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Bor
B 5

Bor Boron

Bor ist ein chemisches Element mit dem Symbol B und der Ordnungszahl 5. In kristalliner Form ist es ein sprödes, dunkles, metallisch glänzendes Halbmetall; in amorpher Form erscheint es als braunes Pulver. Als leichtestes Element der Borgruppe verfügt es über drei Valenzelektronen zur Bildung kovalenter Bindungen. Bor ist für seine geringe Dichte und extreme Härte bekannt. Borverbindungen wie Borax werden weit verbreitet in Glasfasern und Flammschutzmitteln eingesetzt, während Borstahl und Borcarbid in der Kernindustrie als Neutronenabsorber dienen. Borsilikatglas – bei dem durch Zugabe von Boroxid der thermische Ausdehnungskoeffizient gesenkt wird – ist das Standardmaterial für Laborbecher und Abdeckplatten von Solarpanelen.

Metalloid schwarz-braun
Ordnungszahl 5Z
Atommasse 10.81u
Valenzelektronen 3
Elektronenkonfiguration 1s2 2s2 2p1
Dichte
2.08g/cm³
Schmelzpunkt
2076°C
Häufigkeit in der Erdkruste
9.0ppm
Jahresproduktion
Recyclingrate
Als Nebenprodukte aus der Boratverarbeitung zurückgewonnen; meist offene Wiederverwendung

Warum es verwendet wird

Bor ist bekannt für seine extreme Härte und niedrige Dichte — Eigenschaften, die es für leichte Schutzmaterialien interessant machen. Borverbindungen haben zudem besondere chemische Eigenschaften: Borax ist entscheidend für die Glasfaserherstellung, während Bor und seine Verbindungen die besten bekannten Mittel zur Absorption von Neutronen in Kernreaktoren sind.

Anwendungen

Glass fiberBoron steelFlame retardantsNuclear shieldingCeramics

Anwendungen im DetailVerwendung des Elements und seiner Verbindungen

Hauptverwendungen des Elements

Bor ist ein Halbmetall: bei Raumtemperatur ein schwarzer oder grauer Feststoff, hart, hochschmelzend und feuerfest, mit einer Dichte von etwa 2,08 g/cm³. Es wird als Funktions- statt als Strukturwerkstoff verwendet – ein Element in kleinen Mengen mit hohem Wert. Sein größter industrieller Verbrauch liegt in Glas und Keramik: Der Zusatz von Boroxid zu Borosilicatglas senkt den Wärmeausdehnungskoeffizienten und verbessert die Temperaturwechselbeständigkeit, woraus Laborbecher, backofenfeste Kochgeschirre und Abdeckscheiben für Solarmodule entstehen. In der Metallurgie wird Bor als Ferrobor oder Bor-Masterlegierung in Spuren zugesetzt, um die Härtbarkeit von Stahl zu verbessern; eine winzige Borzugabe kann den Bedarf an teurem Nickel und Chrom erheblich senken, weshalb es breit in Automobilzahnrädern, Schrauben und hochfesten Strukturteilen eingesetzt wird.

Borfasern bieten eine hohe spezifische Festigkeit und eine hervorragende Hitzebeständigkeit; mit Epoxidharz oder Aluminium kombiniert bilden sie borfaserverstärkte Verbundwerkstoffe für Luft- und Raumfahrtstrukturen sowie Sportgeräte wie Golfschäfte und Tennisschläger. In der Nuklearindustrie absorbiert das Isotop Bor-10 Neutronen extrem stark und wird zu Steuerstäben, Abschirmmaterialien und Notabschaltkugeln verarbeitet, was es für die Reaktorsicherheit entscheidend macht. In der Halbleitertechnik ist Bor der Standard-Dotierstoff vom p-Typ, der in Silicium-Einkristalle eingebracht wird und für die Bildung von PN-Übergängen und Leistungsbauelementen unverzichtbar ist. Bor wird außerdem bei der Herstellung von E-Glasfasern, in Flammschutzmitteln und in landwirtschaftlichen Bordüngern verwendet, die Bestäubung und Zellwandbildung der Kulturpflanzen fördern.

Wichtige Verbindungen und ihre Verwendung

Bortrioxid (B2O3) ist ein grundlegender Flussmittelbestandteil von Borosilicatglas, Email und feuerfestem Glas und dient der Herstellung von Borosilicat- und optischen Gläsern. Borsäure (H3BO3) wirkt mild antiseptisch und adstringierend und wird in Augentropfen, Babypuder, Holzschutz und Flammschutzbehandlungen eingesetzt; sie ist zudem ein Zwischenprodukt für andere Borverbindungen. Natriumtetraborat-Decahydrat (Na2B4O7·10H2O) ist Borax, historisch ein Schweißflussmittel zum Entfernen von Oxidfilmen von Metallen; es findet sich auch in traditionellen blau-weißen Porzellanglasuren und Emails, während moderne Anwendungen auf Waschmittelbuilder, Keramikglasuren und Glasfaserproduktion ausgerichtet sind. Bornitrid (BN), bekannt als weißer Graphit, hat eine graphitähnliche Struktur, schmiert bei hoher Temperatur und bleibt dabei elektrisch isolierend; es dient als Hochtemperatur-Trennmittel, Wärmeübergangsmaterial und als glättender Füllstoff in Kosmetika. Hexagonale BN-Keramiken dienen zudem als Hochtemperaturtiegel und Substrate für die Halbleiterepitaxie. Borcarbid (B4C) steht in der Härte nur hinter Diamant und kubischem Bornitrid und wird in kugelsicherer Panzerung, Sandstrahldüsen, beim Läppen und Polieren sowie als Neutronenabsorber in Kernreaktoren verwendet.

Elementgeschichte

Isoliert 1808 von Gay-Lussac und Thenard aus Borsäure. Kommt natürlich in Borax und verwandten Mineralien vor.

Legierungen auf Basis dieses Elements (2)

Alle Legierungen anzeigen → FeB B4C

Verwandte Elemente

Si · Silicium Ge · Germanium As · Arsen Sb · Antimon Te · Tellur

Häufige FragenLong-Tail-Fragen · datenbasiert

Wie hoch ist der Schmelzpunkt von Bor?
2076 °C
Wie hoch ist der Siedepunkt von Bor?
3927 °C
Wie hoch ist die Dichte von Bor?
2.08 g/cm³
Welche Ordnungszahl und Kategorie hat Bor?
5 · Metalloid
Aus welchem Mineral wird Bor hauptsächlich gewonnen?
Borax, Kernit, Colemanit
Wofür wird Bor hauptsächlich verwendet?
Bor ist bekannt für seine extreme Härte und niedrige Dichte — Eigenschaften, die es für leichte Schutzmaterialien interessant machen. Borverbindungen haben zudem besondere chemische Eigenschaften: Borax ist entscheidend
Wer hat Bor wann entdeckt?
Joseph Louis Gay-Lussac · Antike (seit der Antike bekannt)