Bor, det første grunnstoffet i gruppe 13 i grunnstoffenes periodesystem, kjemisk symbol B, atomnummer 5.  Elektronkonfigurasjon [He]2s2p1. Som et lite atom med tre ytterelektroner har boratomet helt unike egenskaper.

I fast form opptrer bor i en rekke allotrope former som alle er halvledere. Et trekk som går igjen i flere er 12 boratomer i hjørnene av et ikosaeder. Strukturene er ikke fullstendig ordnet og kan inneholde små mengder av andre grunnstoffer. Tettheten varierer noe fra den ene allotrope formen til den andre. Borkrystallene er røde til svarte og har en matt metallisk glans; de er meget sprø og harde. Nest etter diamant er bor det hardeste av alle grunnstoffer. Amorft bor er et gult til brunt pulver.To stabile isotoper av bor er kjent:10B (19,9 %) og 11B (80,1 %).

Bor utgjør bare 0,001 % av jordskorpen så det ville på det grunnlaget bli karaktisert som sjeldent. Men bormineraler er enkelte steder konsentrert i store mengder særlig som boraks og kernitt som det finnes store forekomster i Mojave Desert i California nær byen Boron (navn etter forekomstene). Også i Tyrkia, Argentina og Chile er det store, drivverdige forekomster av bormineraler.

Bor er en halvleder; den elektriske ledningsevnen er liten ved romtemperatur, men øker raskt med stigende temperatur. Ledningsevnen er meget ømfintlig overfor forurensninger løst i bor.

Naturlig bor er en blanding av isotopene 10B (20 %) og 11B (80 %). Mengdeforholdet mellom isotopene varierer noe med finnestedet, og det samme gjør derfor den relative atommassen. Isotopen 10B har et høyt innfangningstverrsnitt for nøytroner, og bor brukes derfor til å fange opp nøytroner i kontrollstaver i kjernereaktorer.

Borsyre (også kalt ortoborsyre), B(OH)3, finnes som et mineral sassolitt. (Navn etter Sasso i Toscana). Ved oppvarming spaltes av vann og det dannes metaborsyre, HBO2 Varmes dette opp ytterligere dannes boroksid, B2O3. Boroksid er svært vanskelig å få til å krystallisere og danner heller et glass – materiale. Boroksid inngår i borsilikatglass som brukes til laboratorieglass fordi det utvider seg lite med temperaturen og derfor tåler en rask avkjøling og oppvarming uten å gå i stykker.

Borvann er en løsning av borsyre i vann som tidligere ble brukt som et desinfiserende midler (SML-artikkel), men som i dag er erstattet med andre mer effektive stoffer.

Borsyre er en meget svak syre og kan ikke titreres med sterk lut. Tilsetting av en organisk forbindelse med flere hydroksylgrupper som mannitol øker syrestyrken så mye at borsyre kan titreres. Borsyren reagerer da ikke ved å avgi H+, men ved ta OH fra vann så det er ikke en Brønstedsyre, men en Lewissyre (se syre–base-teori):

B(OH)3(aq) + 2H2O(l) ⇋ H3O+(aq) + B(OH)4(aq)

B(OH)3-molekylet er plant, og det er en vanlig elektronparbinding mellom B og O. Vinkelen mellom to B-OH bindinger 120o. Boratomet er omgitt av tre elektronpar og tilfredstiller ikke oktettregelen. I borationet, B(OH)4, er boratomet  omgitt av fire elektronpar og tilfredsstiller oktettregelen.

Bor ligner mer på silisium enn aluminium selv om aluminium også står i gruppe 13. Bor danner mange forskjellige borater som silisium  danner silikater. Anionet i boraks, Na2[B4O5(OH)4]·8H2O, for eksempel, er en tertramer, [B4O5(OH)4], hvor to boratomer er bundet til tre O-atomer og to B-atomer til fire oksygenatomer. I kernitt Na2[B4O6(OH)2]·3H2O er det kjeder av den repeterende enhet  –([B4O6(OH)2]2-]—)n . Kjedene består av seksringer som inneholder ett boratom som er bundet til tre oksygenatomer og to boratomer som er bundet til fire oksygenatomer. Ringene bindes sammen ved at to tetraedere har et oksygenatom felles.

I likhet med karbon danner også bor hydrider, men pga det manglende elektron i B er struktur og egenskapene forskjellig. Det enkleste, stabile borhydridet er diboran, B2H6, men strukturen er forskjellig fra etan, H3C-CH3, da de to B-atomene er bundet sammen av to H-atomer H2BH2BH2. Hvert boratom er omgitt tetraedrisk av fire H-atomer. Det er det eneste molekylet hvor ett H-atom er bundet med like lange bindinger til to atomer.

Ved romtemperatur er bor lite reaktivt og reagerer bare med de kraftigste oksidasjonsmidlene som f.eks. fluor og salpetersyre. Det angripes ikke av vann, og i luft (oksygen) dannes et tynt oksidsjikt av boroksid, B2O3, som i praksis hindrer en videre reaksjon. Selv ved oppvarming er bor meget korrosjonsbestandig. Ved høye temperaturer er bor et meget kraftig reduksjonsmiddel.

Med nitrogen danner bor bornitrid, BN, som har like mange elektroner som C2 og eksisterer både med struktur som grafitt og diamant – mineral.

