metallurgia

Agli acciai al boro viene aggiunto il boro a livello di poche parti per milione per aumentare la temprabilità. Percentuali più elevate vengono aggiunte agli acciai utilizzati nell’industria nucleare a causa della capacità di assorbimento dei neutroni del boro.

Il boro può anche aumentare la durezza superficiale degli acciai e delle leghe attraverso il borurazione. Inoltre, i boruri metallici sono utilizzati per il rivestimento di utensili attraverso la deposizione chimica in fase di vapore o la deposizione fisica in fase di vapore. L’impianto di ioni di boro nei metalli e nelle leghe, attraverso l’impianto ionico o la deposizione di fascio ionico, provoca un aumento spettacolare della resistenza superficiale e della microdurezza. Anche la lega laser è stata utilizzata con successo per lo stesso scopo. Questi boruri sono un’alternativa agli utensili rivestiti di diamante e le loro superfici (trattate) hanno proprietà simili a quelle del boruro di massa.

Per esempio, il diboruro di renio può essere prodotto a pressioni ambientali, ma è piuttosto costoso a causa del renio. La durezza di ReB2 presenta una notevole anisotropia a causa della sua struttura a strati esagonali. Il suo valore è paragonabile a quello del carburo di tungsteno, del carburo di silicio, del diboruro di titanio o del diboruro di zirconio. Allo stesso modo, i compositi AlMgB14 + TiB2 possiedono un’elevata durezza e resistenza all’usura e sono utilizzati sia in forma sfusa che come rivestimenti per componenti esposti a temperature elevate e carichi di usura.

formulazioni di detergenti e agenti sbiancanti

Il borace è utilizzato in vari prodotti per il bucato e la pulizia della casa, tra cui il “20 Mule Team Borax”, il detersivo per bucato “20 Mule Team Borax” e il sapone in polvere per le mani “Boraxo”. È presente anche in alcune formule per lo sbiancamento dei denti.

Il perborato di sodio serve come fonte di ossigeno attivo in molti detergenti, detersivi per bucato, prodotti per la pulizia e candeggianti per bucato. Tuttavia, nonostante il suo nome, la candeggina per bucato “Borateem” non contiene più composti di boro, utilizzando invece il percarbonato di sodio come agente sbiancante. Insetticidi

L’acido borico è usato come insetticida, in particolare contro le formiche, le pulci e gli scarafaggi.

Semiconduttori

Il boro è un dopante utile per semiconduttori come il silicio, il germanio e il carburo di silicio. Avendo un elettrone di valenza in meno rispetto all’atomo ospite, dona un foro con conseguente conducibilità di tipo p. Il metodo tradizionale per introdurre il boro nei semiconduttori è la sua diffusione atomica ad alte temperature. Questo processo utilizza sorgenti di boro solido (B2O3), liquido (BBr3) o gassoso (B2H6 o BF3). Tuttavia, dopo gli anni ‘70, è stato per lo più sostituito dall’impianto ionico, che si basa principalmente sul BF3 come sorgente di boro. Il gas tricloruro di boro è anche un’importante sostanza chimica nell’industria dei semiconduttori, tuttavia non per il doping ma piuttosto per l’incisione al plasma dei metalli e dei loro ossidi. Il trietilborano è anche iniettato nei reattori di deposizione di vapore come fonte di boro. Esempi sono la deposizione al plasma di film di carbonio duro contenenti boro, film di nitruro di silicio-boro e per il doping di film di diamanti con boro.

Magneti

Il boro è un componente dei magneti al neodimio (Nd2Fe14B), che sono tra i più forti tipi di magneti permanenti. Questi magneti si trovano in una varietà di dispositivi elettromeccanici ed elettronici, come i sistemi di imaging medico a risonanza magnetica (MRI), in motori e attuatori compatti e relativamente piccoli. Ad esempio, gli HDD per computer (hard disk drive), i lettori CD (compact disk) e DVD (digital versatile disk) si affidano ai motori a magneti al neodimio per fornire un’intensa potenza di rotazione in un pacchetto straordinariamente compatto. Nei telefoni cellulari i magneti “Neo” forniscono il campo magnetico che permette a minuscoli altoparlanti di fornire un’apprezzabile potenza audio. Schermatura e assorbitore di neutroni nei reattori nucleari

La schermatura al boro è utilizzata come controllo per i reattori nucleari, sfruttando la sua elevata sezione trasversale per la cattura dei neutroni.

