Bor

Anvendelser

Grunnstoffet er som nevnt svært hardt, og kan derfor benyttes i boreverktøy. Et enda hardere stoff er bornitrid BN, som har tilsvarende struktur som grafitt. På samme måte som det er mulig å omdanne grafitt til diamant er det mulig å omdanne bornitrid til borazon som er like hardt som diamant.

Smeltet boraks har blitt benyttet i glasur på keramikk siden 300-tallet (i Kina). Boraks og borsyre brukes i dag i store kvanta som både bløtgjørings- og blekemidler i vaskemiddler, i form av perborater.

Boraks blir dessuten brukt som loddepasta (fjerner oksidbellegg på metalloverflatene som skal loddes sammen).

Amorft bor gir en karakterisk grønnfarge når det brenner, og brukes i fyrverkeriindustrien.

Bor brukes i moderatorstaver i kjernereaktorer på grunn av det høye innfangningstverrsnittet for nøytroner til isotopen ¹⁰B. Bor benyttes som tilsats til stål for å øke hardheten, og som dopant i halvlederindustrien.

I kroppen

Giftigheten til bor og borforbindelser varierer. Boraner er giftige, mens borater er foholdsvis lite giftige. Et menneske tåler normalt ikke inntak av 5 g boraks uten å bli syk. Det er uklart om bor inngår i noen prosesser i menneskekroppen.

Man kjenner et naturlig antibiotikum som inneholder bor, nemlig boromycin.

I miljøet

Bor er et viktig mikronæringsstoff for alle karplanter. Dette har vært kjent siden 1923. Bormangel fører til en rekke plantesykdommer. Man antar at borsyre har en viktig rolle i membraner og cellevegger, uten at den nøyaktige virkningsmekanismen er kjent.

Navn

Navnet bor stammer fra persisk (burah = boraks).

Historie

Boraks var kjent av babylonerne allerede for 6000 år siden, og egypterne, kineserne, tibetanerne og araberne brukte stoffet til mange ulike formål. Egypterne benyttet natron, som også inneholdt boraks, ved mumifisering. I middelalderen ble boraks innført til Europa fra Tibet (fra sjøen Yamdok som ligger sør for Lhasa) under navnet tinkal.

Selv om borsyre var blitt framstilt allerede i 1702, var det først i juni 1808 at franskmennene Louis-Joseph Gay-Lussac og Louis-Jacques Thénard klarte å fremstille bor bare ni dager før engelskmannen Humphrey Davy uavhengig av disse gjorde det samme. Både franskmennene og engelskmannen benyttet natrium eller magnesium for å redusere borsyre (se under framstilling), men stoffet var langt fra reint, i høyden 50 %. Det var Jöns Jakob Berzelius som i 1824 var den første til å identifisere bor som et grunnstoff, og først i 1892 var Henri Moissan i stand til å framstille forholdsvis reint bor, det vil si over 95 %.

Fremstilling

Framstilling av bor fra boraks foregår i flere steg. Først omsettes boraks med svovelsyre. I denne prosessen dannes borsyre:

Na₂[B₄O₅(OH)₄]*8H₂O + H₂SO₄ --> 4B(OH)₃ + 3H₂O (Trinn 1)

Ved kraftig oppvarming dehydratiseres borsyre, og man står igjen med boroksid:

2B(OH)₃ --> B₂O₃ + 3H₂O (Trinn 2)

Deretter reduseres boroksid med magnesium:

3Mg + B₂O₃ --> 2B + 3MgO (Trinn 3)

En alternativ metode til (3) er elektrolyse av KBF₄ i saltsmelte.

Svært ren bor kan fremstilles ved reduksjon av borbromid med hydrogen i gassfase, eller ved hydrolyse av B₂H₆ eller borjodid.

Forekomst

I likhet med sine nærmeste naboer i periodesystemet litium og beryllium dannes ikke bor i stjerner, og en antar derfor at det ble dannet i det store smellet da universet oppstod. Den universelle forekomsten er lav — kun en milliarddel av hydrogenets. I jordskorpa og i verdenshavene finner vi omlag 3 ppm (parts per million) bor. Hovedkildene til bor er boraks, Na₂[B₄O₅(OH)₄]*8H₂O og kernitt, Na₂[B₄O₅(OH)₄]*2H₂O. Det er betydelige forekomster i Tyrkia og i Mojaveørkenen (California, USA).

Kjemien

Bor er et svartglinsende, sprøtt og hardt stoff, faktisk det hardeste grunnstoffet etter diamant. Det har lav elektrisk ledningsevne, og er en halvleder. De kjemiske egenskapene til bor er komplekse og spennende og gjør at stoffet befinner seg på grensen mellom metallene og ikke-metallene. Selve grunnstoffet er kjemisk inert, men reagerer med fluor (F₂) og salpetersyre.

Kjemiske bindinger

Som nevnt i innledningen er boratomer spennende fordi de danner uvanlige molekylstrukturer. Utgangspunktet er at boratomet er lite med tre valenselektroner. Dermed danner bor tre bindinger, som i borklorid. I gassfasen er borhydrid, BH₃, kjent, men ustabil. To slike molekyler danner spontant en ny forbindelse, boran, B₂H₆, som har en uvanlig molekylstruktur der to av hydrogenatomene danner broer mellom boratomene.

BH₃ danner forøvrig komplekser med elektrondonerende forbindelser, f.eks. H₃BNH₃. I slike komplekser er det ganske sterke B–N bindinger.

Allotrope former

Den mest stabile formen er &b-romboederformen. Den er bygget opp av blokker som består av 84 boratomer. En slik blokk består av tre lag. Det innerste laget er en ikosaedrisk B₁₂-enhet. I det midterste laget er det også 12 boratomer som er bundet til hvert sitt atom i det innerste laget. Det ytterste laget er en B₆₀-enhet med samme struktur som C₆₀.

I tillegg til denne formen finnes det tre andre allotrope former.