Eigenschaften

Bor ist das chemische Element mit dem Symbol B und der Ordnungszahl 5 im Periodensystem der Elemente. Es ist weder Metall (Eisen, Kupfer, Gold …) noch Nichtmetall (Sauerstoff, Kohlenstoff, Phosphor …). Bor ist ein so genanntes Halbmetall wie auch Silizium oder Germanium. Dementsprechend sind die physikalischen und chemischen Eigenschaften nicht eindeutig metallisch oder nichtmetallisch.




Bor gehört zur Gruppe 13 im Periodensystem zusammen mit Aluminium, Gallium, Indium und Thallium. Alle Elemente dieser Gruppe besitzen 3 Valenzelektronen. Normalerweise kristallisieren Elemente mit weniger als vier Valenzelektronen in Metallgittern. Bor ist dabei eine Ausnahme, da es keine freien Ione mit der Ladung +3 bildet. Boratome besitzen 3 Valenzelektronen und 4 Valenzorbitale. Wegen der hohen Ionisierungsenergie und der relativ großen Elektronegativität bevorzugen Boratome kovalente Bindungen. Die komplizierten und einmaligen Strukturen der Modifikationen (Kristallformen) von Bor sind eine Folge des Elektronenmangels der Boratome. Wegen seiner großen Affinität (Anziehung) zu Sauerstoff findet sich Bor in der Natur nie im freien (reinen) Zustand. Vom instabilen reinen Bor existieren neben der amorphen Form vier allotrope Modifikationen, d.h., bei gleichem Aggregatzustand kann Bor verschiedene Strukturformen einnehmen. Ein anderes Beispiel dafür sind die 2 allotropen Modifikationen Graphit und Diamant des Kohlenstoffs.



Die fünf Kristallmodifikationen von reinem Bor:
     

• amorph (braunes Pulver),
     
• a-rhomboedrisch (rot, durchscheinend),
     
• b-rhomboedrisch (schwarz-grau glänzend),
     
• a-tetragonal (schwarz),
     
• b-tetragonal (rot).

Wichtige Bormodifikationen mit Fremdatomen:
     

• Borcarbid B₂₄C (tetragonales Borcarbid),
     
• Borcarbid B₁₃C₂ (a-rhomboedrisches Borcarbid),
     
• hexagonales Bornitrid (a-Bornitrid),
     
• kubisches Bornitrid (b-Bornitrid).

Bor ist sehr hitzebeständig, hat eine geringe Dichte und eine sehr hohe Schmelz- und Siedetemperatur. Bei 20°C ist seine elektrische Leitfähigkeit gering, sie steigt aber beim Erwärmen stark an. Bei 600°C ist sie hundertmal höher als bei Raumtemperatur. Bor besitzt die höchste Zugfestigkeit aller bekannten Elemente. Bor ist durchlässig für Infrarotlicht. Weitere wichtige Eigenschaften von Bor sind in der Tabelle unten gezeigt: