Il boro è un elemento chimico con numero atomico cinque e simbolo atomico B. Notevoli proprietà del boro includono la sua efficacia nella cattura dei neutroni e la conseguente efficacia di uno dei suoi isotopi come scudo alle radiazioni; la sua estrema durezza, resistenza alla trazione e durezza di diversi composti di boro; e l’esistenza di diversi allotropi e polimorfi del boro. È un metalloide con un peso atomico standard di 10.811. È solido a temperatura ambiente, con un punto di fusione di 3769°F (2349°K) e un punto di ebollizione di 7101°F (4200°K) a pressione atmosferica.
Le proprietà fisiche del boro dipendono dal suo allotropo. Gli allotropi sono diverse configurazioni dello stesso elemento, con gli atomi dell’elemento legati insieme in modi diversi. I principali allotropi del boro sono chiamati boro cristallino e boro amorfo. Il boro amorfo, costituito da cristalli di boro icosaedrici legati insieme casualmente senza una struttura complessiva più grande, assume la forma di una polvere marrone.
Il boro cristallino è nero ed estremamente duro. È diamagetico; in presenza di un campo magnetico, produce un proprio campo magnetico che si traduce in un effetto repellente. Il boro cristallino può essere organizzato in quattro diverse strutture cristalline principali, chiamate polimorfi. A partire da pressioni di circa 23,206,000 libbre-forza per pollice quadrato (circa 160 gigapascal), le proprietà del boro cambiano e diventa un superconduttore.
Il boro forma principalmente legami chimici covalenti e può formare reti molecolari stabili. È un membro della famiglia dell’alluminio, ma le proprietà del boro sono in realtà più vicine al silicio che all’alluminio. Il boro si trova più comunemente in natura nel composto tetraborato di sodio decaidrato, noto anche come borace. Il carburo di boro e il nitruro di boro cubico sono tra i materiali più duri conosciuti. Il boro è essenziale per la biochimica della vita vegetale e quantità di ultratracce sono utilizzate anche negli animali.
Il boro ha 13 isotopi noti, di cui due, 10B e 11B, sono stabili. Circa l’80% di tutto il boro naturale è 11B, con 10B che compone il resto. 10B è altamente efficace nel catturare neutroni termici e quindi è efficace come scudo contro le radiazioni. Gli altri nove isotopi conosciuti sono di breve durata, con emivite di millisecondi o anche meno.
Le proprietà del boro conferiscono all’elemento e ai suoi composti numerosi usi. La forza del boro lo rende prezioso nell’industria aerospaziale. Il carburo di boro e il nitruro di boro cubico sono utili come abrasivi industriali a causa della loro estrema durezza, e il carburo di boro è anche incorporato nei moderni giubbotti antiproiettile e veicoli blindati. I semiconduttori costituiti da sostanze come silicio, carburo di silicio e germanio sono drogati con boro. L’isotopo 10B di boro è utilizzato nelle barre di controllo e nei sistemi di arresto di emergenza della schermatura dei reattori nucleari ed è in fase di sperimentazione per l’uso in una forma di radioterapia chiamata terapia di cattura dei neutroni di boro per trattare i tumori della testa, del collo e del cervello.