B · Élément 5 · Métalloïde
Un métalloïde des extrêmes : plus dur que la plupart des métaux, essentiel aux plantes et élément qui permet au verre borosilicaté de résister aux flammes.
Structure
Il ne s’agit pas d’un diagramme de points sur des anneaux — mais d’un échantillon de Monte-Carlo de la véritable densité de probabilité |ψ|² pour chaque sous-couche occupée. Faites glisser pour faire pivoter. Le bleu et le violet indiquent les signes opposés de la fonction d’onde, ce qui rend la liaison possible.
Valeurs mesurées
Chaque barre indique où se situe bore parmi les 118 éléments pour cette propriété.
Sources : masses atomiques standard de l’IUPAC 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Les valeurs marquées ~ sont prédites plutôt que mesurées.
Taille, à l’échelle
Rayon de 87 pm — soit 0,087 nm ; il en faudrait donc environ 5,75 millions côte à côte pour couvrir un millimètre.
Plage thermique
Bore est liquide dans une plage de 1925 K, de 2348 K à 4273 K.
L’histoire
Métalloïde dur, essentiel à la croissance des plantes. Forme des composés extrêmement durs.
La découverte du bore est survenue pendant l'âge d'or de la chimie, lorsque des esprits brillants se précipitaient pour percer les secrets de composés mystérieux. Cette histoire implique des révolutionnaires français, des expérimentateurs anglais et une substance qui avait intrigué l'humanité pendant plus d'un millénaire.
Bien avant sa découverte, les composés du bore fascinaient les civilisations du monde entier. Le borax atteignit l'Europe par l'ancienne Route de la soie, vendu comme fondant précieux pour le travail des métaux et comme composant des céramiques chinoises. Les alchimistes arabes l'appelaient « burak », tandis que les verriers vénitiens payaient un prix élevé pour cette mystérieuse poudre blanche qui rendait leur verre parfaitement transparent.
Marco Polo évoqua les mines de borax du Tibet, et les alchimistes européens du Moyen Âge tentèrent désespérément de comprendre pourquoi ce « sel magique » pouvait nettoyer, préserver et transformer d'autres matériaux. Ils ignoraient qu'ils travaillaient avec les composés d'un élément inconnu.
La percée survint pendant l'une des périodes les plus tumultueuses de l'histoire. Joseph Louis Gay-Lussac et Louis-Jacques Thénard, travaillant dans la France de Napoléon, étudiaient les propriétés mystérieuses de l'acide borique. Ces brillants chimistes avaient survécu à la Révolution française et repoussaient alors les limites des connaissances chimiques sous le patronage de l'Académie française des sciences.
Le 21 juin 1808, ils réalisèrent l'impossible : ils isolèrent du bore pur en chauffant de l'acide borique avec du potassium métallique dans un tube de fer. Gay-Lussac écrivit plus tard : « Nous avons obtenu une substance de couleur brun olive, qui nous parut être le radical de l'acide boracique. » Ils avaient créé l'élément numéro 5, sans encore comprendre sa véritable importance.
Au même moment, de l'autre côté de la Manche, Sir Humphry Davy menait ses propres expériences révolutionnaires à la Royal Institution de Londres. Seulement neuf jours après le succès français, Davy obtint le même résultat par une méthode différente : l'électrolyse de l'acide borique. La rivalité scientifique entre la France révolutionnaire et la Grande-Bretagne de l'époque napoléonienne poussa les deux équipes à réaliser des progrès sans précédent.
L'approche de Davy était plus élégante, mais tout aussi dangereuse. Il fit passer un courant électrique dans de l'acide borique en fusion, déposant de minuscules quantités de matière brune sur l'électrode. Ses notes minutieuses décrivent une « poudre vert olive foncé » qui brûlait avec une flamme vert vif : la première observation consignée de l'émission verte caractéristique du bore.
Les chimistes français et anglais eurent d'abord du mal à nommer leur découverte. L'équipe française proposa « bore », d'après l'arabe « burak » (borax), tandis que Davy suggéra « boracium ». Le nom moderne « boron » naquit de la coopération scientifique internationale, combinant la racine arabe avec le suffixe grec « -on », qui signifie « formant ».
Le bore resta une curiosité de laboratoire jusqu'à l'époque de la ruée vers l'or en Californie. En 1881, Francis Marion Smith découvrit d'immenses gisements de borax dans la Vallée de la Mort, ce qui lui valut le surnom de « Roi du Borax ». Ses célèbres attelages de vingt mulets devinrent une légende américaine, transportant le borax sur 165 miles à travers le désert de Mojave jusqu'à la voie ferrée la plus proche.
La véritable percée eut lieu en 1909, lorsque Ezekiel Weintraub mit au point une méthode de production de bore cristallin pur, révélant ses véritables propriétés : celles de l'un des éléments les plus durs connus. Cette découverte fit entrer le bore dans l'ère moderne des matériaux avancés et de la technologie nucléaire.
Applications
Le bore est le super-héros invisible de la technologie moderne, permettant discrètement tout, des blindages pare-balles aux écrans de smartphone. Ses propriétés chimiques uniques le rendent central dans les applications de pointe où les matériaux ordinaires échouent.
