Bor tanzt aus der Reihe

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 Ionen 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.

Kein anderes Element zeigt in seinen Modifikationen eine ähnliche Flexibilität. Die Boratome besitzen Koordinationszahlen von 4 bis 9 mit stark variierenden Bindungsabständen. Da die Boratome nur drei Valenzelektronen besitzen, können die hohen Koordinationszahlen nur durch Ausbildung von Mehrzentrenbindungen erreicht werden. Wegen dieser Mehrzentrenbindungen haben mehrere Bormodifikationen extrem hohe Härten. Das thermodynamisch stabile b-rhomboedrische Bor hat eine Mohs-Härte von 9.3 und ist nach dem Diamant das härteste Element (Mohs-Härte von 10). Große Härten zeigen auch die schwarz-glänzenden Borcarbide wie z.B. B₁₃C₂ oder das kubische Bornitrid cBN. Im Gegensatz dazu besitzt das hexagonale Bornitrid hBN eine graphitähnliche Kristallstruktur und ist dementsprechend von geringer Härte und hat gute Schmiereigenschaften. Hexagonales Bornitrid wird daher auch als Hochtemperaturschmierstoff benutzt.

Die besonderen Eigenschaften von Bor können unter Nutzung von Nanotechnologie weiter verbessert werden. Ein Beispiel dafür ist das von NNT hergestellte Bordiamantpulver (MCDP), welches trotz und gerade wegen seiner extremen Härte (das Grundmaterial ist Borkarbid) als Reibungsverminderer eingesetzt wird. Dies ist nur durch die Winzigkeit der Kristalle möglich, welche quasi wie rollende Kügelchen arbeiten, ohne die behandelte Oberfläche abzuscheuern.

Weitere Informationen über das Element Bor finden Sie in den Rubriken dieser Webseite. Oder schauen Sie im Internet vorbei bei Wikipedia oder PeriodensystemInfo.