Sciences · Éléments chimiques
Bore
Le bore (B, numéro atomique 5) est un métalloïde très dur, rare dans l’Univers mais concentré sur Terre dans des dépôts de borates. On le trouve dans le verre borosilicaté, la fibre de verre et les aimants au néodyme.
Mis à jour le 3 min de lecture
Le bore est le premier élément du groupe 13 du tableau périodique, mais il ne ressemble guère à l’aluminium qui le suit : c’est un métalloïde noir, très dur, aux propriétés intermédiaires entre métaux et non-métaux. Ses composés, les borates, sont connus depuis l’Antiquité sous le nom de borax.
Fiche d’identité
| Caractéristique | Valeur |
|---|---|
| Symbole | B |
| Numéro atomique | 5 |
| Masse atomique | 10,81 u |
| Famille | Métalloïde (groupe 13, période 2) |
| État à 20 °C | Solide |
| Fusion | environ 2 076 °C |
| Ébullition | environ 3 930 °C |
| Découverte | 1808, Joseph Louis Gay-Lussac et Louis Jacques Thénard, et indépendamment Humphry Davy |
| Abondance | environ 10 ppm dans la croûte terrestre |
Propriétés
Le bore pur existe sous plusieurs formes cristallines, toutes très dures : il raye presque tous les matériaux. Il est mauvais conducteur électrique à température ambiante, mais sa conductivité augmente avec la chaleur, comme celle d’un semi-conducteur.
Avec seulement trois électrons externes, le bore forme des liaisons covalentes et des structures inhabituelles, comme les boranes, où des liaisons à trois centres relient trois atomes avec deux électrons (voir liaisons chimiques). Le carbure de bore et le nitrure de bore cubique comptent parmi les matériaux les plus durs connus après le diamant.
Isotopes
| Isotope | Part naturelle | Particularité |
|---|---|---|
| Bore 11 | environ 80 % | stable |
| Bore 10 | environ 20 % | absorbe très efficacement les neutrons |
Le bore 10 sert à contrôler la réaction en chaîne dans les centrales nucléaires : barres de commande en carbure de bore, acide borique dissous dans l’eau du circuit primaire des réacteurs à eau sous pression (voir fission nucléaire).
Où le trouve-t-on ?
Le bore est rare dans l’Univers, car il est détruit dans les étoiles ; il est surtout formé par les rayons cosmiques qui brisent des noyaux plus lourds. Sur Terre, ses composés solubles se sont concentrés par évaporation dans des lacs de régions volcaniques arides, formant des dépôts de borax, de colémanite, de kernite et d'ulexite.
Production
La Turquie détient la majorité des réserves mondiales connues et est le premier producteur de borates, devant les États-Unis, où la mine à ciel ouvert de Boron, en Californie, est l’une des plus grandes du monde. Le Chili et l’Argentine en produisent aussi. L’industrie utilise surtout les borates et l’acide borique, rarement le bore élémentaire.
Usages
- Verre borosilicaté : l’ajout d’oxyde de bore réduit la dilatation thermique. Le verre Pyrex, les verreries de laboratoire et certains plats de cuisson résistent ainsi aux chocs thermiques.
- Fibre de verre et laine de verre isolante : premier débouché des borates.
- Aimants permanents néodyme-fer-bore, les plus puissants du marché (voir néodyme).
- Céramiques et émaux, détergents (perborates, de moins en moins utilisés), retardateurs de flamme.
- Matériaux durs : carbure de bore pour les blindages légers et les abrasifs.
- Électronique : dopage du silicium pour créer des semi-conducteurs de type p (voir silicium).
- Agriculture : engrais pour corriger les carences.
Rôle biologique et toxicité
Le bore est un oligo-élément indispensable aux plantes : il intervient dans la solidité des parois cellulaires et la croissance des tissus. Les cultures comme la betterave, le colza ou la vigne y sont sensibles. Chez l’être humain, son rôle n’est pas clairement établi.
À forte dose, l’acide borique et les borates sont toxiques et peuvent nuire à la fertilité et au développement de l’enfant à naître : l’Union européenne les a classés reprotoxiques et en a restreint l’usage, notamment dans les produits destinés au grand public.
Histoire du nom
Le borax est utilisé depuis des siècles comme fondant par les orfèvres et les verriers ; il arrivait en Europe depuis le Tibet. Son nom vient de l’arabe bauraq, lui-même d’origine persane. En 1808, Gay-Lussac et Thénard à Paris, et Humphry Davy à Londres, obtiennent un bore impur en réduisant l’acide borique par le potassium. Le nom bore combine borax et la terminaison de carbone, élément auquel il ressemble par certains côtés. Un bore réellement pur ne fut obtenu qu’au XXᵉ siècle.
Questions fréquentes
Le bore est-il un métal ?
Non, c’est un métalloïde : il a l’aspect brillant de certains métaux mais conduit mal l’électricité et forme des liaisons covalentes, comme le silicium.
Pourquoi le Pyrex résiste-t-il à la chaleur ?
Le verre borosilicaté se dilate environ trois fois moins que le verre ordinaire : il supporte mieux les écarts brusques de température sans se fendre.
L’acide borique est-il dangereux ?
Il est irritant et toxique pour la reproduction à forte dose. Son usage domestique comme insecticide ou antiseptique est désormais encadré.