Nei reattori ad acqua pressurizzata una concentrazione variabile di acido boronico nell’acqua di raffreddamento viene utilizzata come veleno neutronico per compensare la reattività variabile del combustibile. Quando vengono inserite nuove barre la concentrazione di acido boronico è massima e si riduce durante la vita utile.

Altri usi non medici

  • A causa della sua caratteristica fiamma verde, il boro amorfo è usato nei razzi pirotecnici.
  • Gli adesivi a base di amido e caseina contengono tetraborato di sodio decaidrato (Na2B4O7-10 H2O)
  • Alcuni sistemi anticorrosione contengono borace.
  • I borati di sodio sono utilizzati come fondente per la saldatura di argento e oro e con cloruro di ammonio per la saldatura di metalli ferrosi. Sono anche additivi ignifughi per gli articoli in plastica e gomma.
  • L’acido borico (noto anche come acido ortoborico) H3BO3 è usato nella produzione di display in fibra di vetro tessile e a schermo piatto e in molti adesivi a base di PVAc e PVOH.
  • Il trietilborano è una sostanza che accende il carburante JP-7 dei motori a turbogetto/ramjet Pratt & Whitney J58 che alimentano il Blackbird Lockheed SR-71. È stato anche usato per accendere i motori F-1 del razzo Saturn V utilizzati dai programmi Apollo e Skylab della NASA dal 1967 al 1973. Oggi SpaceX lo usa per accendere i motori del loro razzo Falcon 9. Il trietilborano è adatto a questo scopo per le sue proprietà piroforiche, soprattutto per il fatto che brucia ad altissima temperatura. Il trietilborano è un iniziatore industriale nelle reazioni radicali, dove è efficace anche a basse temperature.
  • I borati sono usati come conservanti per il legno rispettosi dell’ambiente.

Applicazioni farmaceutiche e biologiche

L’acido borico ha proprietà antisettiche, antimicotiche e antivirali e per questi motivi viene applicato come chiarificante per il trattamento dell’acqua delle piscine. Come antisettico per gli occhi sono state usate soluzioni leggere di acido borico.

Bortezomib (commercializzato come Velcade e Cytomib). Il boro appare come elemento attivo nel suo primo farmaco organico approvato nel bortezomib farmaceutico, una nuova classe di farmaci chiamati inibitori del proteasoma, che sono attivi nel mieloma e in una forma di linfoma (è attualmente in prove sperimentali contro altri tipi di linfoma). L’atomo di boro nel bortezomib lega il sito catalitico del proteasoma 26S con elevata affinità e specificità.

  • Un certo numero di potenziali prodotti farmaceutici a base di boro che utilizzano il boro 10, sono stati preparati per l’uso nella terapia di cattura dei neutroni di boro (BNCT).
  • Alcuni composti a base di boro sono promettenti nel trattamento dell’artrite, anche se nessuno di essi è stato ancora generalmente approvato a tale scopo.

Tavaborolo (commercializzato come Kerydin) è un inibitore della sintetasi dell’Aminoacil tRNA che viene utilizzato per trattare i funghi delle unghie dei piedi. Ha ottenuto l’approvazione della FDA nel luglio 2014.

La chimica del diossaborolano permette l’etichettatura del fluoruro radioattivo (18F) degli anticorpi o dei globuli rossi, che permette la tomografia ad emissione di positroni (PET) per l’imaging del cancro e delle emorragie, rispettivamente. Un sistema di reporter di derivazione umana, genetica, ad emissione di positroni e fluorescente (HD-GPF) utilizza una proteina umana, PSMA e non immunogenica, e una piccola molecola ad emissione di positroni (18F legata al boro) e fluorescente per la PET a doppia modalità e l’imaging a fluorescenza di cellule modificate del genoma, ad esempio cancro, CRISPR/Cas9, o cellule T CAR, in un intero topo.

