Sifat Kimia dan Fisika, Serta Fungsi dan Kegunaan Unsur Kimia Boron

Boron merupakan unsur kimia berjenis metalloid yang diberi simbol B dan nomor atom 5. Boron terkonsentrasi secara massif di perairan laut. Senyawa dari unsure kimia ini ditambang dalam bentuk boraks dan kernite. Saat ini Turki merupakan penghasil boron terbesar di dunia, diikuti oleh Amerika Serikat sebagai penghasil terbesar ke-2.

Boron umumnya digunakan dalam bentuk senyawa kimia nya. Sekitar separuh dari boron digunakan sebagai aditif dalam serat gelas boron yang mengandung fiberglass untuk bahan isolasi dan bahan pembuat struktur. Penggunaan terbesar berikutnya adalah pada polimer dan keramik berkekuatan tinggi, bahan pembentuk struktural yang ringan dan dan bahan tahan api. Kaca gelas pyrex yang terbuat dari borosilikat memiliki koefisien muai ruang yang rendah, membuat kaca jenis ini tahan terhadap perlakuan panas yang tiba-tiba, dan tahan untuk penggunaan pada suhu tinggi. Senyawa boron (borax) digunakan sebagai pupuk untuk pertanian, sedangkan natrium perborate digunakan sebagai pemutih. Sejumlah kecil boron digunakan sebagai dopan dalam semikonduktor, dan reagen antara dalam sintesis bahan kimia organik.

Dalam dunia biologi, seperti halnya garam meja, borat memiliki toksisitas rendah pada mamalia. Namun senyawa ini beracun bagi arthropoda, sehingga bisa digunakan sebagai insektisida. Asam borat bersifat anti-mikroba dan juga merupakan antibiotik alami. Boron sangat penting untuk kehidupan. Senyawa boron berperan dalam penguatan dinding sel dari semua tanaman, membuat boron dibutuhkan sebagai salah satu bagian dari gizi tanaman. Boron terlibat dalam metabolisme kalsium di kedua jenis mahluk hidup, tumbuhan dan hewan. Dalam jumlah yang sesuai, senyawa boron juga merupakan nutrisi penting bagi manusia, dan defisiensi boron menyebabkan terjadinya osteoporosis, dan juga beberapa penyakit lainnya.

Unsur kimia boron murni sangat sulit ditemukan dan dibuat. Sebagian besar dari studi “boron” melibatkan sampel yang mengandung sejumlah kecil karbon. Perilaku kimia boron menyerupai silikon dibanding aluminium. Kristal boron kebal terhadap bahan kimia dan tahan terhadap serangan asam fluorida atau klorida panas. Boron Kristal yang lebih halusKetika halus diserang perlahan-lahan oleh hidrogen peroksida pekat panas, asam nitrat pekat panas, asam sulfat panas atau campuran sulfat panas dan asam kromat.

Laju oksidasi unsur kimia boron tergantung pada kristalinitas, ukuran partikel, kemurnian, dan suhu. Boron tidak bereaksi dengan udara pada suhu kamar, tetapi pada suhu yang lebih tinggi unsure ini terbakar membentuk senyawa boron trioksida:

4 B + 3 O2 → 2 B2O3

Unsur boron murni terhalogenasi oleh gas-gas halogen, ,membentuk senyawa trihalida. Contoh persamaan berikut memperlihatkan reaksi kimia antara gas brom (Cl2) dan unsur kimia boron.

2 B + 3 Br2 → 2 BBr3

Namun senyawa boron triklorida lebih mudah dibentuk melalui reaksi antara gas klor dengan senyawa oksida boron.

Sifat Kimia dan Fisika Unsur Kimia Boron

Nama dan symbol Unsur Kimia  : Boron (B)

Warna Unsur Boron Murni          : Hitam Kecoklatan

Nomor Atom                                : 5

Perioda                                         : 2

Golongan                                      : III A

Jenis Unsur Kimia                        : Metalloid

Konfigurasi Elektron                    : [He] 2s2, 2p1

Bilangan Oksidasi                         : +3, +2, +1, −1, −5

Fase                                               : Padat

Massa Jenis                                  : 2.08 g/cm3

Senyawa-Senyawa Kimia Boron

Dalam senyawa yang paling familiar, boron memiliki keadaan oksidasi formal III. Ini termasuk oksida, sulfida, nitrida, dan halida. Borax adalah senyawa oksida boron yang paling sering ditemukan.

