Bore - Boron

Le bore,  5 B
Bore R105.jpg
bore (β-rhomboédrique)
Bore
Prononciation / B ɔːr ɒ n / ( BOR -on )
Allotropes α-, -rhomboédrique, -tétragonal (et plus )
Apparence noir marron
Poids atomique standard A r, std (B) [10.80610.821 ] conventionnel : 10,81
Le bore dans le tableau périodique
Hydrogène Hélium
Lithium Béryllium Bore Carbone Azote Oxygène Fluor Néon
Sodium Magnésium Aluminium Silicium Phosphore Soufre Chlore Argon
Potassium Calcium Scandium Titane Vanadium Chrome Manganèse Le fer Cobalt Nickel Le cuivre Zinc Gallium Germanium Arsenic Sélénium Brome Krypton
Rubidium Strontium Yttrium Zirconium Niobium Molybdène Technétium Ruthénium Rhodié Palladium Argent Cadmium Indium Étain Antimoine Tellure Iode Xénon
Césium Baryum Lanthane Cérium Praséodyme Néodyme Prométhium Samarium Europium Gadolinium Terbium Dysprosium Holmium Erbium Thulium Ytterbium Lutécium Hafnium Tantale Tungstène Rhénium Osmium Iridium Platine Or Mercure (élément) Thallium Mener Bismuth Polonium Astatine Radon
Francium Radium Actinium Thorium Protactinium Uranium Neptunium Plutonium Américium Curium Berkélium Californie Einsteinium Fermium Mendélévie nobélium Lawrencium Rutherfordium Dubnium Seaborgium Bohrium Hassium Meitnerium Darmstadtium Roentgenium Copernicium Nihonium Flérovium Moscou Livermorium Tennessine Oganesson


B

Al
bérylliumborecarbone
Numéro atomique ( Z ) 5
Grouper groupe 13 (groupe bore)
Période période 2
Bloquer   p-bloc
Configuration électronique [ Il ] 2s 2 2p 1
Électrons par coquille 2, 3
Propriétés physiques
Phase à  STP solide
Point de fusion 2349  K ​(2076 °C, ​3769 °F)
Point d'ébullition 4200 K ​(3927 °C, ​7101 °F)
Densité à l'état liquide (au  mp ) 2,08 g / cm 3
Température de fusion 50,2  kJ/mol
Chaleur de vaporisation 508 kJ/mol
Capacité calorifique molaire 11,087 J/(mol·K)
La pression de vapeur
P  (Pa) 1 dix 100 1 kilo 10 kilos 100 000
à  T  (K) 2348 2562 2822 3141 3545 4072
Propriétés atomiques
États d'oxydation -5, -1, 0, +1, +2, +3 (un oxyde légèrement acide )
Électronégativité Échelle de Pauling : 2,04
Énergies d'ionisation
Rayon atomique empirique : 90  h
Rayon covalent 84±15h
Rayon de Van der Waals 192h
Lignes de couleur dans une gamme spectrale
Lignes spectrales du bore
Autres propriétés
Occurrence naturelle primordial
Structure en cristal rhomboédrique
Structure cristalline rhomboédrique pour le bore
Vitesse du son tige mince 16 200 m/s (à 20 °C)
Dilatation thermique Forme : 5–7 µm/(m⋅K) (à 25 °C)
Conductivité thermique 27,4 W/(m⋅K)
Résistivité électrique ~10 6  m (à 20 °C)
Commande magnétique diamagnétique
Susceptibilité magnétique molaire −6,7 × 10 −6  cm 3 /mol
Dureté de Mohs ~9,5
Numero CAS 7440-42-8
Histoire
Découverte Joseph Louis Gay-Lussac et Louis Jacques Thénard (30 juin 1808)
Premier isolement Humphry Davy (9 juillet 1808)
Principaux isotopes du bore
Isotope Abondance Demi-vie ( t 1/2 ) Mode de décomposition Produit
10 B 20% stable
11 B 80% stable
La teneur en 10 B est de 19,1 à 20,3 % dans les échantillons naturels, le reste étant de 11 B.
Catégorie Catégorie : Bore
| les références

Le bore est un élément chimique de symbole  B et de numéro atomique  5. Sous sa forme cristalline, c'est un métalloïde cassant, sombre et brillant ; sous sa forme amorphe , c'est une poudre brune. En tant qu'élément le plus léger du groupe du bore, il possède trois électrons de valence pour former des liaisons covalentes , ce qui donne de nombreux composés tels que l'acide borique , le borax minéral et le carbure de bore cristallin ultra-dur .

Le bore est entièrement synthétisé par spallation des rayons cosmiques et supernovae et non par nucléosynthèse stellaire , c'est donc un élément de faible abondance dans le système solaire et dans la croûte terrestre . Il constitue environ 0,001% en poids de la croûte terrestre. Le bore est concentré sur Terre par la solubilité dans l'eau de ses composés naturels les plus courants, les minéraux borates . Ceux-ci sont extraits industriellement sous forme d' évaporites , comme le borax et la kernite . Les plus grands gisements de bore connus se trouvent en Turquie , le plus grand producteur de minéraux de bore.

Le bore élémentaire est un métalloïde que l'on trouve en petites quantités dans les météorites, mais le bore chimiquement non combiné ne se trouve pas autrement naturellement sur Terre. Industriellement, le bore très pur est difficilement produit en raison de la contamination par le carbone ou d'autres éléments qui résistent à l'élimination. Plusieurs allotropes du bore existent : le bore amorphe est une poudre brune ; le bore cristallin est argenté à noir, extrêmement dur (environ 9,5 sur l' échelle de Mohs ) et un mauvais conducteur électrique à température ambiante. L'utilisation principale du bore élémentaire est sous forme de filaments de bore avec des applications similaires aux fibres de carbone dans certains matériaux à haute résistance.

Le bore est principalement utilisé dans les composés chimiques. Environ la moitié de tout le bore consommé dans le monde est un additif dans la fibre de verre pour l'isolation et les matériaux de structure. La prochaine utilisation principale concerne les polymères et les céramiques dans des matériaux structurels légers à haute résistance et résistants à la chaleur. Le verre borosilicaté est recherché pour sa plus grande résistance et sa plus grande résistance aux chocs thermiques que le verre sodocalcique ordinaire. Le bore sous forme de perborate de sodium est utilisé comme agent de blanchiment . Une petite quantité de bore est utilisée comme dopant dans les semi - conducteurs et comme réactif intermédiaire dans la synthèse de produits chimiques organiques fins . Quelques produits pharmaceutiques organiques contenant du bore sont utilisés ou sont à l'étude. Le bore naturel est composé de deux isotopes stables, dont l'un ( bore-10 ) a plusieurs utilisations en tant qu'agent de capture de neutrons.

