Bor (B): Entdeckung, Geschichte & wichtige Fakten

Entdeckung

Bor wurde 1808 unabhängig voneinander von den französischen Chemikern Joseph-Louis Gay-Lussac und Louis-Jacques Thénard sowie dem englischen Physiker Sir Humphry Davy isoliert – alle drei gelten als Entdecker. Dargestellt wurde es durch Reaktion von Kalium mit Borsäure. Der Name leitet sich vom persischen „Burah“ und arabischen „Buraq“ ab, beide bedeuten „Borax“. Erhitzt man Bor, glimmt es grün – ein beliebter Effekt für Feuerwerk. Borax (Natriumborat) ist Bestandteil von Waschmitteln und Desinfektionsmitteln. Bor hat Ordnungszahl 5, Atommasse 10,811, Symbol B. Im Normalzustand ist es ein festes Halbmetall (Metalloid).

Gewinnung

Bor kommt in der Natur nicht elementar vor. Es wird aus Borax, Borsäure, Kernit, Ulexit, Colemanit und Boraten gewonnen. Vulkanische Quellwässer enthalten manchmal Borsäure. Borate werden in USA, Tibet, Chile und Türkei abgebaut (Weltproduktion ca. 2 Mio. t/Jahr). In manchen Thermalquellen liegt es als Orthoborsäure vor.

Metall oder Nichtmetall?

Bor ist ein Metalloid – es teilt Eigenschaften beider Gruppen. Wie Metalle: fest, metallischer Glanz, hohe Festigkeit. Wie Nichtmetalle: geringe Dichte, Ausbildung kovalenter Bindungen zu Nichtmetallen.

Natürliches Bor hat einen hohen Schmelzpunkt, was hitze-beständige Legierungen für die Magnetherstellung begünstigt. Bor wird in Knallkörpern, Schleifmitteln und Steuerstäben für Kernreaktoren eingesetzt. Es ist ein schlechter elektrischer Leiter, aber die Leitfähigkeit steigt bei hohen Temperaturen. Die Kombination aus geringem Gewicht und hoher Zugfestigkeit macht Bor ideal für Verbundwerkstoffe in der Luft- und Raumfahrt.

Heutige Verwendung

Der größte Teil des geförderten Bors wird zu Borsäure oder Borax veredelt. Borsäure: Insektizide, Flammschutzmittel, Keimtötungsmittel. Borax (pulverförmig): Waschmittel, Kosmetik, Emailglasuren. Bor dient der Herstellung von Glas und Keramik – z. B. hochwertige Labor- und Kochgeschirrglas (Marken Duran, Pyrex). Weitere Anwendungen: Halbleiter (Chips), Magnete,超harte Materialien, Strahlenschutz in Kernreaktoren.

Verhalten in der Umwelt

Bor liegt in der Umwelt als Borate vor. Borate lösen sich in Wasser und können an Oberflächen in Gewässern adsorbiert/desorbiert werden. Die Adsorption hängt vom pH-Wert und der Boratkonzentration ab. Gelöste Borate sind stabil, reagieren nicht mit Sauerstoff oder anderen Wasserinhaltsstoffen und werden nicht in andere Boratformen umgewandelt. Weder Tiere noch Pflanzen transformieren Borate biologisch.

Verbrennung von elementarem Bor

Die Verbrennung von elementarem Bor bei 2300 K in reinem Sauerstoff wird durch Gasgeschwindigkeit, Sauerstoffkonzentration und Partikelgröße beeinflusst. Die Ergebnisse lassen sich mit einem sauerstoffdiffusionskontrollierten Modell erklären; theoretisch berechnete und experimentell bestimmte Brennraten stimmen gut überein. Daraus wurden Bedingungen für eine effektive, sich selbst fortsetzende Verbrennung von Bor in Luft abgeleitet.

Grundlegende Fakten

Bor ist ein vielseitiges Element: essenzieller Pflanzennährstoff, unverzichtbar in der Nuklearindustrie, Hauptbestandteil der seltsamen Flüssigkeit „Oobleck“. Neben Kohlenstoff im Periodensystem stehend, ist es ein Metalloid mit metallischen und nichtmetallischen Eigenschaften – ein „verwirrendes Element“ (Prof. Artem Oganov, NY Times 2009).

• Ordnungszahl: 5
• Symbol: B
• Atommasse: 10,81 u
• Dichte: 2,37 g/cm³
• Aggregatzustand (RT): fest
• Schmelzpunkt: 2075 °C (3767 °F)
• Siedepunkt: 4000 °C (7232 °F)