Bore

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Bore
Béryllium ← Bore → Carbone  ?       5 B                                                                                                                                                                                                                                           B Al Table complète • Table étendue
Général
Nom, Symbole, Numéro	Bore, B, 5
Série chimique	Métalloïdes
Groupe, Période, Bloc	13 (IIIA), 2, p
Masse volumique	2 460 kg/m3
Couleur	Noir
Propriétés atomiques
Masse atomique	10,811 u
Rayon atomique (calc)	85 (87) pm
Rayon de covalence	82 pm
Rayon de van der Waals	208 pm
Configuration électronique	[He] 2s2 2p1
Électrons par niveau d'énergie	2, 3
État(s) d'oxydation	3
Oxyde	faiblement acide
Structure cristalline	Rhomboédrique
Propriétés physiques
État ordinaire	solide
Température de fusion	2 349 K
Température de vaporisation	4 200 K
Énergie de fusion	50,2 kJ/mol
Énergie de vaporisation	489,7 kJ/mol
Volume molaire	4,39 ×10-6 m3/mol
Pression de la vapeur	0,348 Pa à 2 573 K
Vélocité du son	16 200 m/s à 20 °C
Divers
Électronégativité (Pauling)	2,04
Chaleur massique	1 026 J/(kg·K)
Conductivité électrique	1,0×10-4 S/m
Conductivité thermique	27,4 W/(m·K)
1e potentiel d'ionisation	800,6 kJ/mol
2e potentiel d'ionisation	2 427,1 kJ/mol
3e potentiel d'ionisation	3 659.7 kJ/mol
4e potentiel d'ionisation	25 025.8 kJ/mol
5e potentiel d'ionisation	32 826.7 kJ/mol
6e potentiel d'ionisation	{{{potentiel_ionisation6}}} kJ/mol
7e potentiel d'ionisation	{{{potentiel_ionisation7}}} kJ/mol
8e potentiel d'ionisation	{{{potentiel_ionisation8}}} kJ/mol
9e potentiel d'ionisation	{{{potentiel_ionisation9}}} kJ/mol
10e potentiel d'ionisation	{{{potentiel_ionisation10}}} kJ/mol
Isotopes les plus stables
iso AN Période MD Ed PD MeV 10B 19,9 % stable avec 5 neutrons 11B 80,1 % stable avec 6 neutrons 12B {syn.} 20,20 ms β- 13,369 12C
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Cristal de bore

Le bore est un élément chimique de symbole B et de numéro atomique 5.

C'est un métalloïde trivalent, qui se trouve abondamment dans la nature sous forme de borax. Il y a deux formes allotropiques de bore; le bore amorphe est une poudre brune, mais le bore métallique est noir. La forme métallique est dure (9,3 sur l'échelle de Mohs) et à température ambiante est un mauvais conducteur d'électricité.

Caractéristiques notables

Le bore possède une orbitale-p presque vide (1 électron pour 6 "places" disponibles). Trivalent, (3 électrons sur sa couche de valence), il est utilisé comme dopant de type p (déficient en électrons-riche en "trou") dans le silicium (tétravalent) en électronique. Les composés du bore se comportent souvent comme des acides de Lewis, se liant aisément avec des espèces riches en électrons afin de combler son déficit électronique.

Le bore est transparent à la lumière infrarouge. À température ambiante, le bore est un mauvais conducteur électrique mais est un bon conducteur à température élevée.

Le bore a la résistance à la traction la plus élevée de tous les éléments connus.

Le nitrure de bore peut être employé pour faire des matériaux qui sont aussi durs que le diamant. Le nitrure agit également en tant qu'isolant électrique mais conduit la chaleur comme un métal. Cet élément a également des qualités de lubrifiant semblables au graphite. Le bore est également semblable au carbone car il a la possibilité de former des réseaux moléculaires stables par liaisons covalentes.

Il est présent dans les lessives ce qui en fait un traceur de pollution urbaine dans les réseaux d'assainissement.