L'intersection du bore avec la biologie est très petite. Le consensus sur le bore comme essentiel à la vie des mammifères fait défaut. Les borates ont une faible toxicité chez les mammifères (semblable au sel de table ) mais sont plus toxiques pour les arthropodes et sont parfois utilisés comme insecticides . Des antibiotiques organiques contenant du bore sont connus. Bien que seules des traces soient nécessaires, le bore est un nutriment essentiel pour les plantes.

Histoire

Le mot bore a été inventé à partir du borax , le minéral dont il a été isolé, par analogie avec le carbone , auquel le bore ressemble chimiquement.

Le borax sous sa forme minérale (alors connue sous le nom de tincal) a d'abord été utilisé comme glaçure, à partir de la Chine vers 300 après JC. Du borax brut a voyagé vers l'ouest et a apparemment été mentionné par l'alchimiste Jabir ibn Hayyan vers 700 après JC. Marco Polo rapporta des glaçures en Italie au XIIIe siècle. Georgius Agricola , vers 1600 après JC, a signalé l'utilisation du borax comme fondant en métallurgie . En 1777, l'acide borique a été reconnu dans les sources chaudes ( soffioni ) près de Florence , en Italie, date à laquelle il est devenu connu sous le nom de sal sedativum , avec des avantages médicaux apparents. Le minéral a été nommé sassolite , d'après Sasso Pisano en Italie. Le sasso était la principale source de borax européen de 1827 à 1872, date à laquelle des sources américaines l' ont remplacé. Les composés de bore étaient relativement rarement utilisés jusqu'à la fin des années 1800, lorsque la Pacific Coast Borax Company de Francis Marion Smith les a popularisés pour la première fois et les a produits en grande quantité à faible coût.

Le bore n'a pas été reconnu comme un élément jusqu'à ce qu'il soit isolé par Sir Humphry Davy et par Joseph Louis Gay-Lussac et Louis Jacques Thénard . En 1808 Davy a observé qu'un courant électrique envoyé à travers une solution de borates produisait un précipité brun sur l'une des électrodes. Dans ses expériences ultérieures, il a utilisé du potassium pour réduire l'acide borique au lieu de l' électrolyse . Il produisit suffisamment de bore pour confirmer un nouvel élément et nomma l'élément boracium . Gay-Lussac et Thénard ont utilisé le fer pour réduire l'acide borique à haute température. En oxydant le bore avec de l'air, ils ont montré que l'acide borique est un produit d'oxydation du bore. Jöns Jacob Berzelius a identifié le bore comme un élément en 1824. Le bore pur a sans doute été produit pour la première fois par le chimiste américain Ezekiel Weintraub en 1909.

Préparation du bore élémentaire en laboratoire

Les premières voies vers le bore élémentaire impliquaient la réduction de l'oxyde borique avec des métaux tels que le magnésium ou l' aluminium . Cependant, le produit est presque toujours contaminé par des borures de ces métaux. Le bore pur peut être préparé en réduisant les halogénures de bore volatils avec de l' hydrogène à haute température. Le bore ultrapur destiné à être utilisé dans l'industrie des semi-conducteurs est produit par la décomposition du diborane à haute température, puis purifié par la fusion de zone ou les procédés Czochralski .

La production de composés de bore n'implique pas la formation de bore élémentaire, mais exploite la disponibilité pratique de borates.

Caractéristiques

Allotropes

Morceaux de bore

Le bore est similaire au carbone dans sa capacité à former des réseaux moléculaires stables liés par covalence . Même le bore nominalement désordonné ( amorphe ) contient des icosaèdres de bore réguliers qui sont cependant liés de manière aléatoire les uns aux autres sans ordre à longue distance . Le bore cristallin est un matériau noir très dur avec un point de fusion supérieur à 2000 °C. Il forme quatre grands allotropes : α-rhomboédrique et -rhomboédrique (α-R et β-R), -orthorhombique (γ) et -tétragonal (β-T). Les quatre phases sont stables dans les conditions ambiantes et la phase β-rhomboédrique est la plus courante et la plus stable. Une phase α-tétragonale existe également (α-T), mais est très difficile à produire sans contamination importante. La plupart des phases sont basées sur des icosaèdres B 12 , mais la phase peut être décrite comme un arrangement de type sel gemme des paires d' icosaèdres et d' atomes B 2 . Il peut être produit en comprimant d'autres phases de bore à 12-20 GPa et en chauffant à 1500-1800 °C ; il reste stable après relâchement de la température et de la pression. La phase β-T est produite à des pressions similaires, mais à des températures plus élevées de 1800 à 2200 °C. Les phases -T et -T peuvent coexister dans des conditions ambiantes, la phase β-T étant la plus stable. La compression du bore au-dessus de 160 GPa produit une phase de bore avec une structure encore inconnue, et cette phase est un supraconducteur à des températures inférieures à 6-12 K. Le borosphèrene ( molécules B 40 de type fullerène ) et le borophène ( structure proposée de type graphène ) ont été décrit en 2014.

Phase de bore -R -R ?? -T
Symétrie Rhomboédrique Rhomboédrique orthorhombique tétragonale
Atomes/cellule unitaire 12 ~105 28
Densité (g/cm 3 ) 2,46 2,35 2,52 2,36
Dureté Vickers (GPa) 42 45 50-58
Module de vrac (GPa) 185 224 227
Bande interdite (eV) 2 1.6 2.1

Chimie de l'élément

Le bore élémentaire est rare et peu étudié car le matériau pur est extrêmement difficile à préparer. La plupart des études sur le « bore » impliquent des échantillons contenant de petites quantités de carbone. Le comportement chimique du bore ressemble plus à celui du silicium qu'à celui de l' aluminium . Le bore cristallin est chimiquement inerte et résistant aux attaques de l'acide fluorhydrique ou chlorhydrique bouillant . Lorsqu'il est finement divisé, il est attaqué lentement par le peroxyde d'hydrogène concentré chaud, l'acide nitrique concentré chaud, l'acide sulfurique chaud ou un mélange chaud d' acides sulfurique et chromique .

Le taux d'oxydation du bore dépend de la cristallinité, de la taille des particules, de la pureté et de la température. Le bore ne réagit pas avec l'air à température ambiante, mais à des températures plus élevées, il brûle pour former du trioxyde de bore :

4 B + 3 O 2 → 2 B 2 O 3
Modèle boule-et-bâton de l'anion tétraborate, [B 4 O 5 (OH) 4 ] 2− , tel qu'il se produit dans le borax cristallin, Na 2 [B 4 O 5 (OH) 4 ]·8H 2 O. Les atomes de bore sont rose, avec des oxygènes pontants en rouge et quatre hydrogènes hydroxyles en blanc. Notez que deux bores sont à liaison trigonale sp 2 sans charge formelle, tandis que les deux autres bores sont à liaison tétraédrique sp 3 , chacun portant une charge formelle de -1. L'état d'oxydation de tous les bores est III. Ce mélange de nombres de coordination de bore et de charges formelles est caractéristique des minéraux de bore naturels.

