Hvad er strukturen af bor?

Borens atomstruktur, element nummer 5 i den periodiske tabel, viser en fuld indre skal af to elektroner med tre elektroner i den yderste skal, hvilket giver atomet tre valenselektroner, der er tilgængelige til binding.I denne henseende ligner det aluminium, det næste element i borgruppen;I modsætning til aluminium kan det imidlertid ikke donere elektroner til andre atomer til dannelse af en ionisk binding med en B ³⁺ ion, da elektronerne er for tæt bundet til kernen.Bor accepterer generelt ikke elektroner til at danne en negativ ion, så den danner normalt ikke ioniske forbindelser mdash;Borens kemi er i det væsentlige kovalent.Elektronkonfigurationen og den deraf følgende bindingsadfærd bestemmer også den krystallinske struktur af bor i dens forskellige elementære former.

Borforbindelser kan ofte beskrives som "elektronmangel", idet der er færre elektroner, der er involveret i binding, end det kræves til normale kovalente bindinger.I en enkelt kovalent binding deles to elektroner mellem atomer og i de fleste molekyler følger elementerne octetreglen.Strukturerne af borforbindelser såsom bortrifluorid (BF ₃ ) og bortrichlorid (Bcl ₃ ) viser imidlertid, at elementet kun har seks og ikke otte, elektroner i dets valensskal, hvilket gør dem til undtagelser fra deoctet -regel.

Usædvanlig limning findes også i strukturen af borforbindelser kendt som Boranes Mdash;Undersøgelse af disse forbindelser har resulteret i en vis revision af kemiske bindingsteorier.Boraner er forbindelser af bor og brint, hvor den enkleste er trihydridet, BH ₃ .Igen indeholder denne forbindelse et boratom, der er to elektroner, der er mindre end en oktet.Diborane (B ₂ H ₆ ) er usædvanligt, idet hvert af de to hydrogenatomer i forbindelsen deler sit elektron med to boratomer mdash;Denne ordning er kendt som en tre-center to-elektronbinding.Mere end 50 forskellige boraner er nu kendt, og kompleksiteten af deres kemi -rivaler af kulbrinterne.

Elementært bor forekommer ikke naturligt på jorden, og det er vanskeligt at forberede i ren form, da de sædvanlige metoder mdash;For eksempel reduktion af oxid mdash;Efterlad urenheder, der er vanskelige at fjerne.Selvom elementet først blev forberedt i uren form i 1808, var det først i 1909, at det blev produceret i tilstrækkelig renhed til, at dens krystallinske struktur blev undersøgt.Den grundlæggende enhed til den krystallinske struktur af bor er en B ₁₂ icosahedron, med mdash;på hver af de 12 vertices mdash;En boratom bundet til fem andre atomer.Det interessante træk ved denne struktur er, at boratomerne danner halvbindinger ved at dele en elektron i stedet for de sædvanlige to elektroner i en kovalent binding.Dette giver boratomerne en effektiv valens på 6, med en ekstra binding tilgængelig ved hver af hjørner for at give dem mulighed for at binde til tilstødende enheder.

Icosahedra pakker ikke tæt sammen, og lad hulrum i krystalstrukturen, der kan udfyldesaf atomer af bor eller andre elementer.En række nyttige bor-metallegeringer og borforbindelser med B ₁₂ Icosahedra i kombination med andre elementer er blevet produceret.Disse materialer er kendt for deres hårdhed og høje smeltepunkter.Et eksempel er aluminiumsmagnesiumboride (BAM) med den kemiske formel AlMGB ₁₄ .Dette materiale har sondringen af at have den laveste friktionskoefficient kendt mdash;Med andre ord er det ekstremt glat og mdash;og bruges som en hårdførende, lav friktionsbelægning til maskindele.