Le carbure de bore (B₄C) est le troisième matériau le plus dur connu de l'humanité, dépassé seulement par le diamant et le nitrure de bore cubique. Des entreprises militaires comme BAE Systems et General Dynamics utilisent le carbure de bore dans :
L'incroyable capacité du bore à absorber les neutrons en fait le matériau ultime pour le contrôle nucléaire. Le bore-10 possède une section efficace d'absorption des neutrons 1 000 fois supérieure à celle de la plupart des matériaux :
Le verre borosilicaté a transformé la science de laboratoire et les produits de consommation. Corning Inc. a révolutionné la fabrication du verre grâce à des formulations enrichies en bore :
Le bore est un micronutriment essentiel pour les plantes qui permet la formation des parois cellulaires et les processus reproductifs. L'agriculture moderne utilise des composés du bore pour :
D’où il vient
10 mg/kg de la croûte terrestre · plus abondant que 69 % des éléments
Le bore est l'un des éléments les plus rares de l'Univers, avec une abondance de seulement 10 parties par million dans la croûte terrestre. Cette rareté raconte une histoire fascinante de destruction cosmique et de concentration terrestre.
Contrairement à la plupart des éléments, le bore ne peut pas survivre à l'intérieur des étoiles : il est détruit à des températures supérieures à 500 000 K. Il se forme plutôt par spallation des rayons cosmiques, lorsque des particules de haute énergie percutent les noyaux de carbone, d'azote et d'oxygène dans l'espace, les fragmentant en éléments plus légers, dont le bore. Ce processus violent fait du bore un « fossile » de l'activité des rayons cosmiques sur des milliards d'années.
Malgré sa rareté cosmique, le bore se concentre dans certains environnements géologiques grâce à des processus particuliers :
Les gisements évaporitiques contiennent les principales ressources mondiales de bore :
La Turquie domine la production mondiale de bore avec 73 % des réserves mondiales, principalement issues des mines de Kirka et d'Emet. Les États-Unis occupent la deuxième place avec la mine de Boron, en Californie (détenue par Rio Tinto), exploitée depuis 1872. D'autres gisements importants existent en :
L'eau de mer contient environ 4,5 mg/L de bore, ce qui fait des océans une source pratiquement infinie mais diluée. Certaines sources géothermiques concentrent le bore à des niveaux économiquement exploitables : le champ géothermique de Larderello, en Italie, a été la première source industrielle de bore au monde dans les années 1800.
Certaines plantes agissent comme des « accumulatrices de bore », concentrant l'élément jusqu'à 1 000 fois au-dessus des niveaux du sol. Les algues marines et certaines plantes désertiques ont développé cette capacité pour tolérer des environnements riches en bore qui tueraient d'autres organismes.
Manipulation
Le bore et la plupart de ses composés sont des matériaux relativement peu toxiques comparés à de nombreux produits chimiques industriels. Toutefois, des procédures de manipulation appropriées sont essentielles pour une utilisation sûre en laboratoire, dans l'industrie et au quotidien.
Toxicité aiguë : Les composés du bore présentent une faible toxicité aiguë. La DL₅₀ (dose létale pour 50 % des sujets testés) de l'acide borique est de 2 660 mg/kg chez le rat, ce qui le rend moins toxique que le sel de table.
Exposition chronique : Une exposition prolongée à des niveaux élevés peut affecter la santé reproductive et le développement. L'OSHA n'a pas établi de limites d'exposition spécifiques pour le bore élémentaire, mais recommande de le traiter comme une poussière nuisible.
Contact avec les yeux : Rincer à l'eau propre pendant 15 minutes et consulter un médecin si l'irritation persiste
Contact avec la peau : Laver à l'eau et au savon et retirer les vêtements contaminés
Inhalation : Se déplacer à l'air frais et consulter un médecin en cas de difficultés respiratoires
Ingestion : Rincer la bouche, boire de l'eau et consulter un médecin en cas d'ingestion de grandes quantités
Les composés du bore couramment utilisés au domicile, comme le borax, sont généralement sûrs lorsqu'ils sont utilisés conformément aux instructions :
Remarque : Le bore est un oligoélément essentiel pour les plantes et peut avoir des effets bénéfiques sur la santé osseuse humaine, mais les compléments alimentaires ne doivent être utilisés que sous surveillance médicale.
Réponses rapides
Bore (symbole B) est l’élément 5 du tableau périodique, un Métalloïde de la période 2, du groupe 13. Un métalloïde des extrêmes : plus dur que la plupart des métaux, essentiel aux plantes et élément qui permet au verre borosilicaté de résister aux flammes. À température ambiante, c’est un solide.
[He] 2s² 2p¹ ; elle comporte 2 couches occupées, avec la répartition 2, 3. Sa couche externe contient 3 électrons, ce qui détermine son comportement en matière de liaisons.Bore fond à 2348 K (2074.9 °C) et bout à 4273 K (3999.9 °C). Cela le classe parmi les éléments les plus réfractaires — il reste solide à des températures qui vaporisent la plupart des métaux.
La masse atomique standard de Bore est de 10.81 u. Il s’agit d’une moyenne pondérée de ses isotopes présents naturellement, ce qui explique qu’elle soit rarement un nombre entier.
Bore a une masse volumique de 2.37 g/cm³. L’eau a une masse volumique de 1.0 g/cm³ ; un bloc de Bore est donc environ 2.4× plus lourd.
Bore a une électronégativité de Pauling de 2.04. L’échelle va de 0.70 (le francium, le moins attiré par les électrons) à 3.98 (le fluor, le plus attiré). Les valeurs de cette plage intermédiaire tendent à former des liaisons covalentes plutôt que des liaisons fortement ioniques.
Bore a été découvert en 1808 par Davy, Gay-Lussac & Thenard. Il porte le nom de du borax, via l’arabe buraq.
Bore constitue environ 10 mg/kg de la croûte terrestre — peu courant, mais pas rare.