Le bore subit une halogénation pour donner des trihalogénures; par exemple,

2 B + 3 Br 2 → 2 BBr 3

Le trichlorure en pratique est généralement fabriqué à partir de l'oxyde.

Structure atomique

Le bore est l'élément le plus léger ayant un électron dans une orbitale p dans son état fondamental. Mais, contrairement à la plupart des autres éléments p , il obéit rarement à la règle de l' octet et ne place généralement que six électrons (dans trois orbitales moléculaires ) sur sa couche de valence . Le bore est le prototype du groupe du bore (le groupe IUPAC  13), bien que les autres membres de ce groupe soient des métaux et des éléments p plus typiques (seul l'aluminium partage dans une certaine mesure l'aversion du bore pour la règle de l'octet).

Composants chimiques

Structure de trifluorure de bore (III) , montrant une orbitale p de bore "vide" dans des liaisons covalentes coordonnées de type pi

Dans les composés les plus connus, le bore a l'état d'oxydation formel III. Ceux-ci comprennent les oxydes, les sulfures, les nitrures et les halogénures.

Les trihalogénures adoptent une structure trigonale plane. Ces composés sont des acides de Lewis en ce sens qu'ils forment facilement des adduits avec des donneurs de paires d'électrons, appelés bases de Lewis . Par exemple, le fluorure (F - ) et le trifluorure de bore (BF 3 ) se sont combinés pour donner l' anion tétrafluoroborate , BF 4 - . Le trifluorure de bore est utilisé dans l'industrie pétrochimique comme catalyseur. Les halogénures réagissent avec l'eau pour former de l'acide borique .

Le bore se trouve dans la nature sur Terre presque entièrement sous forme de divers oxydes de B(III), souvent associés à d'autres éléments. Plus d'une centaine de minéraux borates contiennent du bore à l'état d'oxydation +3. Ces minéraux ressemblent à des silicates à certains égards, bien que le bore se trouve souvent non seulement dans une coordination tétraédrique avec l'oxygène, mais aussi dans une configuration plane trigonale. Contrairement aux silicates, les minéraux de bore ne contiennent jamais de bore avec un nombre de coordination supérieur à quatre. Un motif typique est illustré par les anions tétraborate du borax minéral commun , illustré à gauche. La charge négative formelle du centre de borate tétraédrique est équilibrée par des cations métalliques dans les minéraux, tels que le sodium (Na + ) dans le borax. Le groupe tourmaline des borates-silicates est également un groupe minéral très important contenant du bore, et un certain nombre de borosilicates sont également connus pour exister naturellement.

Modèles en forme de boule et de bâton montrant les structures des squelettes de bore des amas de borane . Les structures peuvent être rationalisées par la théorie polyédrique des paires d'électrons squelettiques .

Les boranes sont des composés chimiques du bore et de l'hydrogène, de formule générique B x H y . Ces composés n'existent pas dans la nature. De nombreux boranes s'oxydent facilement au contact de l'air, certains violemment. Le membre parent BH 3 est appelé borane, mais il n'est connu qu'à l'état gazeux, et se dimérise pour former le diborane, B 2 H 6 . Les plus gros boranes sont tous constitués d'amas de bore polyédriques, dont certains existent sous forme d'isomères. Par exemple, les isomères de B 20 H 26 sont basés sur la fusion de deux amas de 10 atomes.

Les boranes les plus importants sont le diborane B 2 H 6 et deux de ses produits de pyrolyse, le pentaborane B 5 H 9 et le décaborane B 10 H 14 . Un grand nombre d'hydrures de bore anioniques sont connus, par exemple [B 12 H 12 ] 2− .

Le nombre d'oxydation formel dans les boranes est positif et repose sur l'hypothèse que l'hydrogène est compté comme -1 comme dans les hydrures métalliques actifs. L'indice d'oxydation moyen des bores est alors simplement le rapport de l'hydrogène au bore dans la molécule. Par exemple, dans le diborane B 2 H 6 , l'état d'oxydation du bore est 3, mais en décaborane B 10 H 14 , il est sept / cinq ou 1,4. Dans ces composés, l'état d'oxydation du bore n'est souvent pas un nombre entier.

Les nitrures de bore se distinguent par la variété des structures qu'ils adoptent. Ils présentent des structures analogues à divers allotropes du carbone , notamment le graphite, le diamant et les nanotubes. Dans la structure semblable au diamant, appelée nitrure de bore cubique (nom commercial Borazon ), des atomes de bore existent dans la structure tétraédrique des atomes de carbone du diamant, mais une liaison BN sur quatre peut être considérée comme une liaison covalente coordonnée , dans laquelle deux électrons sont donnés par l'atome d'azote qui agit comme la base de Lewis à une liaison au centre de bore acide de Lewis (III). Le nitrure de bore cubique, entre autres applications, est utilisé comme abrasif, car il a une dureté comparable à celle du diamant (les deux substances sont capables de produire des rayures l'une sur l'autre). Dans le composé BN analogue du graphite, le nitrure de bore hexagonal (h-BN), les atomes de bore chargés positivement et d'azote chargés négativement dans chaque plan sont adjacents à l'atome de charge opposée dans le plan suivant. Par conséquent, le graphite et le h-BN ont des propriétés très différentes, bien que tous deux soient des lubrifiants, car ces avions glissent facilement l'un sur l'autre. Cependant, le h-BN est un conducteur électrique et thermique relativement médiocre dans les directions planes.

Chimie des organoborés

Un grand nombre de composés organoborés sont connus et beaucoup sont utiles en synthèse organique . Beaucoup sont produits à partir d' hydroboration , qui utilise du diborane , B 2 H 6 , un simple produit chimique de borane . Les composés organoborés (III) sont généralement planaires tétraédriques ou trigonaux, par exemple le tétraphénylborate , [B(C 6 H 5 ) 4 ] vs. triphénylborane , B(C 6 H 5 ) 3 . Cependant, plusieurs atomes de bore réagissant les uns avec les autres ont tendance à former de nouvelles structures dodécaédriques (12 côtés) et icosaédriques (20 côtés) composées entièrement d'atomes de bore, ou avec un nombre variable d'hétéroatomes de carbone.

Les produits chimiques organoborés ont été utilisés dans des utilisations aussi diverses que le carbure de bore (voir ci-dessous), une céramique complexe très dure composée d'anions et de cations d'agrégats bore-carbone, aux carboranes , des composés chimiques d'agrégats carbone-bore qui peuvent être halogénés pour former des structures réactives, notamment acide carborane , un superacide . À titre d'exemple, les carboranes forment des fragments moléculaires utiles qui ajoutent des quantités considérables de bore à d'autres produits biochimiques afin de synthétiser des composés contenant du bore pour la thérapie de capture de neutrons par le bore pour le cancer.

