le bore C'est un élément non métallique qui dirige le groupe 13 du tableau périodique et est représenté par le symbole chimique B. Son numéro atomique est 5, et c'est le seul élément non métallique de son groupe; bien que certains chimistes le considèrent comme un métalloïde.
Il se présente sous la forme d'une poudre brun noirâtre, et se trouve dans une proportion de 10 ppm par rapport à la croûte terrestre. Ce n'est donc pas l'un des éléments les plus abondants.
Il fait partie de plusieurs minéraux tels que le borax ou le borate de sodium, qui est le minéral de bore le plus courant. Il existe également de la kurnite, une autre forme de borate de sodium; la colémanite ou le borate de calcium; et ulexite, borate de sodium et de calcium.
Les borates sont extraits aux États-Unis, au Tibet, en Chine et au Chili avec une production mondiale d'environ deux millions de tonnes par an.
Cet élément a treize isotopes, le plus abondant étant OnzeB, qui constitue 80,1% en poids du bore, et dixB, qui forme les 19,9% restants.
Le bore est un oligo-élément essentiel pour les plantes, intervenant dans la synthèse de certaines protéines végétales vitales et contribue à l'absorption de l'eau. Chez les mammifères, il semble nécessaire à la santé osseuse.
Bien que le bore ait été découvert en 1808 par le chimiste anglais Sir Humphry Davy, et les chimistes français Jacques Thérnard et Joseph Gay-Lussac, depuis le début de notre ère en Chine, le borax était utilisé dans la fabrication de poteries en émail.
Le bore et ses composés ont de nombreuses utilisations et applications, allant de son utilisation dans la conservation des aliments, en particulier de la margarine et du poisson, à son utilisation dans le traitement des tumeurs cancéreuses du cerveau, de la vessie, de la prostate et d'autres organes..
Le bore est peu soluble dans l'eau, mais ses composés le sont. Cela pourrait être un mécanisme de concentration de bore, ainsi qu'une source d'empoisonnement par l'élément..
Index des articles
Depuis l'Antiquité, l'homme a utilisé des composés du bore dans diverses activités. Le borax, un minéral connu sous le nom de tincal, a été utilisé en Chine en 300 après JC. dans la production de céramiques émaillées.
L'alchimiste persan Rhazes (865-925) a fait la première mention des composés du bore. Rhazes a classé les minéraux en six classes, dont l'une était les boracios qui comprenaient du bore.
Agricola, vers 1600, a signalé l'utilisation du borax comme fondant en métallurgie. En 1777, la présence d'acide borique a été reconnue dans un ruisseau de source chaude près de Florence.
Humphry Davy, par électrolyse d'une solution de borax, a observé l'accumulation d'un précipité noir sur l'une des électrodes. Il a également chauffé l'oxyde de bore (BdeuxOU ALORS3) avec du potassium, produisant une poudre brun noirâtre qui était la forme connue de bore.
Gay-Lussac et Thénard ont réduit l'acide borique à haute température en présence de fer pour produire du bore. Ils ont également montré le processus inverse, c'est-à-dire où l'acide borique est un produit de l'oxydation du bore.
Jöns Jakob Berzelius (1827) a réussi à identifier le bore comme un nouvel élément. En 1892, le chimiste français Henri Moissan réussit à produire du bore à 98% de pureté. Bien que, il soit souligné que le bore a été produit sous forme pure par le chimiste américain Ezekiel Weintraub, en 1909.
Solide cristallin ou poudre amorphe brun noir.
10,821 g / mol.
2076 ºC.
3927 ºC.
-Liquide: 2,08 g / cm3.
-Cristallin et amorphe à 20 ºC: 2,34 g / cm3.
50,2 kJ / mol.
508 kJ / mol.
11,087 J / (mol K)
-Premier niveau: 800,6 kJ / mol.
-Deuxième niveau: 2427 kJ / mol.
-Troisième niveau: 3,659,7 kJ / mol.
2.04 sur l'échelle de Pauling.
90 h (empirique).
4,16 cm3/ mol.
27,4 W / m.K
~ 106 Ω.m (à 20 ° C).
Le bore à haute température est un bon conducteur électrique, mais à température ambiante, il devient presque un isolant.
~ 9,5 sur l'échelle de Mohs.
Le bore n'est pas affecté par l'acide chlorhydrique au point d'ébullition. Cependant, il est converti par l'acide nitrique chaud en acide borique (H3BO3). Le bore se comporte chimiquement comme un non-métal.
Réagit avec tous les halogènes pour donner des trihalogénures hautement réactifs. Ceux-ci ont la formule générale BX3, où X représente un halogène.
