Mineral Boron

Boron

Sumber Boron

Unsur ini tidak ditemukan di alam, tetapi timbul sebagai asam othorboric dan biasanya ditemukan dalam sumber mata air gunung berapi dan sebagai borates di dalam boron dan colemantie. Ulexite, mineral boron yang lain dianggap sebagai serat optik alami. Sumber-sumber penting boron adalah rasorite (kernite) dan tincal (bijih borax). Kedua bijih ini dapat ditemukan di gurun Mojave. Tincal merupakan sumber penting boron dari Mojave. Deposit borax yang banyak juga ditemukan di Turkey. Boron muncul secara alami sebagai campuran isotop ¹⁰B sebanyak 19.78% dan isotop ¹¹B 80.22%. Kristal boron murni dapat dipersiapkan dengan cara reduksi fase uap boron triklorida atau tribomida dengan hidrogen pada filamen yang dipanaskan dengan listrik. Boron yang tidak murni (amorphous boron) menyerupai bubuk hitam kecokletan dan dapat dipersiapkan dengna cara memanaskan boron trioksida dengan bubuk magnesium. Boron dengan kemurnian 99.9999% telah diproduksi dan tersedia secara komersil. Boron bukan konduktor listrik yang bagus pada suhu ruangan, tetapi pada suhu yang lebih tinggi.
Boron yang telah dimurnikan adalah padatan hitam dengan kilap logam. Sel satuan kristal boron mengandung 12, 50, atau 105 atom boron, dan satuan struktural ikosahedral B₁₂ terikat satu sama lain dengan ikatan 2 pusat 2 elektron (2c-2e) dan 3 pusat 2 elektron (3c-2e) (ikatan tuna elektron) antar atom boron (Gambar 4.1). Boron bersifat sangat keras dan menunjukkan sifat semikonduktor.

STRUKTUR KIMIA

Kimia boran (boron hidrida) dimulai dengan riset oleh A. Stock yang dilaporkan pada periode 1912-1936. Walaupun boron terletak sebelum karbon dalam sistem periodik, hidrida boron sangat berbeda dari hidrokarbon. Struktur boron hidrida khususnya sangat tidak sesuai dengan harapan dan hanya dapat dijelaskan dengan konsep baru dalam ikatan kimia.  Untuk kontribusinya dalam kimia anorganik boron hidrida, W. N. Lipscomb mendapatkan hadiah Nobel Kimia tahun 1976.  Hadiah Nobel lain (1979) dianugerahkan ke H. C. Brown untuk penemuan dan pengembangan reaksi dalam sintesis yang disebut hidroborasi.Karena berbagai kesukaran sehubungan dengan titik didih boran  yang rendah, dan juga karena aktivitas, toksisitas, dan kesensitifannya pada udara, Stock mengembangkan metoda eksperimen baru untuk menangani senyawa ini dalam vakum.  Dengan menggunakan teknik ini, ia mempreparasi enam boran B₂H₆, B₄H₁₀, B₅H₉, B₅H₁₁, B₆H₁₀, dan B₁₀H₁₄ dengan reaksi magnesium borida, MgB₂, dengan asam anorganik, dan menentukan komposisinya. Namun, riset lanjutan ternyata diperlukan untuk menentukan strukturnya. Kini, metoda sintesis yang awalnya digunakan Stock menggunakan MgB₂ sebagai pereaksi hanya digunakan untuk mempreparasi B₆H₁₀. Karena reagen seperti litium tetrahidroborat, LiBH₄, dan natrium tetrahidroborat, NaBH₄, kini mudah didapat, dan diboran, B₂H₆, yang dipreparasi dengan reaksi 3 LiBH₄ + 4 BF₃.OEt₂ → 2 B₂H₆ + 3 LiBF₄ + 4 Et₂O, juga mudah didapat, boran yang lebih tinggi disintesis dengan pirolisis diboran.Teori baru diusulkan untuk menjelaskan ikatan dalam diboran, B₂H₆.  Walaupun struktur yang hampir benar, yakni yang mengandung jembatan hidrogen, telah diusulkan tahun 1912, banyak kimiawan lebih suka struktur mirip etana, H₃B-BH₃, dengan mengambil analoginya dengan hidrokarbon.  Namun, H. C. Longuet-Higgins mengusulkan konsep ikatan tuna elektron 3-pusat 2-elektron 3-center 2-bond (ikatan 3c-2e bond) dan bahwa strukturnya memang benar seperti dibuktikan dengan difraksi elektron tahun 1951. Struktur ini juga telah dielusidasi dengan difraksi elektron, analisis struktur kristal tunggal sinar-X, spektroskopi inframerah, dsb, dan memang boran terbukti mengandung ikatan 3c-2e B-H-B dan B-B-B. selain ikatan kovalen biasa 2c-2e B-H dan B-B.   Struktur semacam ini dapat ditangani dengan sangat memuaskan dengan teori orbital molekul.  Boran diklasifikasikan menjadi closo, nido, arachno, dsb. sesuai dengan struktur kerangka atom boron.selain ikatan kovalen biasa 2c-2e B-H dan B-B. Struktur semacam ini dapat ditangani dengan sangat memuaskan dengan teori orbital molekul. Boran diklasifikasikan menjadi closo, nido, arachno, dsb. sesuai dengan struktur kerangka atom boron.