Composés de B(I) et B(II)

Comme prévu par ses amas d'hydrures , le bore forme une variété de composés stables avec un état d'oxydation formel inférieur à trois. B 2 F 4 et B 4 Cl 4 sont bien caractérisés.

Modèle boule-et-bâton de diborure de magnésium supraconducteur. Les atomes de bore se trouvent dans des couches hexagonales de type graphite aromatique, avec une charge de -1 sur chaque atome de bore. Les ions magnésium (II) se trouvent entre les couches

Les composés binaires métal-bore, les borures métalliques, contiennent du bore dans des états d'oxydation négatifs. Des exemples est du diborure de magnésium (MgB 2 ). Chaque atome de bore a une charge formelle de -1 et le magnésium a une charge formelle de +2. Dans ce matériau, les centres de bore sont trigonaux plans avec une double liaison supplémentaire pour chaque bore, formant des feuilles semblables au carbone du graphite . Cependant, contrairement au nitrure de bore hexagonal, qui manque d'électrons dans le plan des atomes covalents, les électrons délocalisés dans le diborure de magnésium lui permettent de conduire l'électricité comme le graphite isoélectronique. En 2001, ce matériau s'est avéré être un supraconducteur à haute température . C'est un supraconducteur en cours de développement. Un projet au CERN visant à fabriquer des câbles MgB 2 a abouti à des câbles d'essai supraconducteurs capables de transporter 20 000 ampères pour des applications de distribution de courant extrêmement élevées, telles que la version envisagée à haute luminosité du grand collisionneur de hadrons .

Certains autres borures métalliques trouvent des applications spécialisées en tant que matériaux durs pour les outils de coupe. Souvent, le bore dans les borures a des états d'oxydation fractionnaires, tels que -1/3 dans l'hexaborure de calcium (CaB 6 ).

Du point de vue structurel, les composés chimiques les plus distinctifs du bore sont les hydrures. Inclus dans cette série sont les composés de cluster dodécaborate ( B
12
H2−
12
), le décaborane (B 10 H 14 ), et les carboranes tels que C 2 B 10 H 12 . De manière caractéristique, ces composés contiennent du bore avec des nombres de coordination supérieurs à quatre.

Isotopes

Le bore possède deux isotopes naturels et stables , le 11 B (80,1 %) et le 10 B (19,9 %). La différence de masse se traduit par une large gamme de valeurs δ 11 B, qui sont définies comme une différence fractionnaire entre 11 B et 10 B et traditionnellement exprimée en parties pour mille, dans des eaux naturelles allant de -16 à +59. Il existe 13 isotopes connus du bore, l'isotope dont la durée de vie est la plus courte est le 7 B qui se désintègre par émission de protons et désintégration alpha . Il a une demi-vie de 3,5×10 −22 s. Le fractionnement isotopique du bore est contrôlé par les réactions d'échange des espèces de bore B(OH) 3 et [B(OH) 4 ] . Les isotopes du bore sont également fractionnés lors de la cristallisation minérale, lors des changements de phase H 2 O dans les systèmes hydrothermaux et lors de l' altération hydrothermale de la roche . Ce dernier effet se traduit par une élimination préférentielle de l' ion [ 10 B(OH) 4 ] sur les argiles. Il se traduit par des solutions enrichies en 11 B(OH) 3 et peut donc être responsable de l'important enrichissement en 11 B de l'eau de mer par rapport à la fois à la croûte océanique et à la croûte continentale ; cette différence peut agir comme une signature isotopique .

L'exotique 17 B présente un halo nucléaire , c'est-à-dire que son rayon est sensiblement plus grand que celui prédit par le modèle de la goutte liquide .

L' isotope 10 B est utile pour capturer les neutrons thermiques (voir la section efficace des neutrons#Coupes efficaces typiques ). L' industrie nucléaire enrichit le bore naturel en 10 B presque pur . Le sous-produit moins précieux, le bore appauvri, est du 11 B presque pur .

Enrichissement commercial en isotopes

En raison de sa section efficace de neutrons élevée, le bore-10 est souvent utilisé pour contrôler la fission dans les réacteurs nucléaires en tant que substance de capture de neutrons. Plusieurs procédés d'enrichissement à l'échelle industrielle ont été développés ; cependant, seule la distillation sous vide fractionnée du produit d'addition d' éther diméthylique du trifluorure de bore (DME-BF 3 ) et la chromatographie sur colonne de borates sont utilisées.

Bore enrichi (bore-10)

Section efficace des neutrons du bore (la courbe du haut correspond au 10 B et la courbe du bas au 11 B)

Le bore enrichi ou 10 B est utilisé à la fois dans la protection contre les rayonnements et est le principal nucléide utilisé dans la thérapie par capture neutronique du cancer . Dans ce dernier ("boron neutron capture Therapy" ou BNCT), un composé contenant 10 B est incorporé dans un produit pharmaceutique qui est sélectivement absorbé par une tumeur maligne et les tissus voisins. Le patient est ensuite traité avec un faisceau de neutrons de faible énergie à une dose de rayonnement neutronique relativement faible. Les neutrons, cependant, déclenchent des particules alpha secondaires énergétiques et à courte portée et un rayonnement d'ions lourds lithium-7 qui sont des produits de la réaction nucléaire bore + neutrons , et ce rayonnement ionique bombarde en outre la tumeur, en particulier depuis l'intérieur des cellules tumorales.

Dans les réacteurs nucléaires, le 10 B est utilisé pour le contrôle de la réactivité et dans les systèmes d'arrêt d'urgence . Il peut servir soit de fonction sous forme de barres de contrôle en borosilicate , soit sous forme d' acide borique . Dans les réacteurs à eau sous pression , de l'acide borique 10 B est ajouté au caloporteur du réacteur lorsque l'usine est arrêtée pour rechargement. Il est ensuite filtré lentement pendant plusieurs mois à mesure que les matières fissiles s'épuisent et que le combustible devient moins réactif.

Dans les futurs engins spatiaux interplanétaires habités, 10 B a un rôle théorique en tant que matériau structurel (comme les fibres de bore ou le matériau nanotube BN ) qui jouerait également un rôle particulier dans le bouclier anti-rayonnement. L'une des difficultés rencontrées dans le traitement des rayons cosmiques , qui sont pour la plupart des protons de haute énergie, est que certains rayonnements secondaires provenant de l'interaction des rayons cosmiques et des matériaux des engins spatiaux sont des neutrons de spallation de haute énergie . De tels neutrons peuvent être modérés par des matériaux riches en éléments légers, tels que le polyéthylène , mais les neutrons modérés continuent d'être un danger de rayonnement à moins qu'ils ne soient activement absorbés dans le blindage. Parmi les éléments légers absorbant les neutrons thermiques, le 6 Li et le 10 B apparaissent comme des matériaux structuraux potentiels des engins spatiaux qui servent à la fois de renforcement mécanique et de radioprotection.

