Techniklexikon

Bor

(ehem. Symbol B). Vorwiegend nichtmetallisches, säurebildendes Element, das aus seinen Verbindungen heraus u. a. als amorphes und kristallisiertes (Kristall) Bor dargestellt werden kann. Es wird in einer Vielzahl von Chemikalien (Borsäure, Borwasser) und in der Technik, als Hartstoff (Hartmetalle) in Form von Borcarbid (Carbide) benutzt, der nach Diamant (Kohlenstoff) der härteste bekannte Stoff ist. Zum Schleifen dient es sowohl als loses Schleifkorn als auch in Scheiben eingebunden. Gesinterte (Sintern) Formteile aus Borcarbid, wie Düsen für das Sandstrahlen, weisen hohe Festigkeit und großen Reibverschleißwiderstand auf. B. zusätzlich bis etwa 1% verbessern die Langzeit-Warmfestigkeit austenitischer (Austenit) Stähle. Stahllegierungen (Legierung) mit bis rund 2 % Bor werden wegen ihrer hohen Neutronenabsorptionsfähigkeit (Absorption) als Material für die Steuerstäbe in Atomkraftwerken (Atomkraftwerk) eingesetzt. B, Element der Hauptgruppe III des Periodensystems, der Erdmetalle, Ordnungszahl 5. Bor hat die Elektronenkonfiguration [He]2s²2p¹ und besteht in der Natur aus zwei Isotopen (Tabelle 1)

 

Bor 1: Wichtige Isotope.

bottom-alt:solid black .75pt;padding:0cm 3.55pt 0cm 3.55pt\'> Isotop	bottom:solid black 1.0pt;border-right:none; mso-border-top-alt:solid black .75pt;mso-border-bottom-alt:solid black .75pt; padding:0cm 3.55pt 0cm 3.55pt\'> Natürliche Häufigkeit [%]	bottom:solid black 1.0pt;border-right:none; mso-border-top-alt:solid black .75pt;mso-border-bottom-alt:solid black .75pt; padding:0cm 3.55pt 0cm 3.55pt\'> Atommasse	bottom:solid black 1.0pt;border-right:none; mso-border-top-alt:solid black .75pt;mso-border-bottom-alt:solid black .75pt; padding:0cm 3.55pt 0cm 3.55pt\'> Halbwerts- zeit T1/2	bottom-alt: solid black .75pt;mso-border-right-alt:solid black .75pt;padding:0cm 3.55pt 0cm 3.55pt\'> Verwendung
10B	19,9	10,012937	stabil	NMR
bottom:solid black 1.0pt;border-right:none; mso-border-left-alt:solid black .75pt;mso-border-bottom-alt:solid black .75pt; padding:0cm 3.55pt 0cm 3.55pt\'> 11B	bottom:solid black 1.0pt; mso-border-bottom-alt:solid black .75pt;padding:0cm 3.55pt 0cm 3.55pt\'> 80,1	bottom:solid black 1.0pt; mso-border-bottom-alt:solid black .75pt;padding:0cm 3.55pt 0cm 3.55pt\'> 11,009305	bottom:solid black 1.0pt; mso-border-bottom-alt:solid black .75pt;padding:0cm 3.55pt 0cm 3.55pt\'> stabil	bottom:solid black 1.0pt;border-right:solid black 1.0pt; mso-border-bottom-alt:solid black .75pt;mso-border-right-alt:solid black .75pt; padding:0cm 3.55pt 0cm 3.55pt\'> NMR

 

In der Kerntechnik wird das Isotop  in Form von Metallboriden und Borcarbiden als Neutronenfänger und für Bremsstäbe eingesetzt, da es einen grossen Einfangquerschnitt sowohl für thermische als auch für hochenergetische (10^4-10⁶eV) Neutronen besitzt. In der Flugzeug- und Hochtemperaturreaktortechnik wird die Eigenschaft der Boride genutzt, mit Metallen äusserst harte und hitzebeständige Materialien (z.B. TiB₂, ZrB₂, CrB₂) zu bilden. Für Panzerungen von niedrigem Gewicht (z.B. Flugzeuge) sind Borcarbid oder Berylliumborid geeignet. Hochreines Bor ( > 99,99%) wird in ppm Germanium und Silicium zugesetzt, um Halbleiter vom p-Typ herzustellen. _[AFM]

Bor 2: Allgemeine, chemische und festkörperphysikalische Eigenschaften.