Senyawa logam-boron biner membuat boron memiliki bilangan oksidasi negatif. Sebagai contoh senyawa magnesium diboride (MgB2), dimana pada senyawa ini, setiap atom boron memiliki bilangan oksidasi -1, dan bilangan oksidasi magnesium +2. Senyawa ini digunakan sebagai superkonduktor pada suhu tinggi.

Beberapa senyawa borida logam digunakan untuk aplikasi khusus sebagai bahan keras untuk alat pemotong. Seringkali boron di borida memiliki oksidasi pecahan, seperti -1/3 kalsium Hexaborida (CaB6).

Dari perspektif struktural, senyawa kimia boron yang paling khas adalah hidrida. Termasuk dalam seri ini adalah senyawa kluster dodecaborate (B12H122-), decaborane (B10H14), dan carboranes seperti C2B10H12.

Penggunaan Boron Pada Industri dan Peralatan

Hampir semua batuan boron yang ditambang dibuat menjadi asam borat dan natrium tetraborat pentahidrat (borax). Penggunaan lainnya untuk produksi kaca dan keramik. Penggunaan senyawa boron terbesar (sekitar 46% dari pengguna akhir) adalah industri yang memproduksi serat kaca fiberglas untuk material pembentuk struktur dan isolasi. Boron yang dicampurkan ke serat kaca berupa senyawa boraks pentahidrat atau boron oksida. Penggunaan boron sebagai aditif pada proses pembuatan bahan fiberglas dimaksudkan untuk menambah kekuatan atau kualitas fluks dari serat kaca. 10 persen dari produksi boron lainnya digunakan untuk pembuatan kaca borosilikat, yaitu kaca yang umum disebut dengan kaca ‘pyrex’. Sekitar 15% dari konsumsi boron global digunakan dalam [industri pembuatan keramik dan bahan-bahan super-keras lainnya. Pertanian mengkonsumsi 11% dari produksi boron global, sementara industri produsen pemutih dan deterjen mengkonsumsi sekitar 6%.

Beberapa penggunaan boron untuk industri dan campuran untuk beberapa peralatan dipaparkan pada bagian berikut :

  • Elemental Fiber Boron

Serat boron (filamen boron) memiliki kekuatan yang tinggi dan ringan, digunakan sebagai material untuk pembuat struktur komposit pesawat-pesawat terbang modern. Bahan ini juga diproduksi terbatas untuk peralatan olahraga golf dan alat pancing. Serat boron diproduksi dengan cara deposisi uap kimia boron pada filamen tungsten.

Serat boron dan pegas boron berukuran mikron diproduksi melalui deposisi uap kimia yang dibantu laser. Tembakan sinar laser yang terfokus memungkinkan untuk menghasilkan struktur heliks yang lebih kompleks. Struktur yang dibuat memiliki sifat mekanik yang baik (modulus elastisitas 450 GPa, regangan fraktur 3,7%, stress fraktur  17 GPa) dan dapat diterapkan sebagai penguat keramik atau dalam sistem mikromekanika.

  • Fiberglass Boron

Fiberglass adalah polimer yang diperkuat serat, terbuat dari plastik yang diperkuat oleh serat kaca, yang biasanya ditenun menjadi tikar. Serat kaca yang digunakan dalam material terbuat dari berbagai jenis kaca, yang tergantung pada penggunaan fiberglass tersebut. Kaca mengandung silika atau silikat, dengan jumlah yang bervariasi dari campuran oksida kalsium, magnesium, dan kadang-kadang boron. Boron yang digunakan sebagai borosilikat bisa berasal dari senyawa boraks atau pun boron oksida, dan ditambahkan untuk meningkatkan kekuatan kaca, atau sebagai bahan pelarut untuk menurunkan suhu leleh silika.Tidak semua fiberglass mengandung boron, tapi pada skala global, sebagian besar fiberglass yang digunakan mengandung boron sebagai bahan kimia tambahan. Karena bermacam-macam penggunaan fiberglass dalam konstruksi dan isolasi, fiberglass yang mengandung boron mengkonsumsi hampir setengah dari produksi boron dunia, dan merupakan pasar komersial boron terbesar saat ini.