Bore appauvri (bore-11)

Semi-conducteurs durcis aux radiations

Le rayonnement cosmique produira des neutrons secondaires s'il heurte les structures des engins spatiaux. Ces neutrons seront capturés dans 10 B, s'il est présent dans les semi - conducteurs du vaisseau spatial , produisant un rayon gamma , une particule alpha et un ion lithium . Ces produits de désintégration résultants peuvent alors irradier les structures de "puces" semi-conductrices voisines, provoquant une perte de données (inversion de bits ou perturbation d'un seul événement ). Dans les conceptions de semi - conducteurs durcis par rayonnement , une contre-mesure consiste à utiliser du bore appauvri , qui est fortement enrichi en 11 B et ne contient presque pas de 10 B. Ceci est utile car le 11 B est largement immunisé contre les dommages causés par les rayonnements. Le bore appauvri est un sous-produit de l' industrie nucléaire .

Fusion proton-bore

Le 11 B est également candidat comme combustible pour la fusion aneutronique . Lorsqu'il est frappé par un proton d'une énergie d'environ 500 k eV , il produit trois particules alpha et 8,7 MeV d'énergie. La plupart des autres réactions de fusion impliquant de l'hydrogène et de l'hélium produisent un rayonnement neutronique pénétrant, qui fragilise les structures du réacteur et induit une radioactivité à long terme, mettant ainsi en danger le personnel d'exploitation. Cependant, les particules alpha de la fusion 11 B peuvent être transformées directement en énergie électrique, et tout rayonnement s'arrête dès que le réacteur est éteint.

Spectroscopie RMN

Les deux 10 B et 11 B possèdent spin nucléaire . Le spin nucléaire de 10 B est 3 et celui de 11 B est3/2. Ces isotopes sont donc utiles en spectroscopie de résonance magnétique nucléaire ; et des spectromètres spécialement adaptés à la détection des noyaux de bore-11 sont disponibles dans le commerce. Les noyaux 10 B et 11 B provoquent également une scission dans les résonances des noyaux attachés.

Occurrence

Un fragment d'ulexite
Cristaux de Borax

Le bore est rare dans l'Univers et le système solaire en raison de la formation de traces dans le Big Bang et dans les étoiles. Il est formé en quantités mineures dans la nucléosynthèse de spallation des rayons cosmiques et peut être trouvé non combiné dans la poussière cosmique et les matériaux météoroïdes .

Dans l'environnement à haute teneur en oxygène de la Terre, le bore se trouve toujours entièrement oxydé en borate. Le bore n'apparaît pas sur Terre sous forme élémentaire. Des traces extrêmement faibles de bore élémentaire ont été détectées dans le régolithe lunaire.

Bien que le bore soit un élément relativement rare dans la croûte terrestre, ne représentant que 0,001 % de la masse de la croûte terrestre, il peut être fortement concentré par l'action de l'eau, dans laquelle de nombreux borates sont solubles. On le trouve naturellement combiné dans des composés tels que le borax et l'acide borique (parfois trouvés dans les eaux de source volcanique ). Une centaine de minéraux borates sont connus.

Le 5 septembre 2017, des scientifiques ont rapporté que le rover Curiosity avait détecté du bore, un ingrédient essentiel à la vie sur Terre , sur la planète Mars . Une telle découverte, ainsi que des découvertes antérieures selon lesquelles de l'eau aurait pu être présente sur l'ancienne Mars, soutient davantage l'habitabilité précoce possible du cratère Gale sur Mars.

Production

Les sources de bore économiquement importantes sont les minéraux colémanite , rasorite ( kernite ), ulexite et tincal . Ensemble, ceux-ci constituent 90 % du minerai extrait contenant du bore. Les plus grands gisements mondiaux de borax connus, dont beaucoup sont encore inexploités, se trouvent dans le centre et l'ouest de la Turquie , y compris les provinces d' Eskişehir , de Kütahya et de Balıkesir . Les réserves minières mondiales prouvées de minerai de bore dépassent un milliard de tonnes métriques, contre une production annuelle d'environ quatre millions de tonnes.

La Turquie et les États-Unis sont les plus gros producteurs de produits à base de bore. La Turquie produit environ la moitié de la demande mondiale annuelle, par l'intermédiaire d' Eti Mine Works ( turc : Eti Maden İşletmeleri ), une société minière et chimique d' État turque spécialisée dans les produits à base de bore. Elle détient le monopole du gouvernement sur l'extraction des minéraux de borate en Turquie, qui possède 72 % des gisements connus dans le monde. En 2012, il a tenu une 47% part de la production de minéraux mondiaux de borate, en avance sur son principal concurrent, Rio Tinto Group .

Près d'un quart (23 %) de la production mondiale de bore provient de la seule mine Rio Tinto Borax (également connue sous le nom de mine de bore américaine Borax) 35°2′34,447″N 117°40′45.412″W / 35.04290194°N 117.67928111°W / 35.04290194; -117.67928111 ( Mine Rio Tinto Borax ) près de Boron, en Californie .

Tendance du marché

Le coût moyen du bore cristallin est de 5 $/g. Le bore libre est principalement utilisé dans la fabrication de fibres de bore, où il est déposé par dépôt chimique en phase vapeur sur un noyau de tungstène (voir ci-dessous). Les fibres de bore sont utilisées dans les applications composites légères, telles que les rubans à haute résistance. Cette utilisation représente une très petite fraction de l'utilisation totale de bore. Le bore est introduit dans les semi-conducteurs sous forme de composés de bore, par implantation ionique.

La consommation mondiale estimée de bore (presque entièrement sous forme de composés du bore) était d'environ 4 millions de tonnes de B 2 O 3 en 2012. Les capacités d'extraction et de raffinage du bore sont jugées adéquates pour atteindre les niveaux de croissance attendus au cours de la prochaine décennie.

La forme sous laquelle le bore est consommé a changé ces dernières années. L'utilisation de minerais comme la colémanite a diminué à la suite de préoccupations concernant la teneur en arsenic . Les consommateurs se sont tournés vers l'utilisation de borates raffinés et d'acide borique à plus faible teneur en polluants.

La demande croissante d'acide borique a conduit un certain nombre de producteurs à investir dans des capacités supplémentaires. L'entreprise publique turque Eti Mine Works a ouvert une nouvelle usine d'acide borique d'une capacité de production de 100 000 tonnes par an à Emet en 2003. Le groupe Rio Tinto a augmenté la capacité de son usine de bore de 260 000 tonnes par an en 2003 à 310 000 tonnes par an en mai 2005, avec des plans pour augmenter ce chiffre à 366 000 tonnes par an en 2006. Les producteurs chinois de bore n'ont pas été en mesure de répondre à la demande croissante de borates de haute qualité. Cela a conduit à des importations de tétraborate de sodium ( borax ) qui ont été multipliées par cent entre 2000 et 2005 et les importations d'acide borique ont augmenté de 28 % par an au cours de la même période.

