Bor – Steckbrief

Stellung im Periodensystem

Zum ganzen Periodensystem

Vorkommen und Gewinnung

Bor ist im Sonnensystem selten, weil es in Sternen nicht durch Kernfusion entsteht, sondern nur durch Zusammenstöße kosmischer Strahlung mit schwereren Kernen. In der Erdkruste ist es dennoch stellenweise angereichert, weil Borverbindungen gut wasserlöslich sind und sich in verdunstenden Seen ansammeln. Elementares Bor kommt in der Natur nicht vor. Die wichtigsten Minerale sind Borax, Kernit, Colemanit und Ulexit, allesamt Borate. Die größten Lagerstätten liegen in der Türkei und in Kalifornien, wo in der Mojave-Wüste eine der größten Boratminen der Welt betrieben wird. Auch Meerwasser und viele Böden enthalten Bor; für Pflanzen ist es ein Spurenelement.

Technisch werden fast nur Borverbindungen hergestellt, allen voran Borax und Borsäure. Borax wird aus den Mineralen durch Lösen in heißem Wasser und Umkristallisieren gewonnen, Borsäure durch Reaktion von Boraten mit Schwefelsäure. Elementares Bor erhält man, indem man Boroxid mit Magnesium reduziert; das Produkt ist ein braunes Pulver mit Verunreinigungen. Hochreines Bor entsteht durch Zersetzung von Borhalogeniden mit Wasserstoff an heißen Drähten. Entdeckt wurde Bor 1808 fast gleichzeitig von Humphry Davy in England und von Joseph Louis Gay-Lussac und Louis Jacques Thénard in Frankreich. Der Name leitet sich von Borax ab, das schon im Mittelalter als Flussmittel beim Löten verwendet wurde.

Eigenschaften und Reaktionen

Bor hat die Elektronenkonfiguration [He] 2s² 2p¹ und damit drei Valenzelektronen. Es steht in Periode 2 und Gruppe 13. Mit einer Elektronegativität von 2,04 liegt es nahe bei Wasserstoff und Kohlenstoff, deshalb bildet Bor keine einfachen Ionen, sondern kovalente Bindungen. In Verbindungen wie Bortrifluorid umgeben nur sechs Elektronen das Boratom. Solche Elektronenmangelverbindungen sind Lewis-Säuren: Sie nehmen gern ein Elektronenpaar auf, etwa von Ammoniak. Boran-Moleküle wie Diboran lösen den Mangel durch Dreizentrenbindungen, in denen ein Elektronenpaar drei Atome verbindet.

Kristallines Bor ist schwarz, sehr hart und schmilzt erst bei 2075 °C; der Siedepunkt liegt bei 4000 °C. Die Dichte beträgt 2,37 g/cm³. Die Atome sind in Ikosaedern aus zwölf Boratomen angeordnet, die zu einem festen Netzwerk verknüpft sind. Bor leitet Strom bei Raumtemperatur schlecht, bei Erwärmung besser, wie es für Halbleiter typisch ist. Chemisch ist kristallines Bor sehr widerstandsfähig: Es wird von kochender Salzsäure und Flusssäure nicht angegriffen. Bei hohen Temperaturen reagiert Bor mit Sauerstoff zu Boroxid, mit Stickstoff zu Bornitrid und mit vielen Metallen zu Boriden. Borsäure ist eine sehr schwache Säure, die nicht Protonen abgibt, sondern Hydroxid-Ionen aus dem Wasser bindet. Bor hat zwei stabile Isotope, Bor-10 und Bor-11; Bor-10 fängt Neutronen besonders gut ein.

Verwendung in Alltag und Technik

Die größte Menge Bor geht in die Glasindustrie. Borosilicatglas enthält Boroxid und dehnt sich beim Erwärmen kaum aus. Deshalb zerspringt es nicht, wenn man heißes Glas in kaltes Wasser stellt. Laborgläser, Kaffeekannen, Backformen und Teleskopspiegel bestehen daraus. Glasfasern für Dämmstoffe und für Verbundwerkstoffe enthalten ebenfalls Bor. Borax und Perborate waren lange Bestandteile von Waschmitteln und sind noch in manchen Reinigungsmitteln enthalten. Borsäure dient als mildes Desinfektionsmittel und als Insektizid gegen Ameisen und Schaben.

In der Technik nutzt man die Härte von Borverbindungen: Borcarbid ist nach Diamant und kubischem Bornitrid einer der härtesten bekannten Stoffe und wird in Schutzwesten, Panzerungen und Schleifmitteln eingesetzt. Kubisches Bornitrid schleift gehärteten Stahl, hexagonales Bornitrid ist ein weiches Schmiermittel, das wie Graphit aufgebaut ist. Neodym-Eisen-Bor-Magnete sind die stärksten Dauermagnete und stecken in Festplatten, Elektromotoren und Windkraftanlagen. In Kernreaktoren absorbieren Steuerstäbe mit Bor-10 Neutronen und regeln so die Kettenreaktion. In der Halbleitertechnik werden winzige Mengen Bor in Silicium eingebaut (Dotierung); dadurch erhält das Silicium positive Ladungsträger, und Transistoren und Solarzellen werden möglich. Als Spurenelement ist Bor in Düngemitteln enthalten, denn ohne Bor bilden Pflanzen keine stabilen Zellwände.

Moleküle mit diesem Element

• Kaliumborhydrid KBH₄3D ansehen
• Bornitrid BN3D ansehen
• Borsäure H₃BO₃3D ansehen

Kurz gefragt

Welches Element besitzt in Periode 2 den kleinsten Atomradius?

Häufige Fragen