  • Kaca Borosilikat (Kaca Pyrex)

Kaca pyrex (kaca borosilikat) biasanya memiliki komposisi 12-15% B2O3, 80% SiO2, dan 2% Al2O3. Campuran kaca dengan boron mampu menurunkan efek koefisien ekspansi termal dan memberikan ketahanan yang baik terhadap thermal shock. Kaca jenis ini digunakan sebagai peralatan-peralatan laboratorium yang terbuat dari kaca, dan juga digunakan sebagai panci untuk memasak sayur dan makanan-makanan basah.

  • Boron Sebagai Pelapis Logam

Borida logam digunakan untuk pelapis peralatan pertukangan. Pelapisan dilakukan dengan cara deposisi uap secara kimia atau fisika. Implantasi ion boron dalam logam dan paduan logam dilakukan dengan cara implantasi ion atau deposisi sinar ion, menghasilkan peningkatan yang luar biasa pada kekerasan permukaan logam yang dilapisi. Senyawa borida merupakan salah satu alternatif untuk mengganti intan sebagai pelapis dalam proses pembuatan alat pertukangan, dimana permukaan yang dilapisi memiliki sifat dan kekerasan yang mirip dengan peralatan yang dilapisi oleh intan.

  • Deterjen dan Bahan Pemutih Pakaian

Boraks digunakan sebagai campuran dalam berbagai produk laundry rumah tangga dan pembersih, termasuk sabun tangan bubuk. Senyawa ini juga digunakan dalam beberapa formula pemutih pada pasta gigi. Sodium perborate berfungsi sebagai sumber oksigen aktif di banyak jenis deterjen, produk pembersih, dan pemutih pakaian.

  • Insektisida

Asam borat digunakan sebagai insektisida ringan, terutama melawan semut, kutu, dan kecoak.

  • Semikonduktor

Boron merupakan dopan yang  berguna untuk semikonduktor seperti silikon, germanium, dan silikon karbida. Memiliki satu elektron valensi yang kurang dari atom tuan rumah, boron menyumbangkan sebuah lubang yang mengakibatkan konduktivitas jenis-p. Metode lama memasukkan boron dalam semikonduktor melalui difusi atom pada suhu tinggi. Proses ini bisa menggunakan senyawa boron padat (B2O3), cair (BBr3), atau gas (B2H6 atau BF3).

Namun setelah tahun 1970-an metode lama digantikan oleh implantasi ion, yang sebagian besar bergantung pada BF3 sebagai sumber boron. Gas boron triklorida juga merupakan bahan kimia penting dalam industri semikonduktor, namun tidak digunakan untuk doping, melainkan untuk mengetsa plasma dari logam dan oksidanya.

  • Magnet

Boron merupakan salah satu unsu kimia pembentuk magnet neodymium (Nd2Fe14B), yang termasuk jenis magnet permanen terkuat di masa ini. Magnet neodymium digunakan dalam berbagai perangkat elektromekanis dan elektronik, seperti magnetic resonance imaging (MRI) sistem pencitraan medis, HDD komputer (hard disk drive), CD (compact disk) dan DVD (Digital Versatile Disk) . Penggerak (drive) mengandalkan motor magnet neodymium untuk memberikan daya rotary intens dalam mesinnnya. Penggunaan neodymium sebagai magnet ponsel memberikan medan magnet yang memungkinkan speaker kecil memberikan daya audio yang cukup besar.

  • Farmasi

Asam borat memiliki sifat antiseptik, anti jamur, dan anti virus. Atas sifat-sifat tersebut, asam borat banyak digunakan sebagai clarifier air di kolam renang dan kolam pemurnian air. Larutan asam borat dengan konsentrasi sedang sering dipakai sebagai antiseptik mata (borwater).

Boron Untuk Pertanian

Boron merupakan unsur hara esensial, diperlukan terutama untuk menjaga integritas dinding sel dari tanaman. Namun, konsentrasi boron di dalam tanah yang lebih besar dari 1,0 ppm menyebabkan tanaman menjadi marginal dan mengakibatkan kinerja pertumbuhan tanaman yang buruk. Tingkat kandungan boron serendah 0,8 ppm di dalam tanah juga menghasilkan gejala yang sama pada tanaman yang sangat sensitif terhadap boron. Hampir semua tanaman, bahkan pada tanaman yang relatif toleran terhadap boron, akan menunjukkan setidaknya beberapa gejala keracunan jika konsentrasi boron di dalam tanah lebih besar dari 1,8 ppm. Kandungan boron di atas 2,0 ppm di dalam tanah menyebabkan beberapa jenis tanaman mungkin tidak mampu untuk bertahan hidup. Kandungan boronyang melebihi 200 ppm di dalam tanah menyebabkan hampir semua jenis tanaman akan mati.