Tidak hanya diboran, boran yang lebih tinggi juga merupakan senyawa yang tuna elektron yang sukar dijelaskan dengan struktur Lewis yang berbasiskan ikatan kovalen 2c -2e.K. Wade merangkumkan hubungan jumlah elektron yang digunakan untuk ikatan kerangka dan struktur boran dan mengusulkan aturan empiris yang disebut aturan Wade.  Menurut aturan ini, bila jumlah atom boron n, jumlah elektron valensi kerangkanya 2(n+1) didapatkan jenis closo, 2(n+2) untuk jenis nido, dan 2(n+3) untuk jenis arachno.  Hubungan antara struktur kerangka dan jumlah elektron valensi adalah masalah penting dalam senyawa kluster logam transisi, dan aturan Wade telah memainkan peranan yang signifikan dalam memajukan pengetahuan di bidang struktur senyawa kluster ini.Sumber-sumber pangan utama yang banyak mengandung boron adalah air yang bersumber dari tanah, susu dan produk-produk olahan susu, sari buah, berbagai minuman, dan madu. Tumbuhan berkeping dua (dikotil), seperti buah-buahan, sayur-sayuran, polong-polongan, dan kacang-kacangan terbukti memiliki kandungan boron lebih tinggi daripada tumbuhan monokotil seperti gandum-ganduman dan serealia.Buahan-buahan sumber boron adalah apel, pir, anggur, alpukat, dan buah kering. Kecukupan boron yang dianjurkan bagi orang dewasa adalah 1-2 mg/hari. Konsumsi suplemen boron sangat tidak dianjurkan karena belum ada penelitian resmi mengenai toksisitas atau efek lain akibat konsumsi boron dalam dosis tinggi. Meskipun demikian, dosis boron hingga 10-15 mg per hari masih digunakan untuk pengobatan. Boron diduga memiliki hubungan kuat dengan metabolisme vitamin D. Salah satu penelitian telah membuktikan bahwa hewan percobaan yang diberi ransum tanpa boron, mengalami kehilangan kalsium total yang tinggi, serta gangguan glukosa, lemak, insulin, dan penurunan perkembangan tulang (Hegsted et al., 1991).

Defisiensi boron pada manusia belum pernah dilaporkan secara ilmiah, tetapi studi yang dilakukan terhadap beberapa relawan yang diberi makanan rendah boron menunjukkan gejala-gejala yang mirip dengan defisiensi boron pada hewan percobaan, terutama perubahan glukosa darah dan lemak. Gejala defisiensi boron lainnya adalah peningkatan kebutuhan terhadap kalsium, fosfor, dan magnesium, penurunan kebutuhan tembaga, hipertensi, dan peningkatan risiko kanker prostat. Bukti lainnya mengenai pentingnya kecukupan boron adalah percepatan gejala arthritis pada populasi yang asupan boronnya rendah atau tinggal di area tanah dengan kandungan boron rendah. Jumlah penderitaan arthritis pada populasi dengan konsumsi boron yang cukup dan rendah, masing-masing, adalah 3 persen dan 20 persen (Hunt, 1996). Penderitaan defisiensi boron umumnya adalah orang dewasa. Hal ini dapat dijelaskan dengan fakta bahwa konsumsi boron semakin menurun dengan semakin bertambahnya usia. Konsumsi boron pada orang dewasa hanya seperempat dari konsumsi boron balita. Penemuan ini memberi kejelasan mengenai penurunan kinerja kesehatan tubuh, terutama penurunan densitas tulang yang terjadi pada orang dewasa.