Bor fremstilles ved forskjellige metoder. Mikrokrystallinsk/amorft bor med relativt liten renhet kan fremstilles ved å redusere oksidet med magnesium: B2O3 + 3Mg = 2B + 3MgO, med etterfølgende vasking med natronlut, saltsyre og flussyre. Alternativt kan det fremstilles ved elektrolyse av kaliumtetrafluoroborat, KBF4, i en smelte av kaliumklorid med eller uten tilsetning av boroksid. Elektrolysen foretas i en grafittdigel med grafitt som anode og jern som katode ved 650–1000 °C. Bor skilles ut på katoden som amorft pulver med en renhetsgrad på 95–99,8 %. Meget rent bor kan fremstilles ved reduksjon av borhalogenider med hydrogen eller ved termisk spalting av gassformige borforbindelser som f.eks. bortrijodid, BI3, eller boran, B2H6. Ved påfølgende sonesmeltning er en renhetsgrad på 99,9999 % blitt oppnådd.

Bor blir brukt for en rekke formål: som reduksjonsmiddel for metalloksider, som absorpsjonsmiddel for nøytroner i atomreaktorer, i solbatterier for direkte omdannelse av lysenergi til elektrisk energi og som slipe- og polermiddel istedenfor diamant. Små mengder bor blir brukt som tilsetning til stål for å bedre dets herdbarhet, 0,0005–0,005 % i form av ferrobor eller manganobor. Bor brukes også som tilsetning til legeringer av aluminium, kobber og nikkel, dessuten til fremstilling av borider.

En forholdsvis ny og viktig anvendelse har bor i form av borfibere, tynne tråder av bor ca. 0,1 mm tykke. De fremstilles ved termisk spalting av en flyktig borforbindelse på tynne wolframtråder. Borfibere har høy strekkfasthet og brukes i komposittmaterialer som fiberforsterkning i bl.a. epoksyplast, aluminium o.a. som grunnmateriale. Boroksid brukes i stor utstrekning i glass (borsilikatglass) og i emaljer og glasurer. Boraks brukes som fluksmiddel ved sveising av metaller, og borater brukes i såper og vaskemidler.

Det er spor av bor i all slags jord og i levende organismer, både planter og dyr. Som sporgrunnstoff har bor vesentlig betydning for mange planters normale vekst, og en regelmessig tilførsel av bor gjennom borholdig gjødsel er derfor nødvendig. Større mengder bor er derimot giftig.

Bor i elementær form regnes ikke for å være giftig, og innånding av støv som inneholder ikke-flyktige borforbindelser kan nok bli årsak til irritasjon og betennelse, men fremkaller ikke varig skade. Administrativ arbeidsmiljønorm er 10 mg bor per m3 luft. Innånding av flyktige borforbindelser og svelging av faste borforbindelser kan derimot virke på det sentrale nervesystem og ved større konsentrasjoner ha dødelig virkning. Særlig giftige selv i små konsentrasjoner er boranene; for diboran(6) er tillatt mengde 0,1 mg per m3 luft. Noen forgiftning i industrien pga. borforbindelser er ikke blitt rapportert. Også ellers er slike forgiftninger sjeldne tatt i betraktning den utstrakte bruken mange borforbindelser har i såper, vaskemidler, håndkremer m.m.

Bor var kjent i form av boraks allerede i oldtiden i Mesopotamia, men også egypterne, kineserne, tibetanerne og araberne brukte stoffet. I middelalderen ble boraks innført til Europa fra Tibet under navn av tinkal.

borsyre ble påvist i 1778  i Toscana, og i Italia utviklet det seg på 1800-tallet en ganske betydelig borindustri. Først i 1808 lyktes det franskmennene Joseph Louis Gay-Lussac og Louis Jacques Thénard å fremstille grunnstoffet og 10 dager senere også engelskmannen Humphry, Sir Davy. Alle i form av et svært urent, grått pulver ved reduksjon av borsyre med kalium. Franskmennene ga grunnstoffet navnet bore og engelskmannen kalte det boracium senere endret til boron da det ligner karbon. Bore er fortsatt navnet på grunnstoffet i Frankrike og boron i den engelsktalende del av verden. I Tyskland og i Skandinavia er navnet bor. Da bore betyr kjedelig på engelsk kan man skjønne at det ikke ble valgt. Davy trodde grunnstoffet var et metall derfor valgte han et navn som ender på ium, men som nevnt ovenfor er bor en halvleder.

Først i 1895 fremstilte franskmannen Henri Ferdinand Frédéric Moissan bor med en renhetsgrad på 95–98,3 %. Bor med renhetsgrad 99,8 % ble første gang fremstilt i 1909 av amerikaneren E. Weintraub, men virkelig høyrent bor ble først fremstilt i 1957. Det er først etter det at vi har fått eksakte kunnskaper om bors fysiske og kjemiske egenskaper.

Kjemisk symbol B
Atomnummer 5
Relativ atommasse 10,81
Smeltepunkt ca 2300 °C
Kokepunkt 3660 °C
Tetthet ca 2,4 g/cm3
Oksidasjonstall III
Elektronkonfigurasjon [He]2s22p1

Foreslå endringer i tekst

Foreslå bilder til artikkelen

Kommentarer

Har du spørsmål til artikkelen? Skriv her, så får du svar fra fagansvarlig eller redaktør.

Du må være logget inn for å kommentere.