Atomska struktura bora, elementa broj 5 u periodnom sustavu, prikazuje punu unutarnju ljusku od dva elektrona, s tri elektrona u najudaljenijoj ljusci, dajući atomu tri valentna elektrona dostupna za povezivanje. U tom pogledu, nalikuje aluminiju, sljedećem elementu u skupini bora; međutim, za razliku od aluminija, ne može donirati elektrone drugim atomima kako bi formirao ionsku vezu s B3+ionom, budući da su elektroni previše čvrsto vezani za jezgru. Bor općenito ne prihvaća elektrone da tvore negativni ion, tako da normalno ne tvori ionske spojeve – kemija bora je u biti kovalentna. Konfiguracija elektrona i posljedično ponašanje veza također određuju kristalnu strukturu bora u njegovim različitim elementarnim oblicima.
Spojevi bora se često mogu opisati kao “nedostatak elektrona”, jer ima manje elektrona uključenih u vezu nego što je potrebno za normalne kovalentne veze. U jednoj kovalentnoj vezi, dva elektrona dijele se između atoma i u većini molekula elementi slijede oktetno pravilo. Strukture spojeva bora kao što su bor trifluorid (BF3) i bor triklorid (BCl3), međutim, pokazuju da element ima samo šest, a ne osam elektrona u svojoj valentnoj ljusci, što ih čini iznimkama od pravila okteta.
Neuobičajeno vezanje također se nalazi u strukturi spojeva bora poznatih kao borani – istraživanje ovih spojeva rezultiralo je revizijom teorija kemijskih veza. Borani su spojevi bora i vodika, a najjednostavniji je trihidrid, BH3. Opet, ovaj spoj sadrži atom bora kojemu su dva elektrona manja od okteta. Diboran (B2H6) je neobičan po tome što svaki od dva atoma vodika u spoju dijeli svoj elektron s dva atoma bora – ovaj raspored je poznat kao veza s dva centra s dva elektrona. Danas je poznato više od 50 različitih borana, a složenost njihove kemije može se usporediti s onom ugljikovodika.
Elementarni bor se ne pojavljuje prirodno na Zemlji i teško ga je pripremiti u čistom obliku, jer uobičajene metode – na primjer, redukcija oksida – ostavljaju nečistoće koje je teško ukloniti. Iako je element prvi put pripremljen u nečistom obliku 1808. godine, tek je 1909. proizveden u dovoljnoj čistoći da se može istražiti njegova kristalna struktura. Osnovna jedinica za kristalnu strukturu bora je B12 ikosaedar, s – na svakom od 12 vrhova – atom bora vezan za pet drugih atoma. Zanimljiva značajka ove strukture je da atomi bora tvore poluveze dijeleći jedan elektron umjesto uobičajena dva elektrona u kovalentnoj vezi. To daje atomima bora efektivnu valenciju od 6, s jednom dodatnom vezom dostupnom na svakom od vrhova koja im omogućuje da se vežu za susjedne jedinice.
Ikosaedri se ne zbijaju čvrsto i ostavljaju praznine u kristalnoj strukturi koje mogu popuniti atomi bora ili drugih elemenata. Proizveden je niz korisnih legura bora i metala i spojeva bora koji sadrže B12 ikosaedre u kombinaciji s drugim elementima. Ovi materijali su poznati po svojoj tvrdoći i visokim točkama taljenja. Jedan primjer je aluminij magnezijev borid (BAM), s kemijskom formulom AlMgB14. Ovaj materijal se odlikuje najnižim poznatim koeficijentom trenja – drugim riječima, izuzetno je sklizak – i koristi se kao otporan premaz s niskim trenjem za dijelove strojeva.