Manfaat Boron Untuk Kesehatan

Boron ditemukan pada semua makanan jenis nabati. Boron pun mempunyai peranan biokimia penting pada hewan dan manusia. Departemen Pertanian Amerika Serikat melakukan percobaan di mana wanita menopause mengonsumsil 3 mg boron sehari. Hasil penelitian menunjukkan bahwa tambahan boron mengurangi hingga 44% ekskresi kalsium, dan mengaktifkan estrogen dan vitamin D di dalam tubuh,. Efek ini menunjukkan peran boron dalam perlawanan terhadap osteoporosis. Departemen Kesehatan Nasional Amerika SerikatAS menyatakan bahwa “Jumlah asupan boron harian dalam diet manusia normal berkisar 2,1-4,3 mg boron / hari”.

Boron digunakan untuk membangun tulang yang kuat, sebagai stimulan untuk membangun otot dan meningkatkan kadar testosteron, dan koordinasi otot. Kenyataan ini dimanfaatkan oleh atlet dalam pembangunan tubuh dan otot.. Namun meskipun beberapa atlet angkat besi menggunakan suplemen boron untuk meningkatkan kadar testosteron mereka, belum ada bukti konkret atau penjelasan dari mekanisme yang membantu untuk membuat mereka lebih berhasil.  Boron juga membantu dalam metabolisme mineral yang terlibat dalam perkembangan tulang seperti kalsium, magnesium dan tembaga. Selanjutnya, boron mempengaruhi berbagai hormon, termasuk estrogen dan testosteron, yang juga berkaitan dengan kesehatan keseluruhan dari tulang tubuh.

Fungsi otak dan Kinerja Kognitif: Penelitian telah menunjukkan bahwa boron dapat meningkatkan fungsi otak, koordinasi mata-tangan, memori jangka pendek. dan untuk meningkatkan kemampuan berpikir

Zat ini memainkan peran yang sangat penting dalam meminimalkan risiko osteoporosis dan arthritis. Boron merupakan pilihan pengobatan yang berhasil untuk arthritis dan di lebih dari 95% kasus, terjadi peningkatan yang signifikan dalam hal integrasi efektif kalsium ke dalam tulang rawan dan tulang. Dengan bertambahnya usia, tulang mungkin menjadi lemah dan keropos, dan boron dapat membendung kerusakan ini dengan memastikan efektifitas pemakaian kalsium di dalam tulang.

Perempuan kadang-kadang menggunakan kapsul yang mengandung asam borat, bentuk paling umum dari boron, untuk mengobati infeksi ragi pada vagina. Penggunaan untuk vagina sebaiknya mengacu pada ketentuan berikut:

  • Untuk infeksi vagina: 600 mg serbuk asam borat sekali atau dua kali sehari.
  • Untuk pencegahan berulang terhadap infeksi Candida (jamur) : 600 mg dua kali seminggu.

Asam borat juga digunakan untuk mencegah dan mengobati infeksi pada kulit, dan digunakan sebagai obat untuk pencuci mata (borwater). Boron juga sangat mengurangi kondisi alergi dan peradangan yang biasanya terkait dengan rheumatoid arthritis.

Boron meningkatkan tingkat hormon seks alami di dalam tubuh, sehingga mengurangi kebutuhan untuk terapi penggantian hormon atau solusi farmasi lainnya.

Perkembangan embrio: Boron tampaknya menjadi penting untuk reproduksi dan perkembangan janin, meskipun tidak banyak informasi yang tersedia mengenai sifat-sifat ini, dan penelitian sedang berlangsung.

Mencegah Post-menopause Osteoporosis: Boron dapat meringankan gejala seperti hot flashes dan berkeringat di malam hari yang biasanya dikaitkan dengan menopause, dan memastikan bahwa tingkat mineral tetap pada tingkat yang tepat, karena wanita pasca-menopause sering menderita ketidakseimbangan hormon yang dapat mempengaruhi banyak sistem penting di dalam tubuh. Boron juga dapat meningkatkan produksi estrogen pada wanita menopause, dan dapat membawa kembali gairah seks mereka dalam beberapa hari pengobatan.

