Atomstrukturen hos bor, element nummer 5 i det periodiska systemet, visar ett fullständigt inre skal av två elektroner, med tre elektroner i det yttersta skalet, vilket ger atomen tre valenselektroner tillgängliga för bindning. I detta avseende liknar det aluminium, nästa element i borgruppen; Men till skillnad från aluminium kan den inte donera elektroner till andra atomer för att bilda en jonbindning med en B3+jon, eftersom elektronerna är för hårt bundna till kärnan. Bor accepterar i allmänhet inte elektroner för att bilda en negativ jon, så det bildar normalt inte joniska föreningar – borets kemi är i huvudsak kovalent. Elektronkonfigurationen och därav följande bindningsbeteende bestämmer också den kristallina strukturen hos bor i dess olika elementära former.
Borföreningar kan ofta beskrivas som ”elektronbrist” genom att det finns färre elektroner involverade i bindning än vad som krävs för normala kovalenta bindningar. I en enkel kovalent bindning delas två elektroner mellan atomer och i de flesta molekyler följer grundämnena oktettregeln. Strukturerna hos borföreningar som bortrifluorid (BF3) och bortriklorid (BCl3) visar dock att grundämnet bara har sex, och inte åtta, elektroner i sitt valensskal, vilket gör dem till undantag från oktettregeln.
Ovanlig bindning finns också i strukturen av borföreningar som kallas boraner – undersökning av dessa föreningar har resulterat i en viss revidering av kemiska bindningsteorier. Boraner är föreningar av bor och väte, den enklaste är trihydriden, BH3. Återigen innehåller denna förening en boratom som är två elektroner kort från en oktett. Diboran (B2H6) är ovanligt eftersom var och en av de två väteatomerna i föreningen delar sin elektron med två boratomer – detta arrangemang är känt som en tre-center två-elektronbindning. Mer än 50 olika boraner är nu kända och komplexiteten i deras kemi konkurrerar med kolvätenas.
Elementärt bor förekommer inte naturligt på jorden och det är svårt att framställa i ren form, eftersom de vanliga metoderna – till exempel reduktion av oxiden – lämnar föroreningar som är svåra att ta bort. Även om grundämnet först framställdes i oren form 1808, var det inte förrän 1909 som det producerades i tillräcklig renhet för att dess kristallina struktur skulle kunna undersökas. Den grundläggande enheten för borets kristallina struktur är en B12-ikosaeder, med – vid var och en av de 12 hörnen – en boratom bunden till fem andra atomer. Det intressanta med denna struktur är att boratomerna bildar halvbindningar genom att dela en elektron istället för de vanliga två elektronerna i en kovalent bindning. Detta ger boratomerna en effektiv valens på 6, med en extra bindning tillgänglig vid varje hörn för att tillåta dem att binda till intilliggande enheter.
Ikosaedrar packar inte ihop tätt och lämnar tomrum i kristallstrukturen som kan fyllas av atomer av bor eller andra element. Ett antal användbara bor-metall-legeringar och borföreningar med B12 icosahedra i kombination med andra element har producerats. Dessa material är kända för sin hårdhet och höga smältpunkter. Ett exempel är aluminiummagnesiumborid (BAM), med den kemiska formeln AlMgB14. Detta material har utmärkelsen att ha den lägsta friktionskoefficienten som är känd – med andra ord är det extremt halt – och används som en slitstark lågfriktionsbeläggning för maskindelar.