Borati

Borati è in primo luogo il nome degli ossoanioni derivati dall'acido borico H₃BO₃. Più in generale sono chiamati borati anche tutti i composti chimici che contengono anioni borati; dal punto di vista strutturale si basano su unità trigonali planari [BO₃]^3– o su unità tetraedriche [BO₄]^5–. Gli anioni possono contenere un solo atomo di boro, o più atomi di boro collegati da ponti ad ossigeno, con strutture lineari o cicliche, fino ad arrivare a polimeri infiniti e strutture reticolari di tipo vetroso. I borati si trovano comunemente nei minerali borati e nei borosilicati.

Strutture

Alcune strutture di ioni borato sono illustrate in figura, e si riferiscono a quelle osservate in composti anidri; i borati di origene naturale sono quasi sempre idratati, complicando ulteriormente la situazione. Si può notare come la sola stechiometria non sia di alcuna utilità per dedurre la struttura di queste specie.

Monoborati

Strutture di alcuni anioni borato

Nei casi più comuni i monoborati contengono l'anione trigonale planare [BO₃]^3–. Composti di questo tipo si riscontrano in Natura in vari minerali tra i quali nördenskiöldite CaSn^IV(BO₃)₂ e kotoite Mg₃(BO₃)₂. Sono numerosi anche i composti sintetici, detti ortoborati; alcuni esempi sono Li₃BO₃, Co₃(BO₃)₂ e Ln(BO₃) (Ln = lantanoide).

I monoborati contenenti lo ione tetraedrico [BO₄]^5– sono poco comuni; alcuni esempi sono Ta^VBO₄ e il minerale schiavinatoite (Nb,Ta)BO₄. L'anione protonato tetraidrossoborato [B(OH)₄]^– si trova invece in vari sali come LiB(OH)₄ e in minerali come la bandylite CuB(OH)₄Cl.

Oligomeri

Più anioni [BO₃]^3– possono unirsi dando luogo a varie strutture. Nei diborati è presente l'anione [B₂O₅]^4– che si osserva in composti come Co^II₂B₂O₅ o minerali come la suanite Mg₂B₂O₅. I metaborati tipo NaBO₂ (metaborato di sodio) o KBO₂ (metaborato di potassio) hanno in realtà formula tipo Na₃B₃O₆ e contengono anioni ciclici con tre atomi di boro, [B₃O₆]^3–.

L'unione di due unità tetraedriche BO₄ si osserva nell'anione [B₂O(OH)₆]^2–, presente nel minerale pinnoite Mg[B₂O(OH)₆], e nel perossoanione ciclico [B₂(O₂)₂(OH)₄]^2– presente in NaBO₃•4H₂O. Questa è la formula minima del perborato di sodio, che in realtà ha struttura Na₂[B₂(O₂)₂(OH)₄]•6H₂O.

Esistono anche strutture che comprendono sia unità planari BO₃ che unità tetraedriche BO₄. L'anione ciclico [B₃O₃(OH)₅]^2– comprende due unità tetraedriche e una planare, e si osserva nel minerale meyerhofferite Ca[B₃O₃(OH)₅]•H₂O. Lo spiroanione [B₅O₆(OH)₆]^3– è presente nel minerale ulexite NaCa[B₅O₆(OH)₆]•5H₂O. Un caso molto importante è quello del borace, normalmente formulato come Na₂B₄O₇•10H₂O, che in realtà contiene lo ione tetraborato [B₄O₅(OH)₄]^2– e quindi andrebbe formulato come Na[B₄O₅(OH)₄]•8H₂O.

Polimeri

Unità planari BO₃ si possono unire formando catene infinite di ioni [(BO₂)^–]_n, come si osserva in Ca(BO₂)₂. Le unità BO₃ formano invece un reticolo tridimensionale nella tormalina, un minerale borosilicato, e nel B₂O₃ vetroso.

Unità tetraedriche BO₄ possono dar luogo a varie strutture polimeriche; esempi sono il fosfato di boro BPO₄, composto covalente isostrutturale con SiO₂, e i minerali datolite CaB(OH)SiO₄ e reedmergnerite NaBSi₃O₈.

Bibliografia

• (EN) N. N. Greenwood e A. Earnshaw, Chemistry of the elements, 2ª ed., Oxford, Butterworth-Heinemann, 1997, ISBN 0-7506-3365-4.
• (DE) A. F. Holleman e N. Wiberg, Lehrbuch der Anorganischen Chemie, Berlino, Walter de Gruyter, 2007, ISBN 978-3-11-017770-1.
• (EN) D. A. Keszler, Borates: Solid-state Chemistry, in Encyclopedia of Inorganic Chemistry, 2ª ed., John Wiley & Sons, 2006, DOI:10.1002/0470862106.ia022, ISBN 978-0-470-86210-0.

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Collegamenti esterni

• (EN) borate, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.

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