bottom:none;border-right:none; mso-border-top-alt:solid black .75pt;mso-border-left-alt:solid black .75pt; padding:0cm 3.55pt 0cm 3.55pt\'> Ordnungszahl		bottom:none;border-right:solid black 1.0pt; mso-border-top-alt:solid black .75pt;mso-border-right-alt:solid black .75pt; padding:0cm 3.55pt 0cm 3.55pt\'>  5
Relative Atommasse (12C = 12,0000)		10,811
Dichte (b-rhombisch) [gcm-3]		2,34
Molvolumen [cm3]		4,6
Oxidationszahl		BIII
bottom:solid black 1.0pt;border-right:none; mso-border-left-alt:solid black .75pt;mso-border-bottom-alt:solid black .75pt; padding:0cm 3.55pt 0cm 3.55pt\'> Photoelektrische Arbeit [eV]	bottom:solid black 1.0pt; mso-border-bottom-alt:solid black .75pt;padding:0cm 3.55pt 0cm 3.55pt\'>	bottom:solid black 1.0pt;border-right:solid black 1.0pt; mso-border-bottom-alt:solid black .75pt;mso-border-right-alt:solid black .75pt; padding:0cm 3.55pt 0cm 3.55pt\'>  4,45
Kristallstruktur             a-B             b-B	tetragonal rhomboedrisch rhomboedrisch orthorhombisch   monoklin hexagonal	Gitterkonstante [nm] a = 0,8740; c = 0,506 a = 0,5067; a = 58°4´ a = 1,0145; a = 65°12´ a = 1,015; b = 9,895; c = 1,790 a = 1,013; b = 0,893; c = 1,786; a, b, g = 90° a = 1,198; c = 0,954
bottom-alt:solid black .75pt;padding:0cm 3.55pt 0cm 3.55pt\'> Raumgruppe             a-B             b-B	bottom:solid black 1.0pt;border-right:none; mso-border-top-alt:solid black .75pt;mso-border-bottom-alt:solid black .75pt; padding:0cm 3.55pt 0cm 3.55pt\'>   tetragonal rhomboedrisch rhomboedrisch	bottom-alt: solid black .75pt;mso-border-right-alt:solid black .75pt;padding:0cm 3.55pt 0cm 3.55pt\'>   P42/nnm R3m R3m, R32

 

Bor 3: Thermische und elektromagnetische Eigenschaften.

bottom:none;border-right:none; mso-border-top-alt:solid black .75pt;mso-border-left-alt:solid black .75pt; padding:0cm 3.55pt 0cm 3.55pt\'> Siedetemperatur (sublimiert) [K]	bottom:none;border-right:solid black 1.0pt; mso-border-top-alt:solid black .75pt;mso-border-right-alt:solid black .75pt; padding:0cm 3.55pt 0cm 3.55pt\'>  2823
Schmelztemperatur [K]	2573
Siedeenthalpie [kJmol-1]	378
Schmelzenthalpie [kJmol-1]	22,2
Wärmeleitfähigkeit [Wm-1K-1]	27
Spezifische Wärme [kJkg-1K-1]	1,030
Thermischer Längenausdehungskoeffizient [10-6K-1]	5
Spezifischer Widerstand [104Wm]	1,8
bottom:solid black 1.0pt;border-right:none; mso-border-left-alt:solid black .75pt;mso-border-bottom-alt:solid black .75pt; padding:0cm 3.55pt 0cm 3.55pt\'> Spezifische magnetische Suszeptibilität [10-9kg-1m3]	bottom:solid black 1.0pt;border-right:solid black 1.0pt;mso-border-bottom-alt: solid black .75pt;mso-border-right-alt:solid black .75pt;padding:0cm 3.55pt 0cm 3.55pt\'>  -7,8

 

Bor 4: Atom- und kernphysikalische Eigenschaften.

bottom:none;border-right:none; mso-border-top-alt:solid black .75pt;mso-border-left-alt:solid black .75pt; padding:0cm 3.55pt 0cm 3.55pt\'> Termsymbol	bottom:none;border-right:solid black 1.0pt; mso-border-top-alt:solid black .75pt;mso-border-right-alt:solid black .75pt; padding:0cm 3.55pt 0cm 3.55pt\'>  2P1/2
1. Ionisierungsenergie [eV]	8,298
2. Ionisierungsenergie [eV]	25,155
Elektronenaffinität [eV]	0,277
Elektronegativität (Pauling)	2,0
effektive Kernladung (Slater)	2,60
Magnetisches Moment [mB]	0,577
Ionenradius  [nm]	0,035
Kovalenzradius [nm]	0,088
v.d. Waals-Radius [nm]	0,208
Atomradius [nm]	0,097
Kernspin 10B 11B	3 3/2
Magnetisches Moment [mK] 10B 11B	1,8006 2,6885
bottom:solid black 1.0pt;border-right:none; mso-border-left-alt:solid black .75pt;mso-border-bottom-alt:solid black .75pt; padding:0cm 3.55pt 0cm 3.55pt\'> Einfangquerschnitt für thermische Neutronen [barn]	bottom:solid black 1.0pt;border-right:solid black 1.0pt; mso-border-bottom-alt:solid black .75pt;mso-border-right-alt:solid black .75pt; padding:0cm 3.55pt 0cm 3.55pt\'>   672