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Bor

Tauche ein in die Welt des chemischen Elements Bor, einem wichtigen Bestandteil in Feuerwerken und der Halbleiterherstellung! Erfahre alles über seine Entdeckung und seine Rolle im Periodensystem. Entdecke seine vielfältigen Eigenschaften und lerne, wie Bor gewonnen und verwendet wird. Zusätzlich erhältst du Informationen zu bedeutsamen Borverbindungen. Neugierig geworden? Lass dich in das faszinierende Reich des Bors entführen!

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Die Autor*innen
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André Otto
Bor
lernst du in der 9. Klasse - 10. Klasse

Bor Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Bor kannst du es wiederholen und üben.
  • Bestimme die Eigenschaften von Bor.

    Tipps

    Der Edelstein Rubin ist weicher als Bor.

    Erinnere dich an den Vergleich der Dichten von Bor und Aluminium.

    Lösung

    Aus den Eigenschaften des Bors ergeben sich verschiedenste Verwendungsmöglichkeiten.

    Durch seine große Zugfestigkeit und Härte eignet es sich zum Beispiel sehr gut für den Bau von Kampfflugzeugen.

    Bor wird den Halbmetallen zugeordnet. Dies kann man zum einen aus der Lage des Elementes im PSE erkennen: Bor liegt zwischen Metallen und Nichtmetallen. Ein weiteres Merkmal von Halbmetallen ist, dass ihre Leitfähigkeit bei Raumtemperatur gering ist. Sie nimmt jedoch mit steigender Temperatur stark zu.

  • Gib an, wo Bor zur Anwendung kommt.

    Tipps

    Bedenke die Eigenschaften von Bor.

    Lösung

    In der Pyrotechnik werden die Borverbindungen Borcarbid und Trinitroethylborat genutzt. Durch das Abbrennen des Borcarbids kann Sauerstoff mit Bor reagieren und grünes Licht wird abgestrahlt. Diese Mischung ersetzt das Vorgängergemisch Barium/Perchlorat, da es wesentlich ungefährlicher ist.

    Airbags: Prallt man beispielsweise auf ein anderes Auto auf, dann wird ein Detonationsmechanismus ausgelöst. Das enthaltene Bleiazid bringt dann die Komponenten Natriumnitrat und Bor zur explosionsartigen Reaktion. In nur wenigen Sekunden bläst sich der Airbag dann mit dem freiwerdenden Stickstoff auf.

    Bor ist sehr hart und wird in dieser Eigenschaft nur von Diamant übertroffen. Die Zugfestigkeit ist ebenfalls hoch, d.h. dieser Werkstoff bricht oder reißt erst bei einer hohen mechanischen Zugspannung. In beiden Eigenschaften liegt also die Verwendung für Kampfflugzeuge begründet.

    In Düngern sollte das Element nicht enthalten sein. Ist die Konzentration zu hoch, so werden Pflanzen krank und können absterben. Ab einer Menge von 100 mg pro Tag kann Bor beim Menschen Vergiftungen hervorrufen.

    Bor ist bei Raumtemperatur fest und kann somit nicht das Gas im Inneren des Ballons sein.

    Beim Vorgang der Kornfeinung wird die Festigkeit eines metallischen Werkstoffes erhöht, wobei dieser trotzdem gut verformbar ist. Dieser Ansatz wird gern in der Automobilindustrie genutzt, da so dünne Bleche verbaut werden können.

  • Stelle die Reaktionsgleichung zur Herstellung von Borphosphat auf.

    Tipps

    Denke daran, dass man ausgleichen muss.

    Lösung

    Da Phosphate die Salze der Phosphorsäure sind, lässt sich der Vorgabe entnehmen, dass diese Säure das erste Edukt ist. Die Summenformel $H_3PO_4$ sollte dabei nicht mit der phosphorigen Säure ($H_3PO_3$) verwechselt werden.

