Hvad er borens struktur?
Borets atomstruktur, element nummer 5 i den periodiske tabel, viser en fuld indvendig skal af to elektroner med tre elektroner i den yderste skal, hvilket giver atomet tre valenselektroner, der er tilgængelige til binding. I denne henseende ligner det aluminium, det næste element i boregruppen; i modsætning til aluminium kan den imidlertid ikke donere elektroner til andre atomer for at danne en ionisk binding med en B3+ -ion, da elektronerne er for tæt bundet til kernen. Bor accepterer generelt ikke elektroner til dannelse af en negativ ion, så det danner normalt ikke ioniske forbindelser - borens kemi er i det væsentlige kovalent. Elektronkonfigurationen og den deraf følgende bindingsadfærd bestemmer også den krystallinske struktur af bor i dens forskellige elementære former.
Borforbindelser kan ofte beskrives som "elektronmangel", idet der er færre elektroner involveret i binding, end der kræves til normale kovalente bindinger. I en enkelt kovalent binding deles to elektroner mellem atomer og i de fleste molekyler følger elementerne octetreglen. Strukturerne af borforbindelser, såsom bortrifluorid (BF 3 ) og bortrichlorid (BCl 3 ), viser imidlertid, at elementet kun har seks og ikke otte elektroner i sin valensskal, hvilket gør dem undtagelser fra octetreglen.
Usædvanlig binding findes også i strukturen af borforbindelser kendt som boraner - undersøgelse af disse forbindelser har resulteret i en vis revision af kemiske bindingsteorier. Boraner er forbindelser af bor og brint, hvor den enkleste er trihydridet, BH3. Igen indeholder denne forbindelse et boratom, der er to elektroner mindre end en oktet. Diborane (B 2 H6) er usædvanligt, idet hvert af de to hydrogenatomer i forbindelsen deler sin elektron med to boratomer - dette arrangement er kendt som en tre-center toelektronbinding. Mere end 50 forskellige boraner er nu kendt, og kompleksiteten af deres kemi konkurrerer med carbonhydridernes.
Elementærbor forekommer ikke naturligt på Jorden, og det er vanskeligt at tilberede i ren form, da de sædvanlige metoder - for eksempel reduktion af oxidet - efterlader urenheder, der er vanskelige at fjerne. Selv om elementet først blev fremstillet i uren form i 1808, var det først i 1909, at det blev produceret i tilstrækkelig renhed til, at dets krystallinske struktur kunne undersøges. Den grundlæggende enhed til den krystallinske struktur af bor er en B 12- icosahedron, med - ved hver af de 12 hjørner - et boratom bundet til fem andre atomer. Det interessante ved denne struktur er, at boratomerne danner halvbindinger ved at dele en elektron i stedet for de sædvanlige to elektroner i en kovalent binding. Dette giver boratomer en effektiv valens på 6, med en ekstra binding tilgængelig ved hver af hjørnene for at lade dem binde til tilstødende enheder.
Icosahedra pakker ikke tæt sammen og efterlader hulrum i krystalstrukturen, der kan fyldes med atomer i bor eller andre elementer. Et antal nyttige bor-metallegeringer og borforbindelser med B12 icosahedra i kombination med andre elementer er blevet fremstillet. Disse materialer er kendt for deres hårdhed og høje smeltepunkter. Et eksempel er aluminiummagnesiumborid (BAM) med den kemiske formel AlMgB 14 . Dette materiale skelner mellem at have den kendte laveste friktionskoefficient - det er med andre ord ekstremt glat - og bruges som en slidstærk, lavfriktionsbelægning til maskindele.