BORE

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Le bore est l'élément chimique de symbole B et de numéro atomique Z = 5. Bien que sa chimie soit mal connue et en pleine évolution, les emplois de ses dérivés sont anciens, nombreux et importants.

Au début du Moyen Âge, on importait en Europe du borax, venu des Indes, sous des noms (d'origine arabe ?) tels que « tincar », « tinckal »... Vers 1500, ce produit est appelé (origine perse) « baurach », « bauraq »... Extrait du borax en 1702 par Homberg et d'abord nommé « sel sédatif », « sel volatil narcotique de vitriol », « acide du borax », « acide boracin », « acide boracique », l'acide borique a été ainsi appelé, vers 1810, par Gay-Lussac et Thénard. Le mot bore est dû aux mêmes auteurs qui, en même temps que Davy, et de façon indépendante, ont préparé pour la première fois, en 1808, du bore élémentaire très impur. Les alchimistes se servaient déjà du borax comme flux dans la fusion et la soudure des métaux. Encore aujourd'hui, le borax et l'acide borique entrent dans la composition des flux utilisés en métallurgie ; ils servent à l'ignifugation du bois et des tissus ; on les trouve dans la composition des émaux utilisés en céramique et dans la composition de verres du type Pyrex ; on les emploie en galvanoplastie, photographie, tannerie, papeterie, blanchisserie, teinturerie et pour la fabrication des colles, des condensateurs électrolytiques... L'acide borique, qui figure comme antiseptique dans la pharmacopée, est toxique ; il ne doit pas être employé pour la conservation des aliments. De son côté, la borocalcite est utilisée comme fertilisant (betterave, pommier...). Les perborates servent au blanchiment des textiles. Le fluorure de bore est un catalyseur énergique, analogue au chlorure d'aluminium, utilisé en chimie organique. Les hydrures, proposés comme carburants pour fusées, servent au « dopage » des semi-conducteurs, et les borohydrures (qui permettent d'obtenir facilement les hydrures) sont des réducteurs sélectifs utilisés en chimie organique. Il faut encore citer le nitrure de bore utilisé comme réfractaire, le carbure de bore et les borures des métaux de transition employés comme réfractaires ou comme abrasifs, le borure de fer permettant de désoxyder l'acier et d'en améliorer les propriétés mécaniques. Ces corps servent aussi dans l'industrie nucléaire pour absorber les neutrons lents (10B ayant une section efficace de capture cinq fois plus grande que celle du 11B) ; ils semblent devoir servir à renforcer les matières plastiques plus efficacement que les fibres de verre. L'emploi du bore élémentaire a été préconisé en particulier pour améliorer les caractéristiques des combustibles pour fusées.

Le bore a pour masse atomique 10,82. Il possède deux isotopes naturels, 10B (18,8 p. 100) et 11B (81,2 p. 100) ; on sait, de plus, obtenir deux isotopes radioactifs de périodes courtes, 8B et 12B, par bombardement de 9Be, 10B, 11B, 12C et 15N.

Sa structure électronique est 1s2, 2s2, 2p1 ; il appartient de ce fait au groupe III b de la classification périodique (B, Al, Ga, In, Tl). D'après cette structure, seul l'électron 2p n'étant pas apparié, le bore devrait être monovalent ; en fait il suffit de fournir une énergie d'activation très faible (167 joules par atome-gramme) pour que, l'un des électrons 2s passant sur l'orbitale 2p, le bore soit toujours trivalent. La différence d'énergie entre les niveaux 2s et 2p est trop faible pour qu'il puisse être bivalent ; ceci cadre du reste avec le fait que le bore lui-même et ses dérivés sont diamagnétiques et avec le fait que dans des corps tels que (BX2)2, (B(OH)2)2 ou (BO)2 on trouve des structures fragiles du type > B–B <, et, dans (BX)n, des structures spatiales dans lesquelles le bore est trivalent.

Suivant une règle générale, en tant que premier élément d'une colonne de la classification, le bore se différencie très nettement des éléments qui le suivent. En particulier, il ne donne pas d'ion positif, car, à cause de son petit diamètre atomique et du faible effet d'écran, ses électrons sont très fortement attirés par le noyau : ceci se traduit par une énergie d'ionisation environ 1,3 fois plus grande que celle des autres éléments de sa famille.

Ne pouvant établir que trois covalences, le bore sera entouré dans ses composés, non pas d'un octet, mais seulement de six électrons, et la chimie du bore est caractérisée par ce déficit électronique.

À l'état élémentaire, le bore se cristallise dans des systèmes compacts (rhomboédrique ou quadratique) très stables et favorisant au maximum la mise en commun des électrons, d'où sa dureté et son point de fusion élevé. Les atomes de bore se groupent alors en triangles équilatéraux, lesquels s'associent entre eux en mettant leurs côtés en commun ; on arrive ainsi à l'octaèdre ou à l'icosaèdre. Quoi qu'il en soit, il n'existe pas, dans ces configurations, un ensemble de covalences normales (dans l'icosaèdre, par exemple, douze atomes de bore échangent trente liaisons au moyen seulement de trente-six électrons) ; les mêmes considérations sont valables pour les borures métalliques, ou pour le carbure de bore.

Bore

Dessin : Bore

Structure icosaédrique du bore et de certains de ses dérivés. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Lorsqu'un atome de bore tricovalent est engagé dans une molécule, il va, de façon à compléter son octet, servir d'accepteur à une molécule ou à un ion contenant un atome (O, S, N...) pouvant servir de donneur. Ceci provoque soit la polymérisation fréquente des dérivés du bore, soit la formation de composés d'addition, et, lorsque l'atome donneur se trouve dans une chaîne liée au bore, tout en étant séparé par quatre ou cinq autres atomes, la formation de chélates.

Ce déficit électronique est à l'origine de la structure très particulière des hydrures de bore (pont hydrogène).

Enfin, toujours pour la même raison, en se combinant avec des éléments excédentaires en électrons, le bore donne des composés hétéro- ou polycycliques.

État naturel

Le bore entre pour 0,001 p. 100 dans la composition de la croûte terrestre où il est très disséminé. C'est un oligo-élément nécessaire au développement normal des animaux et des végétaux.

Le bore est trop réactif pour exister à l'état libre, on le trouve essentiellement sous forme oxydée dans environ soixante minéraux constitués par des borates associés à des silicates, phosphates, aluminates, sulfates, fluorures, chlorures..., et dont les gisements sont localisés en Amérique (Californie, Chili), en Asie centrale et en Europe (U.R.S.S., Allemagne, Italie) ; la France ne possède aucun gisement.

Après extraction, ces minéraux sont mis en solution par l'acide sulfurique ou par le carbonate de soude. On précipite les impuretés et on laisse cristalliser, suivant le cas, l'acide borique ou le borax, ce dernier pouvant être obtenu par simple recristallisation de la kernite. L'acide borique et le borax sont les deux produits commerciaux les plus importa [...]

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Pour citer l’article

Jean CUEILLERON, « BORE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 01 décembre 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/bore/