Structure
Ce n’est pas un diagramme de points sur des anneaux — c’est un échantillon de Monte-Carlo de la masse volumique de probabilité réelle |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 montre 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 et non mesurées.
Taille, à l’échelle
Radius 87 pm — that is 0.087 nm, so about 5747 million of them side by side would span a millimetre.
Plage thermique
Bore is liquid over a 1925 K window, from 2348 K to 4273 K.
L’histoire
Métalloïde dur, essentiel à la croissance des plantes. Forme des composés extrêmement durs.
La découverte du bore a émergé de l'âge d'or de la chimie, lorsque des esprits brillants s'efforçaient de 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 de mille ans.
Bien avant sa découverte, les composés du bore fascinaient les civilisations du monde entier. Le borax atteignait l'Europe par l'ancienne Route de la soie, où il était commercialisé 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 très cher cette mystérieuse poudre blanche qui rendait leur verre parfaitement transparent.
Marco Polo a décrit des mines de borax au Tibet, et les alchimistes européens du Moyen Âge tentaient 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 turbulentes 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 accomplirent 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 a semblé 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 des réalisations sans précédent.
L'approche de Davy était plus élégante, mais tout aussi dangereuse. Il faisait passer un courant électrique dans de l'acide borique fondu, déposant de minuscules quantités de matière brune sur l'électrode. Ses notes méticuleuses décrivent « une poudre de couleur olive foncé » qui brûlait avec une flamme vert brillant : 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 » émergea de la coopération scientifique internationale, combinant la racine arabe au 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 survint 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 propulsa 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 smartphones. 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 uniquement par le diamant et le nitrure de bore cubique. Des fabricants militaires comme BAE Systems et General Dynamics utilisent le carbure de bore dans :
La capacité exceptionnelle 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 de reproduction. L'agriculture moderne utilise des composés du bore pour :
D’où il vient
10 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 69% of elements
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 à 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 dépôts d'évaporites 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 se classent deuxièmes avec la mine de Boron, en Californie, appartenant à Rio Tinto, qui est 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 géothermales 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 du désert 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 à la maison.
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 ; consulter un médecin si l'irritation persiste
Contact avec la peau : laver à l'eau et au savon, retirer les vêtements contaminés
Inhalation : se déplacer à l'air frais ; consulter un médecin en cas de difficultés respiratoires
Ingestion : rincer la bouche, boire de l'eau ; consulter un médecin en cas d'ingestion de grandes quantités
Les composés du bore couramment utilisés à la maison, comme le borax, sont généralement sûrs lorsqu'ils sont utilisés conformément aux instructions :
Remarque : le bore est un micronutriment 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 supervision médicale.
Réponses rapides
Bore (symbol B) is element 5 on the periodic table, a métalloïde in period 2, group 13. A metalloid of extremes: harder than most metals, essential to plants, and the element that makes borosilicate glass survive a flame. At room temperature it is a solid.
[He] 2s² 2p¹, giving 2 occupied shells holding 2, 3 electrons respectively. Its outer shell holds 3 electrons, which is what sets its bonding behaviour.Bore melts at 2348 K (2074.9 °C) and boils at 4273 K (3999.9 °C). That puts it among the most refractory elements — it stays solid at temperatures that vaporise most metals.
The standard atomic weight of Bore is 10.81 u. That is a weighted average across its naturally occurring isotopes, which is why it is rarely a whole number.
Bore has a density of 2.37 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of bore is about 2.4× heavier.
Bore has a Pauling electronegativity of 2.04. The scale runs from 0.70 (francium, the least greedy for electrons) to 3.98 (fluorine, the most). Values in this middle band tend to form covalent rather than strongly ionic bonds.
Bore was discovered in 1808 by Davy, Gay-Lussac & Thenard. It is named after from borax, via Arabic buraq.
Bore makes up about 10 mg/kg of the Earth's crust — uncommon, but not rare.