L'augmentation de la demande mondiale a été entraînée par des taux de croissance élevés dans la production de fibre de verre , de fibre de verre et de verre borosilicaté . Une augmentation rapide de la fabrication de fibre de verre de renforcement contenant du bore en Asie a compensé le développement de la fibre de verre de renforcement sans bore en Europe et aux États-Unis. Les récentes hausses des prix de l'énergie peuvent conduire à une plus grande utilisation de la fibre de verre isolante, avec pour conséquence une augmentation de la consommation de bore. Roskill Consulting Group prévoit que la demande mondiale de bore augmentera de 3,4 % par an pour atteindre 21 millions de tonnes d'ici 2010. La plus forte croissance de la demande devrait se produire en Asie, où la demande pourrait augmenter en moyenne de 5,7 % par an.

Applications

Presque tout le minerai de bore extrait de la Terre est destiné à être raffiné en acide borique et en tétraborate de sodium pentahydraté . Aux États-Unis, 70 % du bore est utilisé pour la production de verre et de céramique. La principale utilisation globale à l' échelle industrielle des composés de bore (environ 46% de l' utilisation finale) est dans la production de fibres de verre pour l' isolation et la structure contenant du bore fiberglasses , notamment en Asie. Le bore est ajouté au verre sous forme de borax pentahydraté ou d'oxyde de bore, pour influencer la résistance ou les qualités de fluxage des fibres de verre. Un autre 10 % de la production mondiale de bore est destiné au verre borosilicaté utilisé dans la verrerie à haute résistance. Environ 15 % du bore mondial est utilisé dans les céramiques au bore, y compris les matériaux ultra-durs décrits ci-dessous. L'agriculture consomme 11 % de la production mondiale de bore, et les agents de blanchiment et les détergents environ 6 %.

Fibre de bore élémentaire

Les fibres de bore (filaments de bore) sont des matériaux légers à haute résistance qui sont principalement utilisés pour les structures aérospatiales avancées en tant que composant de matériaux composites , ainsi que pour les biens de consommation et de sport en production limitée tels que les clubs de golf et les cannes à pêche . Les fibres peuvent être produites par dépôt chimique en phase vapeur de bore sur un filament de tungstène .

Les fibres de bore et les ressorts en bore cristallin de taille submillimétrique sont produits par dépôt chimique en phase vapeur assisté par laser . La translation du faisceau laser focalisé permet la production de structures hélicoïdales même complexes. De telles structures présentent de bonnes propriétés mécaniques ( module d'élasticité 450 GPa, déformation à la rupture 3,7%, contrainte à la rupture 17 GPa) et peuvent être appliquées comme renfort de céramiques ou dans des systèmes micromécaniques .

Fibre de verre boronée

La fibre de verre est un polymère renforcé de fibres en plastique renforcé de fibres de verre , généralement tissé en un tapis. Les fibres de verre utilisées dans le matériau sont constituées de divers types de verre en fonction de l'utilisation de la fibre de verre. Ces verres contiennent tous de la silice ou du silicate, avec des quantités variables d'oxydes de calcium, de magnésium et parfois de bore. Le bore est présent sous forme de borosilicate, de borax ou d'oxyde de bore, et est ajouté pour augmenter la résistance du verre, ou en tant qu'agent fondant pour diminuer la température de fusion de la silice , qui est trop élevée pour être facilement travaillée sous sa forme pure pour fabriquer des fibres de verre.

Les verres hautement boronés utilisés dans la fibre de verre sont du verre E (nommé pour une utilisation "électrique", mais maintenant la fibre de verre la plus courante pour un usage général). Le verre E est un verre alumino-borosilicaté contenant moins de 1 % p/p d'oxydes alcalins, principalement utilisé pour les plastiques renforcés de verre. D'autres verres à haute teneur en bore courants comprennent le verre C, un verre alcalino-calcique à haute teneur en oxyde de bore, utilisé pour les fibres discontinues de verre et l'isolation, et le verre D, un verre borosilicaté , nommé pour sa faible constante diélectrique).

Toutes les fibres de verre ne contiennent pas de bore, mais à l'échelle mondiale, la plupart des fibres de verre utilisées en contiennent. En raison de l'utilisation omniprésente de la fibre de verre dans la construction et l'isolation, les fibres de verre contenant du bore consomment la moitié de la production mondiale de bore et constituent le plus grand marché commercial du bore.

Verre borosilicaté

Verrerie borosilicatée. Deux béchers et un tube à essai sont affichés.

Le verre borosilicaté , qui contient généralement 12 à 15 % de B 2 O 3 , 80 % de SiO 2 et 2 % d'Al 2 O 3 , a un faible coefficient de dilatation thermique , ce qui lui confère une bonne résistance aux chocs thermiques . Schott AG 's « Duran » et Owens-Corning de marque déposée Pyrex sont deux grands noms de marque pour ce verre, utilisé à la fois dans la verrerie de laboratoire et consommateurs ustensiles de cuisine et des ustensiles de cuisson , principalement pour cette résistance.

Céramique au carbure de bore

Cellule unitaire de B 4 C. La sphère verte et les icosaèdres sont constitués d'atomes de bore et les sphères noires sont des atomes de carbone.

Plusieurs composés de bore sont connus pour leur dureté et leur ténacité extrêmes. Le carbure de bore est un matériau céramique obtenu en décomposant B 2 O 3 avec du carbone dans un four électrique :

2 B 2 O 3 + 7 C → B 4 C + 6 CO

La structure du carbure de bore n'est que d'environ B 4 C, et il montre un épuisement clair du carbone à partir de ce rapport stoechiométrique suggéré. Cela est dû à sa structure très complexe. La substance peut être vue avec la formule empirique B 12 C 3 (c'est-à-dire avec des dodécaèdres B 12 étant un motif), mais avec moins de carbone, car les unités C 3 suggérées sont remplacées par des chaînes CBC, et certains octaèdres plus petits (B 6 ) sont également présent (voir l'article sur le carbure de bore pour l'analyse structurelle). Le polymère répétitif et la structure semi-cristalline du carbure de bore lui confèrent une grande résistance structurelle par poids. Il est utilisé dans les blindages de chars , les gilets pare-balles et de nombreuses autres applications structurelles.

La capacité du carbure de bore à absorber les neutrons sans former de radionucléides à vie longue (en particulier lorsqu'il est dopé avec du bore 10 supplémentaire) rend le matériau attrayant en tant qu'absorbant pour le rayonnement neutronique provenant des centrales nucléaires . Les applications nucléaires du carbure de bore comprennent le blindage, les barres de commande et les pastilles d'arrêt. Dans les barres de commande, le carbure de bore est souvent réduit en poudre, pour augmenter sa surface.