Biologia

Il boro è un nutriente essenziale per le piante, necessario soprattutto per mantenere l’integrità delle pareti cellulari. Tuttavia, elevate concentrazioni nel suolo superiori a 1,0 ppm portano a necrosi marginali e di punta nelle foglie, nonché a scarse prestazioni di crescita complessive. Livelli fino a 0,8 ppm producono questi stessi sintomi in piante particolarmente sensibili al boro nel terreno. Quasi tutte le piante, anche quelle un po’ tolleranti al boro del suolo, mostreranno almeno alcuni sintomi di tossicità del boro quando il contenuto di boro nel suolo è superiore a 1,8 ppm. Quando questo contenuto supera i 2,0 ppm, poche piante si comporteranno bene e alcune potrebbero non sopravvivere.

Si pensa che il boro svolga diversi ruoli essenziali negli animali, compresi gli esseri umani, ma l’esatto ruolo fisiologico è poco compreso. Un piccolo studio umano pubblicato nel 1987 ha riportato che le donne in menopausa hanno prima fatto una carenza di boro e poi si sono riempite di 3 mg/giorno. L’integrazione di boro ha ridotto notevolmente l’escrezione urinaria di calcio e ha elevato le concentrazioni sieriche di 17 beta-estradiolo e testosterone.

L’Istituto di Medicina degli Stati Uniti non ha confermato che il boro è un nutriente essenziale per gli esseri umani, quindi non è stata stabilita né una Recommended Dietary Allowance (RDA) né un’adeguata assunzione. L’assunzione alimentare degli adulti è stimata tra 0,9 e 1,4 mg/giorno, con circa il 90% di assorbimento. Ciò che viene assorbito è per lo più escreto nelle urine. Il livello di assunzione superiore tollerabile per gli adulti è di 20 mg/giorno.

Nel 2013, un’ipotesi suggeriva che era possibile che il boro e il molibdeno catalizzassero la produzione di RNA su Marte con la vita trasportata sulla Terra attraverso un meteorite circa 3 miliardi di anni fa.

Esistono diversi antibiotici naturali noti contenenti boro. Il primo trovato è stato la boromicina, isolata dagli streptomici.

La distrofia endoteliale congenita di tipo 2, una rara forma di distrofia corneale, è legata a mutazioni del gene SLC4A11 che codifica un trasportatore che, secondo quanto riferito, regola la concentrazione intracellulare del boro.

Quantificazione analitica

Per la determinazione del contenuto di boro negli alimenti o nei materiali si utilizza il metodo colorimetrico della curcumina. Il boro viene convertito in acido borico o borati e su reazione con la curcumina in soluzione acida si forma un complesso boro-chelato di colore rosso, la rosocianina.

Tossicità

Il boro elementare, l’ossido di boro, l’acido borico, i borati e molti composti organoboronici sono relativamente atossici per l’uomo e gli animali (con una tossicità simile a quella del sale da cucina). La LD50 (dose alla quale c'è il 50% di mortalità) per gli animali è di circa 6 g per kg di peso corporeo. Le sostanze con LD50 superiore a 2 g sono considerate atossiche. Un’assunzione di 4 g/giorno di acido borico è stata segnalata senza incidenti, ma più di questa è considerata tossica in più di poche dosi. Assunzioni superiori a 0,5 grammi al giorno per 50 giorni causano piccoli problemi digestivi e altri problemi di tossicità suggestivi. L’integrazione alimentare di boro può essere utile per la crescita ossea, la guarigione delle ferite e l’attività antiossidante, e una quantità insufficiente di boro nella dieta può causare una carenza di boro.

Singole dosi mediche di 20 g di acido borico per la terapia di cattura dei neutroni sono state utilizzate senza eccessiva tossicità.

L’acido borico è più tossico per gli insetti che per i mammiferi ed è usato di routine come insetticida.

I borani (composti dell’idrogeno boro) e composti gassosi simili sono abbastanza velenosi. Come al solito, non è un elemento intrinsecamente velenoso, ma la loro tossicità dipende dalla struttura. I borani sono anche altamente infiammabili e richiedono una particolare attenzione durante la manipolazione. La boroidruro di sodio presenta un pericolo di incendio a causa della sua natura riducente e della liberazione di idrogeno a contatto con l’acido. Gli alogenuri di boro sono corrosivi.

Il boro è necessario per la crescita delle piante, ma un eccesso di boro è tossico per le piante, e si verifica in particolare nel suolo acido. Si presenta come un ingiallimento dalla punta verso l’interno delle foglie più vecchie e macchie nere nelle foglie d’orzo, ma può essere confuso con altri stress come la carenza di magnesio in altre piante.