    Beim Betrachten von Edukt- und Produktseite fällt auf, dass auf Seite der Produkte weitere 6 Wasserstoff- und 3 Sauerstoffatome benötigt werden. Daraus ergibt sich die Lösung: $3~H_2O$.

  • Ermittle die Reaktionsgleichung zur Borherstellung.

    Tipps

    Überlege dir, welche Edukte und Produkte an der Reaktion beteiligt sind.

    Nutze falls nötig ein Tafelwerk, um die Oxidationszahlen zu bestimmen.

    Lösung

    Bortrioxid lässt sich durch verschiedene unedle Metalle zu reinem Bor reduzieren. Dazu kann auch Magnesium verwendet werden.

    Von Bortrioxid lässt sich auf die Anzahl der Boratome im Produkt schließen: $B :~2$

    Da Magnesium in der zweiten Hauptgruppe steht und somit zwei Außenelektronen abgeben kann, reagiert es mit einem Sauerstoffatom, welches zwei Elektronen aufnimmt, zu $MgO$.

    Da die Anzahl der Sauerstoffatome auf beiden Seiten des Reaktionspfeils gleich sein muss, ergibt sich für $MgO$ die Stöchiometriezahl 3.

    Um die gleiche Anzahl Magnesiumatome auf der Eduktseite zu haben, muss die Lücke mit $3~Mg$ gefüllt werden.

  • Beschreibe die folgenden Borverbindungen.

    Tipps

    Überlege dir, wie die Summenformeln der Verbindungen lauten.

    Lösung

    Natürliche Vorkommen für Borax ($NA_2B_4O_7$) sind sogenannte Boraxseen. Diese Verbindung kann zur Herstellung von Borverbindungen genutzt werden. Sie findet ebenfalls Anwendung in Seifen, Wasserenthärtern oder in Keramiken.

    Bortrioxid ($B_2O_3$) reagiert mit Wasser zu Borsäure und wird bei Reduktion mit Wasserstoff zu Bor.

    Borsäure ($H_3BO_3$) kann wie eine Base beschrieben werden. Mit zunehmender Konzentration löst sich die Säure in Wasser besser. In Verbindung mit konzentrierter Schwefelsäure und Methanol bildet sich ein Ester. Dieser verbrennt mit grüner Flamme.

    Borcarbid ($B_4C$) ist sehr hart und chemisch sehr inert. Es findet Anwendung als Panzerungsmaterial oder als Schneidstoff in der Werkzeugbearbeitung.

    Bornitrid ($BN$) zeichnet sich durch seine hohe Härte aus. Daher kommt es als Schneidstoff in der Stahlbearbeitung zum Einsatz.

    Als Supersäure bezeichnet man Säuren, die stärker sind als konzentrierte Schwefelsäure. Dies ermöglicht Chemikern, Reaktionen durchzuführen, die vor der Entdeckung dieser Supersäuren undenkbar waren.

  • Formuliere die Reaktionsgleichung zur Herstellung von Bortrichlorid.

    Tipps

    Wie lauten die Summenformeln der Edukte?

    Lösung

    Die Borhalogenide werden häufig in der Synthesechemie eingesetzt und können aus Boroxid und dem Halogen hergestellt werden. Bei dieser Reaktion muss zusätzlich Kohlenstoff zugefügt werden, der den frei werdenden Sauerstoff aus dem Boroxid bindet. Nun kann die Reaktionsgleichung aufgestellt werden:

    • Bortrioxid hat die Summenformel $B_2O_3$ , Kohlenstoff $C$ und Chlor $Cl_2$.
    • Durch $B_2O_3$ ergibt sich, dass eine 2 vor Bortrichlorid stehen muss.
    • Auf der Produktseite zählt man nun 6 Chlor, d.h. auf der Eduktseite müssen $3~Cl_2$ stehen.
    • Aus der Anzahl der Sauerstoffatome im Bortrioxid ergibt sich die Lösung $3~CO$ für die Produktseite und somit auch $3~C$ auf der Seite der Edukte.