Composés à haute dureté et abrasifs

Propriétés mécaniques des solides BCN et ReB 2
Matériel diamant cubique BC 2 N cube-BC 5 BN cube B 4 C ReB 2
Dureté Vickers (GPa) 115 76 71 62 38 22
Ténacité à la rupture (MPa m 1⁄2 ) 5.3 4.5 9.5 6.8 3.5

Les poudres de carbure de bore et de nitrure de bore cubique sont largement utilisées comme abrasifs. Le nitrure de bore est un matériau isoélectronique au carbone . Semblable au carbone, il a à la fois des formes hexagonales (h-BN de type graphite mou) et cubiques (c-BN dur, de type diamant). Le h-BN est utilisé comme composant et lubrifiant à haute température. Le c-BN, également connu sous le nom commercial de borazon , est un abrasif supérieur. Sa dureté n'est que légèrement inférieure à celle du diamant, mais sa stabilité chimique est supérieure. L'hétérodiamant (également appelé BCN) est un autre composé de bore semblable au diamant.

Métallurgie

Le bore est ajouté aux aciers au bore à raison de quelques parties par million pour augmenter la trempabilité. Des pourcentages plus élevés sont ajoutés aux aciers utilisés dans l' industrie nucléaire en raison de la capacité d'absorption des neutrons du bore.

Le bore peut également augmenter la dureté de surface des aciers et alliages par boruration . De plus, les borures métalliques sont utilisés pour le revêtement d'outils par dépôt chimique en phase vapeur ou par dépôt physique en phase vapeur . L'implantation d'ions bore dans les métaux et alliages, par implantation ionique ou dépôt par faisceau d'ions , entraîne une augmentation spectaculaire de la résistance de surface et de la microdureté. L'alliage laser a également été utilisé avec succès dans le même but. Ces borures sont une alternative aux outils diamantés, et leurs surfaces (traitées) ont des propriétés similaires à celles du borure en vrac.

Par exemple, le diborure de rhénium peut être produit à des pressions ambiantes, mais il est assez coûteux à cause du rhénium. La dureté de ReB 2 présente une anisotropie considérable en raison de sa structure en couches hexagonale. Sa valeur est comparable à celle du carbure de tungstène , du carbure de silicium , du diborure de titane ou du diborure de zirconium . De même, les composites AlMgB 14 + TiB 2 possèdent une dureté et une résistance à l'usure élevées et sont utilisés soit sous forme de masse, soit comme revêtements pour des composants exposés à des températures élevées et à des charges d'usure.

Formules détergentes et agents de blanchiment

Le borax est utilisé dans divers produits de lessive et de nettoyage ménagers, notamment le booster de lessive " 20 Mule Team Borax " et le savon pour les mains en poudre " Boraxo ". Il est également présent dans certaines formules de blanchiment des dents .

Le perborate de sodium sert de source d' oxygène actif dans de nombreux détergents , détergents à lessive , produits de nettoyage et agents de blanchiment . Cependant, malgré son nom, l'eau de Javel "Borateem" ne contient plus de composés de bore, utilisant plutôt du percarbonate de sodium comme agent de blanchiment.

Insecticides

L'acide borique est utilisé comme insecticide, notamment contre les fourmis, les puces et les cafards.

Semi-conducteurs

Le bore est un dopant utile pour des semi-conducteurs tels que le silicium , le germanium et le carbure de silicium . Ayant un électron de valence de moins que l'atome hôte, il donne un trou résultant en une conductivité de type p . La méthode traditionnelle d'introduction du bore dans les semi-conducteurs se fait via sa diffusion atomique à haute température. Ce procédé utilise des sources de bore solides (B 2 O 3 ), liquides (BBr 3 ) ou gazeuses (B 2 H 6 ou BF 3 ). Cependant, après les années 1970, il a été principalement remplacé par l' implantation ionique , qui repose principalement sur le BF 3 comme source de bore. Le trichlorure de bore gazeux est également un produit chimique important dans l'industrie des semi-conducteurs, cependant, non pour le dopage mais plutôt pour la gravure au plasma des métaux et de leurs oxydes. Le triéthylborane est également injecté dans des réacteurs de dépôt en phase vapeur comme source de bore. Des exemples sont le dépôt par plasma de films de carbone dur contenant du bore, les films de nitrure de silicium-nitrure de bore et le dopage de films de diamant avec du bore.

Aimants

Le bore est un composant des aimants en néodyme (Nd 2 Fe 14 B), qui font partie des types d'aimants permanents les plus puissants. Ces aimants se trouvent dans une variété de dispositifs électromécaniques et électroniques, tels que les systèmes d'imagerie médicale d'imagerie par résonance magnétique (IRM), dans des moteurs et des actionneurs compacts et relativement petits . À titre d'exemple, les lecteurs de disques durs (disques durs), de CD (disque compact) et de DVD (disque numérique polyvalent) reposent sur des moteurs à aimant néodyme pour fournir une puissance de rotation intense dans un boîtier remarquablement compact. Dans les téléphones portables, les aimants « Neo » fournissent le champ magnétique qui permet aux minuscules haut-parleurs de fournir une puissance audio appréciable.

Blindage et absorbeur de neutrons dans les réacteurs nucléaires

Le blindage au bore est utilisé comme contrôle pour les réacteurs nucléaires , profitant de sa section efficace élevée pour la capture des neutrons.

Dans les réacteurs à eau sous pression, une concentration variable d'acide boronique dans l'eau de refroidissement est utilisée comme poison neutronique pour compenser la réactivité variable du combustible. Lorsque de nouveaux bâtonnets sont insérés, la concentration en acide boronique est maximale, et est réduite au cours de la vie.

Autres utilisations non médicales

Lancement de la fusée Apollo 15 Saturn V, utilisant un allumeur au triéthylborane

Applications pharmaceutiques et biologiques

L'acide borique a des propriétés antiseptiques, antifongiques et antivirales et, pour ces raisons, est utilisé comme clarificateur d'eau dans le traitement de l'eau des piscines. Des solutions douces d'acide borique ont été utilisées comme antiseptiques oculaires.

Bortézomib (commercialisé sous les noms de Velcade et Cytomib ). Le bore apparaît comme un élément actif dans son premier produit pharmaceutique organique approuvé dans le bortézomib pharmaceutique, une nouvelle classe de médicaments appelés inhibiteurs du protéasome, qui sont actifs dans le myélome et une forme de lymphome (il est actuellement en cours d'essais expérimentaux contre d'autres types de lymphome). L'atome de bore du bortézomib se lie au site catalytique du protéasome 26S avec une affinité et une spécificité élevées.

  • Un certain nombre de produits pharmaceutiques au bore potentiels utilisant du bore-10 ont été préparés pour être utilisés dans la thérapie par capture de neutrons au bore (BNCT).
  • Certains composés du bore sont prometteurs dans le traitement de l' arthrite , bien qu'aucun n'ait encore été généralement approuvé à cet effet.