Terapi Kanker: Neutron dari Boron menangkap senyawa kimia digunakan untuk terapi kanker dan dalam pengembangan enzim inhibitor yang kuat. senyawa boron juga digunakan sebagai meniru antibodi yang dapat dengan mudah mengidentifikasi sakarida penting secara biologis.

Mencegah Penggumpalan Darah: Boron dapat mempengaruhi beberapa faktor pembekuan darah dalam tubuh. Namun, autentikasi penelitian perlu dilakukan untuk mengotentikasi temuan ini, yang akan membuat boron menjadi sekutu utama dalam perang melawan penyakit jantung.

Menurunkan Tingkat Plasma Lipid : Boron membantu mengurangi akumulasi lipid dan memungkinkan penghapusan kolesterol melalui berbagai cara, sehingga mengurangi kemungkinan terkena kondisi seperti atherosclerosis dan pembekuan darah, dan melindungi tubuh terhadap stroke dan serangan jantung.

Inhibitor Enzim : Boron mungkin menghambat pembentukan beberapa enzim berbahaya, sementara dalam waktu yang bersamaan bertindak sebagai co-faktor untuk reaksi enzimatik menguntungkan lainnya.

Dosis penggunaan boron sebagai asupan yang telah diteliti secara ilmiah sebagai berikut :

Tidak ada rekomendasi asupan harian (Recommended Daily Allowance / RDA) untuk asupan minimum dan maksium boron karena peran biologis penting nya terhadap tubuh belum diidentifikasi secara sempurna. Orang mengkonsumsi boron secara bervariasi tergantung pada diet mereka. The Tolerable Upper Intake /UL (dosis asupan maksimum yang belum menimbulkan efek bahaya di dalam tubuh), adalah 20 mg per hari untuk orang dewasa dan wanita hamil atau menyusui lebih dari 19 tahun. Untuk remaja 14 sampai 18 tahun dan wanita hamil atau menyusui 14 sampai 18 tahun, UL adalah 17 mg per hari. Untuk anak-anak berusia 9 sampai 13 tahun, UL adalah 11 mg per hari; anak-anak berusia 4 sampai 8 tahun, 6 mg per hari; dan anak-anak berusia 1 sampai 3 tahun, 3 mg per hari. Sebuah UL belum ditetapkan untuk bayi.

Toksisitas Boron

Unsur metalloid Boron, boron oksida, asam borat, borat (borax), dan banyak senyawa organoboron tidak beracun bagi manusia dan hewan (dengan toksisitas mirip dengan garam meja). LD50 (dosis di mana ada kematian 50%) untuk hewan adalah sekitar 6 g per kg berat badan. Zat dengan LD50 di atas 2 g dianggap tidak beracun. Dosis yang mematikan minimum untuk manusia belum ditetapkan. Asupan dari 4 g / hari asam borat dilaporkan tanpa insiden, tapi lebih dari ini dianggap beracun di lebih dari beberapa dosis. Asupan yang melebihi dari 0,5 gram per hari selama 50 hari menyebabkan pencernaan ringan dan masalah toksisitas sugestif lainnya.

Menkomnsumsi boron dalam jumlah berlebih menimbulkan gejala mual, muntah, kelemahan, dan dermatitis. Dalam beberapa kasus, over dosis bisa menyebabkan kelainan tulang. Biasanya boron mudah diserap dan dikeluarkan melalui urin. Namun pada orang dengan masalah ginjal, boron mungkin menumpuk di jantung, ginjal, otak dan jaringan tubuh lainnya. Oleh karena itu, penggunaan boron sebagai suplemen perlu dibatasi sesuai dengan dosisnya.

Boron beresiko dikonsumsi oleh penderita penyakit ginjal atau orang yang bermasalah dengan fungsi ginjal. Ginjal bekerja berat untuk mengeluarkan cairan boron ke dalam urine, oleh karena itu suplemen dari senyawa boron sangat tidak cocok untuk penderita segala varian dari penyakit ini.

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *

Comment moderation is enabled. Your comment may take some time to appear.