Hva er strukturen til bor?

Atomstrukturen til bor, element nummer 5 i den periodiske tabellen, viser et fullt indre skall av to elektroner, med tre elektroner i det ytterste skallet, noe som gir atomet tre valenselektroner tilgjengelig for binding.I denne forbindelse ligner det aluminium, det neste elementet i borgruppen;I motsetning til aluminium, kan det imidlertid ikke donere elektroner til andre atomer for å danne en ionisk binding med en b ³⁺ ion, ettersom elektronene er for tett bundet til kjernen.Bor aksepterer vanligvis ikke elektroner for å danne et negativt ion, så det danner normalt ikke ioniske forbindelser og mdash;Kjemien til bor er i hovedsak kovalent.Elektronkonfigurasjonen og påfølgende bindingsatferd bestemmer også den krystallinske strukturen til bor i sine forskjellige elementære former.

Borforbindelser kan ofte beskrives som "elektronmangel", ved at det er færre elektroner involvert i binding enn det som er nødvendig for normale kovalente bindinger.I en enkelt kovalent binding deles to elektroner mellom atomer og i de fleste molekyler følger elementene oktettregelen.Strukturene av borforbindelser som bor trifluorid (BF ₃ ) og bortriklorid (BCl ₃ ) viser imidlertid at elementet bare har seks, og ikke åtte, elektroner i dets valensskall, noe som gjør dem unntak fraoktettregel.

Uvanlig binding finnes også i strukturen til borforbindelser kjent som Boranes Mdash;Undersøkelse av disse forbindelsene har resultert i en viss revisjon av kjemiske bindingsteorier.Boraner er forbindelser av bor og hydrogen, den enkleste er trihydridet, BH ₃ .Igjen inneholder denne forbindelsen et boratom som er to elektroner som er kort av en oktett.DiBorane (B ₂ H ₆ ) er uvanlig ved at hvert av de to hydrogenatomene i forbindelsen deler elektronet sitt med to boratomer mdash;Denne ordningen er kjent som en tre-sentrums to-elektronbinding.Mer enn 50 forskjellige boraner er nå kjent, og kompleksiteten i kjemi -rivaler av hydrokarbonene.

Elementært bor forekommer ikke naturlig på jorden, og det er vanskelig å fremstille i ren form, som de vanlige metodene og mdash;For eksempel reduksjon av oksyd og mdash;La urenheter som er vanskelige å fjerne.Selv om elementet først ble utarbeidet i uren form i 1808, var det først i 1909 at det ble produsert i tilstrekkelig renhet for at dens krystallinske struktur ble undersøkt.Grunnenheten for den krystallinske strukturen til bor er en B ₁₂ icosahedron, med mdash;ved hver av de 12 hjørnene og mdash;Et boratom bundet til fem andre atomer.Det interessante trekk ved denne strukturen er at boratomene danner halvbindinger ved å dele ett elektron i stedet for de vanlige to elektronene i en kovalent binding.Dette gir boratomene en effektiv valens på 6, med en ekstra binding tilgjengelig i hver av toppunktene for å la dem binde til tilstøtende enheter.

Icosahedra pakker ikke sammen tett, og etterlater hulrom i krystallstrukturen som kan fyllesav atomer av bor eller andre elementer.En rekke nyttige bor-metalllegeringer og borforbindelser med B ₁₂ icosahedra i kombinasjon med andre elementer er blitt produsert.Disse materialene er kjent for deres hardhet og høye smeltepunkter.Et eksempel er aluminiumsmagnesiumborid (BAM), med den kjemiske formelen ALMGB ₁₄ .Dette materialet har skillet mellom å ha den laveste friksjonskoeffisienten kjent mdash;Det er med andre ord ekstremt glatt og mdash;og brukes som et hardt, lavt friksjonsbelegg for maskindeler.