Curieusement, le bore n'entre dans la composition que d'une seule molécule ayant un rôle biologique connu : AI-2 (autoinducer 2), découvert en 1994 par Bonnie L. Bassler, est un agent qui permet à des bactéries de communiquer entre elles pour évaluer leur nombre et ne déclencher certaines actions (comme la luminescence) que si elles sont relativement nombreuses; il consiste en un sucre qui enserre un atome de bore.

Applications

Le composé du bore ayant la plus grande importance économique est le borax ou tétraborate de sodium Na₂B₄O₇ 5H₂O, qui est utilisé pour la fabrication de fibre de verre isolante, et d'agent de blanchiment.

• grâce à sa couleur verte dans la flamme, le bore amorphe est utilisé dans les effets pyrotechniques ;
• l'acide borique est un composé important dans les produits textiles ;
• les composés du bore sont utilisés en synthèse organique et dans les verres borosilicatés comme le Pyrex ;
• certains composés de bore sont utilisés comme agents protecteurs du bois, et ont l'avantage de présenter une faible toxicité ;
• le ¹⁰B est utilisé dans la modération des réacteurs nucléaires, comme bouclier contre les radiations et dans les détecteurs de neutrons
• on le trouve en alliage avec le fer et le néodyme (Nd₂Fe₁₄B) dans de puissants aimants permanents.
• La combinaison du bore et du titane (appelé couple titane-bore) dans les aciers influe considérablement sur les propriétés mécaniques de ces derniers. Le dosage doit être très précis, certaines normes d'élaboration interdisent les concentrations en bore supérieures à 0.0005% (en masse).

Les composés de bore sont étudiés pour un très grand nombre d'applications comme dans les membranes perméables au sucre, les capteurs d'hydrate de carbone.

• le bore est aussi beaucoup utilisé dans l'industrie des semi-conducteurs. Il sert en, général de dopant accepteur (type-P), notamment dans le silicium.

Histoire

Les composés du bore (arabe بورون - buraq, persan burah « brillant »), sont connus depuis des milliers d'années. Dans l'Égypte antique, le procédé de momification dépendait du natron, un minerai contenant des borates ainsi que d'autres sels plus communs. Les Chinois utilisaient une glaise de borax depuis − 300 et les Romains utilisaient des composés de bore pour la fabrication du verre.

Cet élément ne fut isolé qu'en 1808 par Sir Humphry Davy, Gay-Lussac et le baron Louis Jacques Thénard, qui obtinrent une pureté de 50 %. Ils n'identifièrent toutefois pas la substance comme un élément.
Ce fut Jöns Jacob Berzélius qui en 1824 identifia le bore comme un élément. Le premier échantillon de bore pur fut obtenu par le chimiste américain W. Weintraub en 1909.

Occurrence

Les États-Unis et la Turquie sont les deux plus grands producteurs de bore. La Turquie détient près de 94,7 % des réserves mondiales. On ne trouve pas de bore dans la nature sous sa forme élémentaire, mais sous forme combinée par exemple dans le borax (tinkalite), l'acide borique, la colémanite, la kernite, l'ulexite et les borates. On trouve parfois de l'acide borique dans les sources d'eau volcanique. L'ulexite est un minerai de bore qui possède naturellement les propriétés de la fibre optique.

Les sources économiquement les plus importantes sont le minerai de rasorite et le minerai de borax que l'on peut trouver dans le désert des Mojaves en Californie. La Turquie est un autre pays où l'on trouve de grands dépôts de borax.

Le bore pur n'est pas facile à préparer. Les premières méthodes impliquaient la réduction de l'acide borique avec un métal tel que le magnésium ou l'aluminium. Toutefois le produit est presque toujours contaminé par des borides métalliques.

Le bore très pur est préparé en réduisant des halogènures de bore volatils avec de l'hydrogène à haute température.

Lien externe

• (fr) Bore - santé et environnement résumé de GreenFacts d'un rapport du Programme International sur la Sécurité Chimique de l'OMS

Voir « bore » sur le Wiktionnaire.

Wikimedia Commons propose des documents multimédia libres sur Bore.

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