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Magnetisch und hart wie Diamanten

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Das ist ein bezahlter Beitrag mit kommerziellem Charakter. Text und Bild wurden von der Firma Muster AG aus Musterwil zur Verfügung gestellt oder im Auftrag der Muster AG erstellt.

Autor: Titus Jenny

Das Element Bor befindet sich frustriert zwischen «Stuhl und Bank»: Es lässt sich weder den Metallen zurechnen, noch ist es ein typisches Nichtmetall. Seine niedrige Anzahl Elektronen schirmt die Kernladung unzureichend ab, weshalb es sich nicht wie ein Metall verhalten kann. Andererseits ist es als Element zu klein, um sich mit einer genügend grossen Zahl elektronenreicher Nachbarn zu umgeben, die seine äussere Elektronenschale schliessen würden.

Für die Glasherstellung

So erstaunt es nicht, dass es im elementaren Zustand als einziges Element oft amorph, das heisst strukturlos vorliegt. Es besitzt auch eine ausgesprochene Tendenz, netzartige Strukturen auszubilden, welche an Vogelnester erinnern. In der Natur findet es sich als Oxid (Borsäure), besser bekannt in dessen schwach basischer Form, dem Borax. In diesem Zustand besitzt es die unschätzbare Eigenschaft, den extrem hohen Schmelzpunkt von Quarzsand so weit herabzusetzen, dass die Herstellung von Glas möglich wird.

Spielzeug und Bleichmittel

Borax ist auch jenes magische Pulver, das verdünnte Lösungen von Maisstärke und anderen vergleichbaren Stoffen zum Entzücken der Kinder in jene gallertartige Masse verwandelt, mit der sich so hervorragend und gefahrlos spielen lässt, obwohl sie zu über 90 Prozent aus Wasser besteht. Somit überrascht es auch nicht, dass sich diese Masse hervorragend mit Lebensmittelfarbstoffen färben lässt. Und sollte versehentlich etwas davon verschluckt werden, besteht bei dieser Verdünnung keine Gefahr, denn Bor ist ein essenzielles Spurenelement mit verschiedensten physiologischen Funktionen und erst in viel höheren Dosen giftig.

Ursprünglich in Bleichmitteln als Perborat enthalten und in dieser Form einer der wichtigen Promotoren der damals noch jungen chemischen Industrie, wird es heute dennoch durch unbedenklichere Produkte ersetzt und erinnert nur noch als Namensbestandteil «Per» eines bekannten Waschmittelherstellers an seine einstige Glanzzeit.

Starker Magnet

Bor färbt Flammen leuchtend grün und Diamanten schon bei geringsten Spuren traumhaft blau. In ebenfalls geringen Mengen (ein Gewichtsprozent) einer Legierung aus Eisen und Neodym beigefügt, verleiht es diesem Material eine Eigenschaft der Superlative, nämlich diejenige des stärksten kommerziellen Permanentmagneten. Diese finden sich heute in zahlreichen High-Tech-Anwendungen und elektronischen Geräten und Gadgets des Alltags.

Einsatz bei Hirntumoren

Das Element Bor besteht aus zwei natürlichen Isotopen, das heisst Atomen mit unterschiedlichem Atomgewicht. Das weniger häufige dieser beiden Isotopen «verschluckt» mit ausserordentlicher Effizienz Neutronen, weshalb es als Moderator (und in Notfällen) in Kernkraftwerken eingesetzt wird, da es durch Neutroneneinfang andere Kernspaltungen moderieren oder eben verhindern hilft. Derselbe Prozess wird auch in der Medizin bei der sogenannten Neutronentherapie von Hirntumoren eingesetzt.

Ein Traumpaar

Praktisch jedes chemische Element besitzt seinen Traumpartner: Bei Bor ist es Stickstoff. Die beiden Elemente stehen im Periodensystem jeweils unmittelbar «links» beziehungsweise «rechts» von Kohlenstoff. Kein Wunder, dass sie sich zu einem Traumpaar ergänzen und ein Material ergeben, das hinsichtlich Härte und anderen Eigenschaften dem Kohlenstoff in seiner höchstorganisierten Form, der des Diamanten, in nichts nachsteht, ja ihm sogar möglicherweise überlegen ist, denn die vollkommen Fehlstellen-freie Herstellung von genügend grossen Objekten dieses Materials ist bis heute nicht gelungen.

Titus Jenny ist Vizerektor für Forschung und Professor am Departement Chemie der Universität Freiburg.

Bor färbt Flammen leuchtend grün.Bild zvg

ODER:

Bor war ursprünglich in Bleichmitteln vorhanden.Bild zvg

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