Manfaat Boron

Boron yang tidak murni digunakan pada pertunjukan kembang api untuk memberikan warna hijau dan dalam roket sebagai pemicu.
Senyawa boron yang paling komersial adalah Na₂B₄O₇₅H₂O. Pentrahidra ini digunakan dalam jumlah yang banyak dalam pembuatan serat gelas yang dijadikan insulasi (insulation fiberglass) dan pemutih sodium perborat (sodium perborate bleach).Asam borik juga merupakan senyawa boron yang penting dan digunakan dalam produk tekstil. Senyawa-senyawa boron lainnya digunakan dalam pembuatan kaca borosilica dan dalam penyembuhan arthritis.
Isotop boron-10 digunakan sebagai kontrol pada reaktor nuklir, sebagai tameng pada radiasi nuklir dan dalam instrumen-instrumen yang digunakan untuk mendeteksi netron. Boron nitrida memiliki sifat-sifat yang cemerlang karena ia sekeras berlian, dapat digunakan sebagai insulator listrik walau dapat menghantar panas seperti logam. Senyawa ini juga memiliki sifat lubrikasi seperti grafit. Boron hidrida dapat dengan mudah dioksidasi dan melepaskan banyak energi dan pernah digunakan sebagai bahan bakar roket. Penawaran terhadap filamen boron juga meningkat karena bahan ini kuat dan ringan dan digunakan sebagai struktur pesawat antariksa.Boron mirip dengan karbon dalam memiliki kapasitas membentuk jaringan molekul dengan ikatan kovalen. Karbonat, metalloboran, fosfakaboran dan semacamnya terdiri dari ribuan senyawa.Boron dapat dimanfaatkan sebagai berikut:

1.Cegah osteoporosis

Terdapat penelitian yang menunjukkan bahwa boron meningkatkan kinerja dan efisiensi tubuh dalam penggunaan mineral kalsium dan magnesium. Fungsi boron tersebut dinilai sinergis dengan fungsi vitamin D. Boron diindikasikan memiliki interaksi spesifik dengan vitamin D dalam memperkuat struktur tulang. Beberapa peneliti lain mengklaim bahwa boron memiliki kemiripan dengan estrogen dan testosteron. Sifat ini digunakan dalam pengobatan osteoporosis, terutama pada wanita menopause. Beberapa penelitian menunjukkan bahwa boron sangat efektif dalam perawatan terhadap osteoporosis. Boron juga dapat meningkatkan metabolisme tulang yang sehat, termasuk efisiensi penggunaan kalsium dan magnesium. Seperti halnya estrogen, boron memiliki efek dalam meningkatkan plasma estradiol. Peningkatan plasma estradiol dapat membantu mengurangi rasa sakit yang dialami wanita saat datang bulan. Peningkatan plasma estradiol juga berarti memacu produksi estrogen. Hal ini sangat berharga dalam upaya pencegahan osteoporosis pada wanita menopause karena estrogen dapat meningkatkan penyerapan kalsium. Mekanisme boron dalam memelihara kesehatan tulang dan persendian dititikberatkan pada pemeliharaan densitas tulang dan integritas serta kekuatan kartilago, ligamen, dan tendon. Pemeliharaan tersebut dilakukan dengan menjaga ikatan silang antara materi anorganik (mineral) dan materi organik (protein) dalam matriks tulang. Mekanisme pemeliharaan ini juga menyangkut peran boron sebagai regulator dari berbagai hormon. Hormon pertama yang diregulasi adalah 1,25-dihidroksi-vitamin D-3, yaitu bentuk hormonal dari vitamin D. Hormon yang kedua adalah testosteron. Peran boron dalam regulasi kedua hormon tersebut di atas adalah dalam hal peningkatan kuantitas dan aktivitasnya. Peningkatan oleh boron tersebut berhubungan langsung dengan metabolisme kalsium. Peningkatan aktivitas 1,25-dihidroksi-vitamin D-3 dapat mencegah kesetimbangan kalsium negatif dalam tubuh. Kesetimbangan kalsium negatif merupakan keadaan di mana jumlah kalsium yang diekskresikan melalui urine lebih banyak daripada jumlah yang diserap dari makanan. Peran boron dalam mengurangi kesetimbangan kalsium negatif adalah dengan meningkatkan retensi kalsium dalam tubuh, terutama pada pusat-pusat kalsium yaitu tulang dan jaringan ikat. Peningkatan retensi dalam jangka panjang dapat mencegah penyakit degradasi densitas tulang (osteoporosis).

2.Cegah osteoarthritis

Osteoarthritis merupakan salah satu penyakit yang menyerang tulang, jaringan ikat, serta persendian tulang. Penyakit osteoarthritis oleh penurunan massa tulang, pengapuran, dan ngilu-ngilu pada persendian. Pada tahap osteoarthritis yang parah penderita harus mengonsumsi pereda rasa sakit secara teratur. Hal ini bertujuan untuk menghilangkan perasaan ngilu yang amat sangat, terutama bila cuaca dingin atau pada malam hari. Perasaan ngilu tersebut datang sebagai efek dari proses degradasi tulang dan jaringan ikat.

