Jaká je struktura boru?
Atomová struktura boru, číslo prvku 5 v periodické tabulce, zobrazuje úplnou vnitřní skořepinu dvou elektronů, se třemi elektrony v nejvzdálenější skořepině, čímž atomu získaly tři valenční elektrony k dispozici pro vazbu. V tomto ohledu se podobá hliníku, dalšímu prvku ve skupině boru; nicméně, na rozdíl od hliníku, to nemůže darovat elektrony k jiným atomům tvořit iontovou vazbu představovat B 3 + ion, protože elektrony jsou příliš pevně vázané k jádru. Bór obecně nepřijímá elektrony k vytvoření záporného iontu, takže za normálních okolností netvoří iontové sloučeniny - chemie boru je v podstatě kovalentní. Konfigurace elektronů a následné vazebné chování také určuje krystalickou strukturu boru v jeho různých elementárních formách.
Sloučeniny boru mohou být často popisovány jako „elektronově nedostatečné“, protože do vazby je zapojeno méně elektronů, než je vyžadováno pro normální kovalentní vazby. V jedné kovalentní vazbě jsou dva atomy sdíleny mezi atomy a ve většině molekul se prvky řídí oktetovým pravidlem. Struktury sloučenin boru, jako je fluorid boritý (BF 3 ) a chlorid boritý (BCI3), však ukazují, že prvek má ve valenčním pouzdře pouze šest a ne osm elektronů, což je činí výjimkami z oktetového pravidla.
Neobvyklá vazba je také nalezena ve struktuře sloučenin boru známých jako borany - výzkum těchto sloučenin vedl k určité revizi teorií chemické vazby. Borany jsou sloučeniny boru a vodíku, nejjednodušší je trihydrid, BH3. Tato sloučenina opět obsahuje atom boru, který je o dva elektrony kratší než oktet. Diborane (B 2 H 6 ) je neobvyklý v tom, že každý ze dvou atomů vodíku ve sloučenině sdílí svůj elektron se dvěma atomy boru - toto uspořádání je známo jako tří-středová dvou elektronová vazba. Nyní je známo více než 50 různých boranů a složitost jejich chemických soupeřů je složitá z uhlovodíků.
Elementární bór se na Zemi přirozeně nevyskytuje a je obtížné jej připravit v čisté formě, protože obvyklé metody - například redukce oxidu - zanechávají nečistoty, které je obtížné odstranit. Ačkoli byl prvek poprvé připraven v nečisté formě v roce 1808, teprve v roce 1909 byl vyroben v dostatečné čistotě, aby mohla být zkoumána jeho krystalická struktura. Základní jednotkou pro krystalickou strukturu boru je ikosedron B12, s - na každém z 12 vrcholů - atom boru vázaný k pěti dalším atomům. Zajímavým rysem této struktury je to, že atomy boru tvoří poloviční vazby sdílením jednoho elektronu namísto obvyklých dvou elektronů v kovalentní vazbě. To dává atomům boru účinnou valenci 6, s jednou extra vazbou k dispozici v každém z vrcholů, která jim umožňuje vazbu k sousedním jednotkám.
Icosahedra se nespojuje pevně a zanechává v krystalové struktuře dutiny, které mohou být vyplněny atomy boru nebo jinými prvky. Bylo vyrobeno mnoho užitečných slitin boru a kovů a sloučenin boru, které mají i2sahedru B12 v kombinaci s jinými prvky. Tyto materiály jsou známé svou tvrdostí a vysokými teplotami tání. Jedním příkladem je borid hlinitý hořečnatý (BAM), s chemickým vzorcem AlMgB 14 . Tento materiál se vyznačuje tím, že má nejnižší známý koeficient tření - jinými slovy je extrémně kluzký - a používá se jako odolná vrstva s nízkým třením pro části strojů.