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화합물을 만들 때 붕소의 원자가는 3이다.

그러나 붕소의 처음 3개의 전자를 떼어내는 데 필요한 이온화 에너지가 너무 커서 B³⁺ 이온을 포함하는 화합물을 만들기 어려우므로 화합물에서 붕소는 공유결합을 하고 있으며, 이때 붕소의 배위수는 3 또는 4이다. 붕소의 배위수가 3인 화합물들은 평면구조이며, 고립전자쌍을 포함하는 화합물인 주개받개착물(첨가생성물)로 쉽게 바뀐다. 이 첨가생성물에서 붕소의 배위수는 4이며, 그 4개의 원자단은 붕소 주위에서 4면체 형태로 배열되어 있다. 이 4면체의 결합은 음이온의 형성이나 주개원자로부터 나오는 비공유전자쌍을 받아들여서 생기며, 이로 인해 다양한 구조가 생긴다.

고체 형태의 붕산염은 몇몇 음이온(즉 붕소와 산소로 이루어진 BO₃^3－) 및 전자공유결합으로 이루어진 5가지 형태의 구조가 존재한다. 가장 흔한 붕산염은 흔히 붕사(Na₂B₄O₇·10H₂O)로 알려진 사붕산소듐으로 염층(鹽層)에서 천연적으로 산출된다. 붕사는 비누와 순한 소독제로 오랫동안 사용되었으며, 금속 산화물을 녹일 수 있기 때문에 납땜 융제로도 널리 쓰인다.

공업적으로 다양하게 이용되는 다른 붕소 화합물은 붕산(H₃BO₃)으로 오르토붕산이라고도 하는 이 백색의 고체는 진한 붕사용액을 황산으로 처리하여 얻어진다.

붕산은 화상이나 피부의 상처를 치료하기 위한 순한 소독제로 흔히 쓰이며, 안약의 중요한 성분이 된다. 그밖의 중요한 용도로는 직물의 내화재, 니켈 전기도금이나 가죽을 무두질하기 위해 사용되는 용액과 여러 유기화학반응에 사용되는 촉매의 중요한 성분으로 쓰인다. 붕산을 가열하면 물이 빠지고 메타붕산(HBO₂)이 되며, 여기서 물을 더 잃으면 산화붕소(B₂O₃)가 된다.

이 산화붕소를 실리카와 혼합하여 조리기구나 특정 실험장치로 쓰이는 내열유리(耐熱琉璃：붕규산 유리)를 만든다.

붕소는 여러 금속들과 결합되어 붕소화물이라고 하는 일련의 화합물들을 만든다. 이 붕소화물은 금속 붕소보다 보통 더 단단하고 녹는점이 더 높으며, 화학반응성은 작고 전기저항은 크다. 일부 붕소화물은 알려진 모든 물질 중에서 가장 단단하고 가장 내열성이 큰 화합물 중의 하나이며, 이 극단적인 특징에 따라 그 용도가 결정된다.

예를 들어 붕소화알루미늄(AlB₁₂)은 많은 경우에 연마용과 분쇄용 다이아몬드 가루의 대체물질로 이용된다.

질소와 붕소를 반응시키면 질소화붕소(BN)가 만들어지는데 이것은 탄소처럼 2개의 동소체(화학적으로는 같으나 물리적으로는 다른 형태)가 존재한다. 그중 하나는 흑연과 비슷한 층상구조를, 다른 하나는 다이아몬드와 비슷한 입방결정구조를 이룬다.

보라존(borazon)이라 하는 후자의 동소체는 매우 높은 온도에서도 산화에 견딜 수 있고 상당히 단단하기 때문에 고온용 연마제로 유용하게 쓰인다. 붕소는 모든 할로젠 원소와 반응하여 반응성이 매우 큰 삼할로젠화물을 형성한다. 소위 루이스산이라고 하는 이들 화합물은 아민·포스핀·에터·할로젠화이온들과 쉽게 착물을 형성한다.

수소와 붕소가 반응하여 보란(borane)이라 하는 일련의 화합물을 형성하며, 그중 가장 간단한 것은 디보란(B₂H₆)이다.

이들 수소화붕소의 분자구조와 화학작용은 무기화합물 중에서 특이하다. 대표적으로 그들의 분자구조를 살펴보면 붕소 원자와 수소 원자의 일부는 서로 가까이 둘러싸여 있거나, 또는 각 원자쌍에 대응하는 전자쌍 결합으로 설명될 수 있는 것보다 많은 원자와 결합되어 있음을 알 수 있다.

이러한 차이로 인해 전자쌍은 2원자 사이에 편재되어 있지 않고, 3원자에 의해 공유된 결합(3중심 결합)이라는 개념이 생겨났다. 디보란은 여러 화합물들과 결합해 알킬보란·아릴보란·알데히드와 첨가생성물 등의 유기 붕소화합물을 포함하는 수많은 붕소 유도체나 보란 유도체를 형성한다.