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Bore
B 5

Bore Boron

Le bore est un élément chimique de symbole B et de numéro atomique 5. À l'état cristallin, c'est un métalloïde sombre, dur et d'éclat métallique; à l'état amorphe, il apparaît sous forme de poudre brune. C'est l'élément le plus léger du groupe du bore, avec trois électrons de valence pour former des liaisons covalentes. Le bore est connu pour sa faible densité et son extrême dureté. Les composés du bore comme le borax sont largement utilisés dans les fibres de verre et les retardateurs de flammes, tandis que l'acier au bore et le carbure de bore servent d'absorbeurs de neutrons dans l'industrie nucléaire. Le verre borosilicate – dont le coefficient de dilatation thermique est abaissé par l'addition d'oxyde de bore – est le matériau standard pour les béchers de laboratoire et les couvercles de panneaux solaires.

Métalloïde noir-brun
Numéro atomique 5Z
Masse atomique 10.81u
Électrons de valence 3
Configuration électronique 1s2 2s2 2p1
Densité
2.08g/cm³
Point de fusion
2076°C
Abondance dans la croûte
9.0ppm
Production annuelle
Taux de recyclage
Récupéré comme sous-produits du traitement des borates ; principalement réutilisation en boucle ouverte

Pourquoi l'utiliser

Le bore est l'élément le plus léger du groupe 13 avec trois électrons de valence et un point de fusion inhabituellement élevé pour sa petite taille atomique. Ses composés — en particulier le borax, l'acide borique et le carbure de bore — jouent des rôles allant de la fabrication du verre aux détergents, au blindage nucléaire et aux fibres à haute résistance, où leurs propriétés thermiques, optiques et mécaniques uniques n'ont pas de substituts directs.

Applications

Glass fiberBoron steelFlame retardantsNuclear shieldingCeramics

Applications en détailUtilisations de l'élément et de ses composés

Principaux usages de l'élément

Le bore est un métalloïde : à température ambiante, c'est un solide noir ou grisâtre, dur, à haut point de fusion et réfractaire, de masse volumique voisine de 2,08 g/cm³. Il s'emploie comme matériau fonctionnel plutôt que structurel, autrement dit comme un élément à faible tonnage et à haute valeur ajoutée. Sa plus grande consommation industrielle se situe dans le verre et la céramique : l'ajout d'oxyde de bore au verre borosilicaté abaisse le coefficient de dilatation thermique et améliore la résistance aux chocs thermiques, ce qui donne les béchers de laboratoire, les plats résistant au four et le verre de couverture des panneaux solaires. En métallurgie, le bore est introduit sous forme de ferro-bore ou de pré-alliages borés à l'état de traces pour améliorer la trempabilité de l'acier ; une très faible addition de bore réduit sensiblement le besoin en nickel et en chrome, coûteux, ce qui explique son emploi courant dans les engrenages, les boulons et les pièces de structure à haute résistance des automobiles.

Les fibres de bore offrent une résistance spécifique élevée et une excellente tenue à la chaleur ; associées à une résine époxy ou à l'aluminium, elles forment des composites renforcés utilisés dans les structures aérospatiales et les articles de sport comme les manches de clubs de golf et les raquettes de tennis. Dans l'industrie nucléaire, l'isotope bore-10 absorbe les neutrons de façon extrêmement intense ; il est mis en forme de barres de commande, de matériaux de blindage et de billes d'arrêt d'urgence, ce qui en fait un matériau critique pour la sûreté des réacteurs. En microélectronique, le bore est le dopant de type p standard introduit dans les monocristaux de silicium ; il est indispensable à la formation des jonctions PN et des composants de puissance. Le bore entre aussi dans la production de fibres de verre E, dans les retardateurs de flamme et dans les engrais borés agricoles qui favorisent la pollinisation et la formation des parois cellulaires des cultures.

Principaux composés et leurs usages

Le trioxyde de bore (B2O3) est un fondant fondamental des verres borosilicatés, des émaux et des verres ignifuges, et sert à fabriquer les verres borosilicatés et les verres optiques. L'acide borique (H3BO3) possède des propriétés antiseptiques et astringentes légères ; il entre dans les collyres, les poudres pour bébé, la préservation du bois et les traitements ignifuges, et constitue aussi un intermédiaire pour d'autres composés du bore. Le tétraborate de sodium décahydraté (Na2B4O7·10H2O) est le borax, utilisé historiquement comme flux de soudage pour éliminer les films d'oxyde des métaux ; on le retrouve aussi dans les glaçures et les émaux de la porcelaine bleue et blanche traditionnelle, tandis que ses usages modernes se concentrent sur les adjuvants de détergence, les glaçures céramiques et la production de fibres de verre. Le nitrure de bore (BN), surnommé graphite blanc, a une structure proche de celle du graphite ; il lubrifie à haute température tout en restant isolant électrique et sert d'agent démoulant à haute température, de matériau d'interface thermique et de charge glissante en cosmétique, tandis que les céramiques de BN hexagonal servent aussi de creusets à haute température et de substrats d'épitaxie pour semi-conducteurs. Le carbure de bore (B4C) n'est devancé en dureté que par le diamant et le nitrure de bore cubique ; il est utilisé dans les blindages pare-balles, les buses de sablage, le rodage et le polissage, et comme absorbant de neutrons dans les réacteurs nucléaires.

Histoire de l'élément

D'abord isolé sous forme de poudre brune grossière en 1808 indépendamment par Humphry Davy et Joseph-Louis Gay-Lussac/Louis-Jacques Thénard par électrolyse d'acide borique. Jöns Jakob Berzelius l'a identifié comme un élément en 1824. Du bore cristallin de haute pureté n'a pas été produit avant les années 1950. Récupéré commercialement à partir de minéraux boratés : borax, kernite et ulexite, principalement de gisements en Californie, en Turquie et en Argentine.

Alliages à base de cet élément (2)

Voir tous les alliages → FeB B4C

Éléments apparentés

Si · Silicium Ge · Germanium As · Arsenic Sb · Antimoine Te · Tellure

Questions fréquentesQuestions longue traîne · basées sur les données

Quel est le point de fusion de Bore ?
2076 °C
Quel est le point d'ébullition de Bore ?
3927 °C
Quelle est la densité de Bore ?
2.08 g/cm³
Quels sont le numéro atomique et la catégorie de Bore ?
5 · Métalloïde
De quel minerai Bore est-il principalement extrait ?
borax, kernite, colemanite
Quels sont les principaux usages de Bore ?
Le bore est l'élément le plus léger du groupe 13 avec trois électrons de valence et un point de fusion inhabituellement élevé pour sa petite taille atomique. Ses composés — en particulier le borax, l'acide borique et le
Qui a découvert Bore et quand ?
Joseph Louis Gay-Lussac · Antiquité (connu depuis l'Antiquité)