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Siehe auch: Aluminium, Periodensystem der Elemente, Borax 
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Bor

Autor: H. Lohninger

Ordnungszahl 5
Symbol B
CAS-Nr. 7440-42-8
Atomgewicht (1) 10.806 ... 10.821 amu
Elektronenkonfiguration [He] 2s2 2p1
Schmelzpunkt 2075 °C
Siedepunkt 4000 °C
Dichte 2.340 g/cm3
Quellen: Enghag 2004 , Wieser 2011
Geschichte
1808 entdeckten H. Davy und L.-J. Gay-Lussac unabhängig von einander Bor durch Reduktion von Borsäure mit Kalium. Bor wurde 1895 erstmals industriell durch Reduktion von B2O3 mit Magnesium hergestellt.
Vorkommen
Bor kommt in der Natur nur in gebundener Form vor (meist Borax oder Kernit, Natriumborate mit unterschiedlichem Kristallwassergehalt). Rund 75% der Weltbedarfs an Bor werden durch Boraxvorkommen in den USA, Russland und in der Türkei abgedeckt ( Abbau der Boratvorkommen bei Bigadiç).

Herstellung und Gewinnung
Schwarzes, glasiges Bor lässt sich durch Reduktion von Bortrichlorid, BCl3, mit Wasserstoff an Wolframdrähten bei 1200°C abscheiden (Reinheit > 99.9%). Alternativ kann man braunes, amorphes Bor durch Reduktion von Dibortrioxid, B2O3, mit Magnesium darstellen. Das so gewonnene Bor ist allerding nicht so rein (98%).
Eigenschaften
Elementares Bor; die unterschiedlichen Farben rühren von den verschiedenen Modifikationen des Bors her. Foto Wikimedia Commons, user Xvazquez.
Bor kommt in verschiedenen Modifikationen vor: eine amorphe, glasige, schwarze Modifikation und vier kristalline Modifikationen - α- und β-rhomboedrisch, (rot bzw. dunkelgrau), und α- und β-tetragonal, (schwarz bzw. rot). Darüberhinaus existiert noch eine tiefrote Hochdruckmodifikation (100000 bar, 1800°C). Kristallines Bor ist sehr hart (> 9 auf der Mohs'schen Härteskala). Bor ist ein Halbleiter, dessen Leitfähigkeit mit steigender Temperatur stark steigt.

Die Kristallstruktur aller Modifikationen des Bors ist ziemlich kompliziert. Allen gemeinsam ist, dass in irgendeiner Weise immer B12-Ikosaeder im Spiel sind, die eine Elementarzelle besetzen. Dazwischen gibt es je nach Modifikation auch einzelne Boratome, und komplizierte B10, B21 und B28-Einheiten. Weiters gibt es noch Bormodifikationen, bei denen ein geringer Prozentsatz Heteroatome eingelagert ist (z.B. B24C, B13C2, Na2B29, oder B24N).

Bor ist bei niedrigen Temperaturen (<250°C) chemisch wenig reaktiv und wird nur von heißer Salpetersäure und heißem Königswasser angegriffen. Konzentrierte Schwefelsäure greift Bor erst ab 250°C an, Salzsäure und Flusssäure gar nicht. Bei hohen Temperaturen (oberhalb von 800-900°C) ist Bor jedoch sehr reaktiv und reagiert mit Sauerstoff (B2O3), mit Chlor und Brom (BCl3, BBr3), Schwefel (B2S3) und Stickstoff (BN).

Verwendung
Bezogen auf die Mengen wird Bor hauptsächlich in Form seiner Verbindungen (z.B. Perborate, Borax, Borsäure, Dibortrioxid für Waschmittel, als Flussmittel, für die Glas- und Keramikindustrie, oder als Imprägnierungsmittel) eingesetzt. Elementares Bor wird z.B. für intensiv grün leuchtende Feuerwerkskörper eingesetzt, oder zur Dotierung von Silizium in der Halbleiterindustrie. Borfasern dienen zur Verstärkung von Kunststoffen.

Das Isotop 10B (20% des natürlichen Bors ist 10B) weist einen hohen Wirkungsquerschnitt für Neutronen auf und wird zur Kontrolle von Kernreaktoren eingesetzt. 10B reagiert mit Neutronen unter Alpha-Teilchen-Abspaltung zu 7Li (keine Erzeugung von Gamma-Strahlung). Bei der Reaktorkatastrophe von Fukushima wurden die Kernreaktoren zur Unterdrückung der Kettenreaktion deshalb mit Borsäure (gelöst in Meerwasser) "gekühlt".


(1) Die Isotopenzusammensetzung von Bor kann örtlich variieren. Die IUPAC gibt deshalb für das Atomgewicht natürlich vorkommenden Bors ein Intervall an.


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Last Update: 2013-08-08