Hva er strukturen til bor?
Borets atomstruktur, element nummer 5 i den periodiske tabellen, viser et fullt indre skall av to elektroner, med tre elektroner i det ytterste skallet, noe som gir atomet tre valenselektroner som er tilgjengelige for binding. I så måte ligner det aluminium, det neste elementet i borgruppen; I motsetning til aluminium kan den imidlertid ikke donere elektroner til andre atomer for å danne en ionebinding med et B 3+ -ion, da elektronene er for tett bundet til kjernen. Bor aksepterer generelt ikke elektron for å danne et negativt ion, så det danner normalt ikke ioniske forbindelser - borens kjemi er i det vesentlige kovalent. Elektronkonfigurasjonen og den påfølgende bindingsatferd bestemmer også den krystallinske strukturen til bor i dens forskjellige elementære former.
Borforbindelser kan ofte beskrives som "elektronmangel", ved at det er færre elektroner involvert i binding enn hva som er nødvendig for normale kovalente bindinger. I en enkelt kovalent binding blir to elektroner delt mellom atomer og i de fleste molekyler følger elementene oktetregelen. Strukturen til borforbindelser som bortrifluorid (BF 3 ) og bortriklorid (BCl 3 ) viser imidlertid at elementet bare har seks, og ikke åtte, elektroner i sin valensskall, noe som gjør dem til unntak fra oktettregelen.
Uvanlig binding finnes også i strukturen til borforbindelser kjent som boraner - undersøkelse av disse forbindelsene har resultert i en viss revisjon av kjemiske bindingsteorier. Boraner er forbindelser av bor og hydrogen, den enkleste er trihydrid, BH3. Igjen inneholder denne forbindelsen et boratom som er to elektroner mindre enn en oktett. Diborane (B 2 H6) er uvanlig ved at hvert av de to hydrogenatomene i forbindelsen deler sitt elektron med to boratomer - dette arrangementet er kjent som en tre-sentrert toelektronbinding. Mer enn 50 forskjellige boraner er nå kjent, og kompleksiteten i deres kjemi konkurrerer med hydrokarboner.
Elementærbor forekommer ikke naturlig på jorden, og det er vanskelig å tilberede i ren form, da de vanlige metodene - for eksempel reduksjon av oksidet - etterlater urenheter som er vanskelige å fjerne. Selv om elementet først ble fremstilt i uren form i 1808, var det først i 1909 at det ble produsert i tilstrekkelig renhet for at dets krystallstruktur kunne undersøkes. Grunnenheten for den krystallinske strukturen til bor er en B 12- ikonahedron, med - ved hver av de 12 hjørnene - et boratom bundet til fem andre atomer. Det interessante med denne strukturen er at boratomene danner halvbindinger ved å dele ett elektron i stedet for de vanlige to elektronene i en kovalent binding. Dette gir boratomene en effektiv valens på 6, med en ekstra binding tilgjengelig ved hver av hjørnene for å tillate dem å binde seg til tilstøtende enheter.
Icosahedra pakker ikke tett sammen, og etterlater tomrom i krystallstrukturen som kan fylles av atomer av bor eller andre elementer. Det er produsert en rekke nyttige bor-metalllegeringer og borforbindelser med B12 icosahedra i kombinasjon med andre elementer. Disse materialene er kjent for sin hardhet og høye smeltepunkter. Et eksempel er aluminiummagnesiumborid (BAM), med den kjemiske formelen AlMgB 14 . Dette materialet skiller seg ut fra å ha den laveste friksjonskoeffisienten som er kjent - med andre ord, den er ekstremt glatt - og brukes som et slitesterkt, lavfriksjonsbelegg for maskindeler.