Le bore (Z = 5)

Le bore possède deux isotopesOn appelle isotopes des atomes ayant le même nombre de protons, mais qui différent par leur nombre de neutrons. stables (non radioactif) : le bore 10 (noté ¹⁰Be), dont le noyau comporte 5 protons et 5 neutrons, et le bore 11 (ou ¹¹Be), qui possède un neutron supplémentaire, et qui majoritaire à près de 80 %.

Origine du bore

A l'instar du béryllium 9, l'élément bore, ne pouvant être fabriqué dans le cœur des étoiles, se forme principalement dans le milieu interstellaire, selon un mécanisme appelé spallation cosmique, qui consiste en la fission d'atomes plus gros sous l'action des rayons cosmiques, ces particules de (très) haute énergie qui circulent dans l'espace à des vitesses parfois proches de celle de la lumière.

Un peu d'histoire

La découverte du bore s'est faite en plusieurs étapes. Il a d'abord été isolé en 1808 par les chimistes Humphry davy, Joseph Louis Gay-Lussac et Louis Jacques Thénard, mais les échantillons obtenus n'étaient pur qu'à 50 %. Il faut attendre l'année 1909 pour qu'enfin l'on parvienne à obtenir du bore pratiquement pur.

Où trouve-t-on du bore sur Terre ?

Dans la nature, on ne trouve jamais de bore à l'état pur, mais toujours combiné à d'autres substances, principalement sous forme de borax (borate de sodium hydraté) et d'acide borique (issu des fumerolles volcaniques). Le borax tire son nom du persan "boûraq" signifiant "blanc-brillant". Découvert dans des lits de lacs asséchés au Tibet, il est connu depuis l'Antiquité, notamment des Romains qui l'utilisaient pour fabriquer du verre. Il forme des cristaux pouvant présenter différents aspects : plus ou moins transparents, parfois jaunâtres !, parfois bleuâtres, ou même blanchâtres comme ci-dessous.

Actuellement, les plus gros producteurs mondiaux de bore sont la Californie et la Turquie (qui détient environ 73 % des réserves mondiales connues).

Propriétés du bore

Le bore à l'état pur peut se présenter sous l'aspect d'une poudre brune, ou au contraire sous la forme d'un solide cristallin extrêmement dur, de couleur noire (on appelle cela des variétés allotropiques). Il s'agit d'un élément réfractaire, dont la température de fusion est de 2075°C. Pur, il conduit mal l'électricité à température ambiante, mais devient un meilleur conducteur à température plus élevée.
Sous de très fortes pressions (de l'ordre de 100 000 bars), il peut donner un cristal ionique à lui tout seul, certains de ses atomes se transformant en anions, d'autres en cations.

Quelques exemples d'utilisation du bore

- L'oxyde de bore entre dans la composition des verres à borosilicates comme le Pyrex, adaptés aux températures élevées et présentant une bonne résistance aux chocs thermiques.

- Le borax est un véritable produit à tout faire. Il intervient dans la fabrication de la fibre de verre isolante (il abaisse la température de fusion du verre), est utilisé comme désinfectant, insecticide, fongicide, ou encore comme conservateur. En ferronnerie (et en coutellerie), il est employé comme fondant pour réaliser des soudures propres et solides (il empèche l'oxyde de fer de se former au sein de la soudure).

- Le perborate de sodium est utilisé comme agent de blanchiment dans certaines lessives.

- Dans l'industrie nucléaire, l'isotope 10 du bore est employé comme absorbeur de neutrons dans certains réacteurs, afin d'empêcher que ces derniers ne s'emballent.

- Dans le domaine médical, l'acide borique à 3 % (eau boriquée) est utilisée comme antiseptique pour laver les muqueuses fragiles, en particulier celles des yeux en cas de rougeurs.

- Dans les feux d'artifice, le bore est employé pour obtenir la couleur verte.

- C'est cette même couleur verte que l'on voit apparaître dans les flammes de certains lanceurs (Saturne V autrefois, Falcon 9 aujourd'hui) au moment où leurs moteurs principaux s'allument, le triéthylborane permettant leur mise à feu.

- Le nitrure de bore, presque aussi dur que le diamant mais beaucoup plus résistant à la chaleur, est parfois utilisé comme abrasif pour usiner l'acier.

- Le carbure de bore est une céramique à peine moins dure que le nitrure de bore, mais plus résistante à l'usure. Plutôt inerte chimiquement (il résiste à l'acide fluorhydrique), il ne fond qu'à 2 300°C alors qu'il est très léger (environ 2,5 g / cm³). Ces qualités font qu'il est souvent employé pour fabriquer des blindages de chars d'assaut et des plaques de gilets pare-balles.

- L'acide borique entre dans la compositions de certains textiles. L'acide borique et les sels de bore sont également utilisé comme insectisides (notamment contre les termites) et fongicides.

- Le bore est utilisé pour doper le silicium dans l'industrie des semi-conducteurs.

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