Il se combine avec divers éléments pour créer des borures. Certains d'entre eux sont parmi les substances les plus dures; par exemple, le nitrure de bore (BN). Le bore se combine avec l'oxygène pour former du trioxyde de bore.
Avant d'aborder les structures du bore (cristallin ou amorphe), il est essentiel de garder à l'esprit comment ses atomes peuvent être liés. La liaison B-B est essentiellement covalente; Non seulement cela, mais parce que les atomes de bore présentent naturellement un déficit électronique, ils essaieront de le fournir dans leurs liaisons d'une manière ou d'une autre..
Dans le bore, on observe un type spécial de liaison covalente: celle avec trois centres et deux électrons, 3c2e. Ici, trois atomes de bore partagent deux électrons et définissent un triangle, l'une des nombreuses faces trouvées dans leurs polyèdres structuraux (image du haut).
De gauche à droite, nous avons: octaèdre (a, B6), cuboctaèdre (b, B12) et l'isocashèdre (c, B12 aussi). Toutes ces unités partagent une caractéristique: elles sont pauvres en électrons. Par conséquent, ils ont tendance à se lier de manière covalente les uns avec les autres; et le résultat est une fête de liens étonnants.
Dans chaque triangle de ces polyèdres, la liaison 3c2e est présente. Sinon, on ne pourrait pas expliquer comment le bore, capable de former seulement trois liaisons covalentes selon la théorie des liaisons de Valence, peut avoir jusqu'à cinq liaisons dans ces unités polyédriques..
Les structures de bore consistent alors en un agencement et une répétition de ces unités qui finissent par définir un cristal (ou un solide amorphe).
Il peut y avoir d'autres unités polyédriques de bore, ainsi qu'un composé de seulement deux atomes, Bdeux; une «ligne» de bore qui doit être liée à d'autres atomes en raison de sa déficience électronique élevée.
L'icosaèdre est de loin l'unité préférée du bore; celui qui vous convient le mieux. Dans l'image ci-dessus, par exemple, vous pouvez voir comment ces unités B12 s'entrelacent pour définir le cristal rhomboédrique de bore-α.
Si vous vouliez isoler l'un de ces icosaèdres, ce serait une tâche compliquée, car sa carence électronique les oblige à définir un cristal où chacun apporte les électrons dont les autres voisins ont besoin..
L'allotrope bore β-rhomboédrique, comme son nom l'indique déjà, possède des cristaux rhomboédriques comme le bore-α; cependant il diffère dans ses unités structurelles. Il ressemble à un vaisseau extraterrestre fait d'atomes de bore.
Si vous regardez attentivement, les unités icosaédriques peuvent être vues de manière discrète et fusionnée (au centre). Il existe également des unités Bdix et des atomes de bore solitaires qui agissent comme un pont pour les unités mentionnées. De tous, c'est l'allotrope de bore le plus stable.
Dans cet allotrope de bore, les unités B sont coordonnéesdeux et B12. Le Bdeux est si électroniquement déficient qu'il supprime en fait les électrons de B12 et il y a donc un caractère ionique dans ce solide. Autrement dit, ils ne sont pas seulement liés de manière covalente, mais il existe une attraction électrostatique de type [Bdeux-] [B12+].
Le bore-γ cristallise en une structure de sel gemme, identique à celle du NaCl. Il est obtenu en soumettant d'autres allotropes de bore à des pressions (20 GPa) et des températures (1800 ° C) élevées, pour ensuite rester stables dans des conditions normales. Sa stabilité rivalise en fait avec celle du bore β-rhomboédrique.
D'autres allotropes de bore sont constitués d'agrégats d'atomes B comme s'ils étaient joints par une liaison métallique, ou comme s'ils étaient des cristaux ioniques; c'est-à-dire qu'il s'agit d'un bore cubique.
Le bore amorphe, dont la disposition des unités B12 c'est aléatoire et désordonné. Se présente sous la forme d'un solide vitreux ou d'une poudre fine de couleurs marron terne et foncées.
Et enfin, il y a l'allotrope le plus récent et le plus bizarre du bore: les borophènes (image du haut). Il se compose d'une monocouche d'atomes de bore; extrêmement mince et analogue au graphène. A noter qu'il préserve les fameux triangles, caractéristiques de la carence électronique subie par ses atomes.
En plus des borophènes, dont le B36 est le plus simple et le plus petit, il y a aussi les grappes de bore. La borosphère (image ci-dessous) se compose d'une cage sphérique en forme de boule de quarante atomes de bore, B40; mais au lieu d'avoir des bords lisses, ils sont abrupts et irréguliers:
La configuration électronique du bore est:
[He] 2sdeux 2 P1
Il possède donc trois électrons de valence. Il en faut cinq de plus pour compléter son octet de valence, et il peut à peine former trois liaisons covalentes; il aurait besoin d'un quatrième lien datif pour compléter son octet. Le bore peut perdre ses trois électrons pour acquérir un état d'oxydation de +3.
