Hva er strukturen til bor?
Atomstrukturen til bor, 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 tilgjengelig for binding. I denne forbindelse ligner det aluminium, det neste elementet i borgruppen; I motsetning til aluminium, kan det imidlertid ikke donere elektroner til andre atomer for å danne en ionisk binding med et B 3+ ion, ettersom elektronene er for tett bundet til kjernen. Bor aksepterer vanligvis ikke elektroner for å danne et negativt ion, så det danner normalt ikke ioniske forbindelser - borens kjemi er i det vesentlige kovalent. Elektronkonfigurasjonen og påfølgende bindingsatferd bestemmer også den krystallinske strukturen til bor i sine forskjellige elementære former.
Borforbindelser kan ofte beskrives som "elektronmangel", ved at det er færre elektroner involvert i binding enn det som kreves for normale kovalente bindinger. I en enkelt kovalent binding, to elektronerdeles mellom atomer og i de fleste molekyler følger elementene oktettregelen. Strukturene av borforbindelser som bor trifluorid (BF 3 ) og bor -triklorid (BCL 3 ) viser imidlertid at elementet bare har seks, og ikke åtte, elektroner i sin valensskall, noe som gjør dem unntak til 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 trihydridet, BH 3 . Igjen inneholder denne forbindelsen et boratom som er to elektroner som er kort av en oktett. DiBorane (B 2 H 6 ) er uvanlig ved at hvert av de to hydrogenatomene i forbindelsen deler elektronet sitt med to boratomer-dette arrangementet er kjent som en tre-sentrum to-elektronbinding. Mer enn 50 forskjellige boraner er nå kjent, og kompleksiteten i kjemi konkurrerer om hydrokarbonene.
Elementært bor forekommer ikke naturlig på jorden, og det er vanskelig å fremstille i ren form, som de vanlige metodene - for eksempel reduksjon av oksydet - etterlater urenheter som er vanskelige å fjerne. Selv om elementet først ble utarbeidet i uren form i 1808, var det først i 1909 at det ble produsert i tilstrekkelig renhet for at dens krystallinske struktur ble undersøkt. Grunnenheten for den krystallinske strukturen til bor er en B 12 icosahedron, med - ved hvert av de 12 hjørnene - et boratom bundet til fem andre atomer. Det interessante trekk ved 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 i hver av toppunktene for å tillate thEm til å binde seg til tilstøtende enheter.
icosahedra pakker ikke sammen tett, og etterlater hulrom i krystallstrukturen som kan fylles av boreatomer eller andre elementer. En rekke nyttige bor-metalllegeringer og borforbindelser med B 12 icosahedra i kombinasjon med andre elementer er blitt produsert. Disse materialene er kjent for deres hardhet og høye smeltepunkter. Et eksempel er aluminiumsmagnesiumborid (BAM), med den kjemiske formelen ALMGB 14 . Dette materialet har skillet mellom å ha den laveste friksjonskoeffisienten kjent - med andre ord, det er ekstremt glatt - og brukes som et hardt, lav friksjonsbelegg for maskindeler.