Suatu penelitian telah membuktikan bahwa konsumsi boron dan kalsium secara teratur selama beberapa minggu menyebabkan 67-75 persen penderita dapat berhenti mengonsumsi obat pereda rasa sakit (Hunt, 1996). Hal ini membuktikan bahwa boron dan kalsium dapat mengurangi kecepatan degradasi tulang dan jaringan ikat persendian. Mekanisme yang terjadi adalah penghambatan aktivitas enzim kolagenase, yaitu enzim yang mampu mendegradasi jaringan kolagen, terutama jaringan ikat. Degradasi terhadap jaringan kolagen juga dapat menyebabkan pengeriputan dan penuaan dini. Boron juga telah terbukti memiliki aktivitas anti-inflamasi. Aktivitasnya sangat signifikan, terutama untuk pencegahan penyakit inflamatori seperti rheumatoid arthritis, dan asma. Boron dapat menghambat kerja enzim yang langsung berhubungan dengan peradangan (inflamasi). Inflamasi sebenarnya merupakan salah satu bentuk mekanisme pertahanan tubuh melawan bakteri atau sebab lainnya, terutama di sekitar luka atau infeksi. Mekanisme anti-inflamasi yang dilakukan oleh boron adalah menghambat serangan oksidasi dan mendukung fungsi leukosit dan neutrofil (bagian dari sel darah putih) dalam menginaktivasi zat-zat yang tidak diinginkan (umumnya berasal dari makanan) yang memiliki potensi oksidasi (Hunt, 2000). Boron juga memiliki fungsi antioksidasi secara tidak langsung dengan meningkatkan produksi enzim-enzim antioksidasi dalam darah dan dalam sel. Enzim-enzim tersebut adalah superoksida dismutase (SOD), kalatase, dan glutathione peroksidase. Ketiga enzim tersebut merupakan enzim pertahanan tubuh alami untuk melawan radikal-radikal bebas.

3.Kanker prostat

Konsumsi boron yang cukup dalam jangka panjang juga dapat mencegah terjadinya kanker prostat. Mekanisme yang terjadi masih merupakan interaksi dari kalsium-frukto-borat. Senyawa 1,25-dihidroksi-vitamin D-3 sebagai bentuk aktif vitamin D, dapat mengurangi risiko kanker prostat. Vitamin D memiliki aktivitas meningkatkan retensi kalsium. Kalsium juga memiliki aktivitas spesifik dalam menghambat proliferasi sel yang tidak normal atau sel-sel mutan. Selain menghambat proliferasi, vitamin D juga dapat membunuh sel-sel mutagenik (Hunt, 1996). Peran boron dalam mencegah penyakit-penyakit autoimun (lupus, Grave's Disease, Hashimoto's Diseases, diabetes tipe 1, vitiligo, sklerosis berganda, dan lain-lain) adalah dengan mencegah aktivitas dari sel T-helper dan T-suppressor. Kedua sel tersebut sangat erat kaitannya dengan penyakit autoimun. Konsumsi suplemen boron mengakibatkan gejala peningkatan pengeluaran kalsium tubuh melalui urine pada relawan wanita usia pra dan pascamenopause. Mekanisme untuk gejala tersebut belum diketahui secara pasti. Hampir seluruh boron yang dikonsumsi juga secara gradual akan dikeluarkan melalui urine. Pengeluaran boron dari tubuh melalui urine umumnya berkisar 0,5-2,5 mg per hari. Gejala-gejala keracunan boron dosis tinggi yang pernah dilaporkan adalah sakit kepala, mual dan muntah, pusing, diare, hipotermia, gelisah, kerontokan kulit dan rambut, kerusakan ginjal, dan kematian akibat shock, dan kolapsnya peredaran darah. Meskipun demikian, kasus kematian akibat keracunan boron sangat jarang ditemukan. Dosis mematikan boron untuk manusia yang telah ditemukan adalah sekitar 18-20 gram. Toksisitas boron juga bersifat kronis. Gejala-gejala toksisitas boron kronik adalah kehilangan selera makan, pusing, kehilangan berat badan, penurunan aktivitas seksual dan jumlah sel reproduksi.

Macam-Macam Boron

Boron merupakan unsur golongan 13 yang dapat membentuk hidrida paling banyak, diantaranya adalah:

  Diborane (6): B₂H₆

  Decaborane (14): B₁₀H₁₄

  Hexaborane (10): B₆H₁₀

  Pentaborane (9): B₅H₉

  Pentaborane (11): B₅H₁₁

  Tetraborane (10): B₄H₁₀

Penanganan  Boron

Unsur boron dan borat tidak dianggap berbahaya, dan perlu penanganan spesial. Walau begitu, beberapa senyawa boron hidrogen sangat beracun dan memerlukan penanganan ekstra hati-hati.