Le bore est isolé en réduisant l'acide borique avec du magnésium ou de l'aluminium; méthode similaire à celle utilisée par Gay-Lussac et Thénard. Il a la difficulté de contaminer le bore avec les borures de ces métaux.
Un échantillon de haute pureté peut être obtenu par réduction en phase gazeuse de trichlorure de bore, ou tribromure, avec de l'hydrogène sur des filaments de tantale chauffés électriquement..
Un bore de haute pureté est préparé par décomposition à haute température du diborane, suivie d'une purification par fusion de zone ou procédés Czocharalski..
Le bore élémentaire a été utilisé dans le durcissement de l'acier. Dans un alliage avec du fer contenant de 0,001 à 0,005% de bore. Il est également utilisé dans l'industrie non ferreuse, généralement comme désoxydant.
De plus, le bore est utilisé comme dégazeur dans le cuivre à haute conductance et les alliages à base de cuivre. Dans l'industrie des semi-conducteurs, de petites quantités de bore sont soigneusement ajoutées en tant qu'agent dopant pour le silicium et le germanium..
Oxyde de bore (BdeuxOU ALORS3) est mélangé à de la silice pour fabriquer un verre résistant à la chaleur (verre borosilicaté), utilisé dans les ustensiles de cuisine et certains équipements de laboratoire.
Carbure de bore (B4C) est une substance extrêmement dure qui est utilisée comme agent abrasif et de renforcement dans les matériaux composites. Borure d'aluminium (AlB12) est utilisé comme substitut de la poussière de diamant pour le meulage et le polissage.
Le bore est utilisé dans les alliages, par exemple les aimants en terres rares, en alliant le fer et le néodyme. Les aimants formés sont utilisés dans la fabrication de microphones, d'interrupteurs magnétiques, d'écouteurs et d'accélérateurs de particules.
La capacité de l'isotope bore-10 (dixB) pour piéger les neutrons, émettant un rayonnement de type α a été utilisé pour le traitement des tumeurs cérébrales dans une technique connue sous le nom de thérapie de capture de neutrons au bore (BNCT).
le dixLe composé B s'accumule dans la tumeur cancéreuse. Par la suite, la zone tumorale est irradiée avec des neutrons. Ceux-ci interagissent avec dixB, qui provoque l'émission de particules α. Ces particules ont un effet biologique relatif élevé et en raison de leur grande taille, elles ont une faible portée..
Par conséquent, l'action destructrice des particules α reste confinée dans les cellules tumorales, effectuant leur destruction. Le BNCT est également utilisé dans le traitement des tumeurs cancéreuses du cou, du foie, de la vessie et de la prostate..
Une petite quantité de bore, sous forme d'acide borique ou de borate, est nécessaire à la croissance de nombreuses plantes. Une carence en bore se manifeste par une croissance déformée des plantes; le "cœur brun" des légumes; et la "pourriture sèche" des betteraves sucrières.
Le bore peut être nécessaire en petites quantités pour maintenir la santé des os. Il existe des études qui indiquent que le manque de bore serait impliqué dans la génération de l'arthrite. Il interviendrait également dans les fonctions cérébrales telles que la mémoire et la coordination œil-main.
Certains experts soulignent que 1,5 à 3 mg de bore devraient être inclus dans l'alimentation quotidienne.
Le bore, l'oxyde de bore, l'acide borique et les borates sont considérés comme non toxiques. La DL50 pour les animaux est de 6 g de bore / kg de poids corporel, tandis que les substances avec une DL50 supérieure à 2 g / kg de poids corporel sont considérées comme non toxiques..
En revanche, la consommation de plus de 0,5 mg / jour de bore pendant 50 jours entraîne des problèmes digestifs mineurs, évocateurs d'une toxicité. Certains rapports indiquent qu'un excès de consommation de bore peut affecter le fonctionnement de l'estomac, du foie, des reins et du cerveau.
De plus, des effets irritants à court terme sur le nasopharynx, les voies respiratoires supérieures et les yeux ont été signalés suite à une exposition au bore..
Les rapports de toxicité du bore sont rares et dans de nombreux cas, la toxicité survient à des doses très élevées, supérieures à celles auxquelles la population générale est exposée..
La recommandation est de surveiller la teneur en bore des aliments, en particulier des légumes et des fruits. Les agences gouvernementales de santé doivent s'assurer que la concentration en bore de l'eau ne dépasse pas les limites autorisées..
Les travailleurs exposés à la poussière contenant du bore doivent porter des masques de protection respiratoire, des gants et des bottes spéciales..
Personne n'a encore commenté ce post.