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Nichtmetalle: Bor

Symbol: B
Kategorie: Nichtmetalle
Ordnungszahl: 5
Relative Atommasse: 10,811
Schmelzpunkt: 2573 K
Siedepunkt: 2823 K
Dichte: 2,46 g cm-3
Elektronegativität: 2,0
Ionisierungsenergie: 8,298 eV
Konfiguration: [He] 2s² 2p
Oxidationszahlen: 3
Atomradius: 83 pm
Ionenradius: 23 pm (+3)

Der nachfolgende Artikel ist dem Lexikon der Chemie entnommen.

Anders als die meisten Elemente entsteht das Halbmetall Bor nicht in Sternen, sondern ausschließlich, wenn hochenergetische kosmische Strahlung auf andere Elemente trifft. Es ist deswegen in der Erdkruste mit einer durchschnittlichen Konzentration von etwa zehn Milligramm pro Kilogramm eher selten, besonders gemessen an den meisten anderen leichten Elementen. Charakteristisch für Bor ist ein besonderer Bindungstyp, die Mehrzentrenbindung. Dabei teilen sich drei Atome entweder zwei oder vier Elektronen.

Mit diesen speziellen Bindungen reagiert das Element auf seinen notorischen Elektronenmangel und bildet auf diese Weise komplizierte, hochsymmetrische Strukturen, die als einheitliche Elemente Käfige aus 12 Boratomen beinhalten. Dank dieser Komplexität sind sich Fachleute auch heute noch uneinig, welche Form des Bors die stabilste ist. Ähnlich wie Kohlenstoff bildet Bor darüber hinaus lange Ketten und Netzwerke, dazu käfigartige Verbindungen, die den Fullerenen ähneln und in denen Kohlenstoff den Platz von Bor einnehmen kann, deswegen ist es auch extrem schwer wirklich rein herstellbar.

Elementares Bor kommt einerseits in Form von schwarzen Kristallen mit einem sehr hohen Schmelzpunkt, vor andererseits als bräunliches, amorphes Pulver, das aus vernetzten ikosaedrischen Molekülen besteht. Bei hohen Drücken entstehen weitere, teils recht exotische Strukturen, darunter supraleitende Formen. Viele Verbindungen des Bors sind durch das kreative Bindungsverhalten des Elements strukturell sehr vielfältig, so zum Beispiel die Borane und Bornitride. Auf der Erde kommt Bor meistens in Form von wasserlöslichen Boraten vor, es reichert sich deswegen in Salzlaugen an, besonders in solchen vulkanischen Ursprungs. Solche Laugen bilden beim Verdampfen Salzlagerstätten, aus denen man Bor gewinnt. Borsäure ist als Konservierungsmittel E 284 für die Haltbarmachung von Kaviar zugelassen (und zwar nur für dieses eine Lebensmittel).

Einst war Borax ein beliebtes Reinigungsmittel. Heute landet etwa die Hälfte des technisch verwendeten Bors in Fasermatten als Bau- und Dämmstoff. Reine Borfasern sind sehr widerstandsfähig und dienen als Material für Hochleistungsanwendungen, zum Beispiel im Flugzeugbau. Die meisten Glasfasermatten enthalten ebenfalls Bor, weil sie das Glas leichter zu verarbeiten machen. In der Chemie spielt das korrosionsbeständige und gegenüber Temperaturdifferenzen unempfindliche Borosilikatglas eine große Rolle als Material für Reaktionsgefäße und andere Geräte; außerdem ist die Hydroborierung eine klassische Reaktion der organischen Chemie. Bornitrid und Borkarbid sind sehr hart, deswegen nutzt man sie als Schleifmaterial und für superharte Beschichtungen.

Bor ist ein weit verbreitetes Dotierungselement für Halbleiter, durch sein leeres Elektronenorbital produziert er ein Loch im Elektronenband und erzeugt so einen klassischen p-Halbleiter. Neodym-Supermagneten enthalten ebenfalls Bor. In der Reaktortechnik verwendet man Bor wegen seines hohen Einfangquerschnitts als Moderator für die Spaltungsreaktion.

© Spektrum Akademischer Verlag

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