Le tavaborole (commercialisé sous le nom de Kerydin ) est uninhibiteur de l' aminoacyl ARNt synthétase utilisé pour traiter les mycoses des ongles des pieds. Il a obtenu l'approbation de la FDA en juillet 2014.

La chimie du dioxaborolane permet le marquage au fluorure radioactif ( 18 F ) des anticorps ou des globules rouges , ce qui permet l'imagerie par tomographie par émission de positons (TEP) du cancer et des hémorragies , respectivement. A H de D irées, G Enetic, P OSITRON d'émission et F luorescent système rapporteur (HD-GPF) utilise une protéine humaine, PSMA et non immunogène, et une petite molécule qui est d'émission de positons (bore lié 18 F ) et fluorescent pour la TEP à double modalité et l'imagerie par fluorescence de cellules modifiées par le génome, par exemple le cancer , CRISPR/Cas9 ou les cellules CAR T , chez une souris entière. La petite molécule à double modalité ciblant le PSMA a été testée chez l'homme et a trouvé l'emplacement du cancer de la prostate primitif et métastatique , l'élimination du cancer guidée par fluorescence et détecte les cellules cancéreuses uniques dans les marges tissulaires.

Domaines de recherche

Le diborure de magnésium est un matériau supraconducteur important avec une température de transition de 39 K. Les fils MgB 2 sont produits avec le procédé de poudre en tube et appliqués dans des aimants supraconducteurs.

Le bore amorphe est utilisé comme abaisseur du point de fusion dans les alliages de brasage nickel-chrome.

Le nitrure de bore hexagonal forme des couches atomiquement minces, qui ont été utilisées pour améliorer la mobilité des électrons dans les dispositifs au graphène . Il forme également des structures nanotubulaires ( BNNT ), qui ont une résistance élevée, une stabilité chimique élevée et une conductivité thermique élevée , parmi sa liste de propriétés souhaitables.

Rôle biologique

Le bore est un nutriment végétal essentiel , nécessaire principalement pour maintenir l'intégrité des parois cellulaires. Cependant, des concentrations élevées dans le sol, supérieures à 1,0  ppm, entraînent une nécrose marginale et apicale des feuilles ainsi qu'une mauvaise performance de croissance globale. Des niveaux aussi bas que 0,8 ppm produisent ces mêmes symptômes chez les plantes qui sont particulièrement sensibles au bore dans le sol. Presque toutes les plantes, même celles qui tolèrent quelque peu le bore du sol, présenteront au moins quelques symptômes de toxicité du bore lorsque la teneur en bore du sol est supérieure à 1,8 ppm. Lorsque cette teneur dépasse 2,0 ppm, peu de plantes donneront de bons résultats et certaines pourraient ne pas survivre.

On pense que le bore joue plusieurs rôles essentiels chez les animaux, y compris les humains, mais le rôle physiologique exact est mal compris. Un petit essai sur l'homme publié en 1987 a rapporté sur des femmes ménopausées d'abord déficientes en bore, puis réapprovisionnées avec 3 mg/jour. La supplémentation en bore a considérablement réduit l'excrétion urinaire de calcium et augmenté les concentrations sériques de 17 bêta-estradiol et de testostérone.

L'Institute of Medicine des États-Unis n'a pas confirmé que le bore est un nutriment essentiel pour l'homme, de sorte que ni l' apport nutritionnel recommandé (AJR) ni l'apport suffisant n'ont été établis. L'apport alimentaire chez l'adulte est estimé à 0,9 à 1,4 mg/jour, avec environ 90 % d'absorption. Ce qui est absorbé est principalement excrété dans les urines. L'apport maximal tolérable pour les adultes est de 20 mg/jour.

En 2013, une hypothèse suggérait qu'il était possible que le bore et le molybdène aient catalysé la production d' ARN sur Mars, la vie étant transportée sur Terre via une météorite il y a environ 3 milliards d'années.

Il existe plusieurs antibiotiques naturels connus contenant du bore . Le premier trouvé était la boromycine , isolée de streptomyces .

La dystrophie endothéliale congénitale de type 2 , une forme rare de dystrophie cornéenne , est liée à des mutations du gène SLC4A11 qui code pour un transporteur qui régulerait la concentration intracellulaire de bore.

Quantification analytique

Pour la détermination de la teneur en bore dans les aliments ou les matériaux, la méthode colorimétrique à la curcumine est utilisée. Le bore est converti en acide borique ou de borates et de la réaction avec la curcumine dans une solution acide, une couleur rouge du bore chélate complexe, rosocyanine , est formé.

Problèmes de santé et toxicité

Bore
Dangers
Pictogrammes SGH GHS07 : Nocif
Mention d'avertissement SGH Avertissement
H302
NFPA 704 (diamant de feu)
1
0
0

Le bore élémentaire, l'oxyde de bore , l'acide borique , les borates et de nombreux composés organoborés sont relativement non toxiques pour les humains et les animaux (avec une toxicité similaire à celle du sel de table). La DL 50 (dose à laquelle il y a 50% de mortalité) pour les animaux est d'environ 6 g par kg de poids corporel. Les substances avec une DL 50 supérieure à 2 g sont considérées comme non toxiques. Un apport de 4 g/jour d'acide borique a été rapporté sans incident, mais plus que cela est considéré comme toxique dans plus de quelques doses. Des apports supérieurs à 0,5 gramme par jour pendant 50 jours provoquent des problèmes digestifs mineurs et d'autres problèmes évoquant une toxicité. Une supplémentation alimentaire en bore peut être utile pour la croissance osseuse, la cicatrisation des plaies et l'activité antioxydante, et une quantité insuffisante de bore dans l'alimentation peut entraîner une carence en bore .

Des doses médicales uniques de 20 g d' acide borique pour la thérapie par capture de neutrons ont été utilisées sans toxicité excessive.

L'acide borique est plus toxique pour les insectes que pour les mammifères et est couramment utilisé comme insecticide.

Les boranes (composés d'hydrogène de bore) et les composés gazeux similaires sont assez toxiques. Comme d'habitude, le bore n'est pas un élément intrinsèquement toxique, mais la toxicité de ces composés dépend de la structure (pour un autre exemple de ce phénomène, voir phosphine ). Les boranes sont également très inflammables et nécessitent des précautions particulières lors de leur manipulation. Le borohydrure de sodium présente un risque d'incendie en raison de son caractère réducteur et de la libération d'hydrogène au contact de l'acide. Les halogénures de bore sont corrosifs.

Toxicité du bore dans les feuilles de rosier.

Le bore est nécessaire à la croissance des plantes, mais un excès de bore est toxique pour les plantes et se produit particulièrement dans les sols acides. Il se présente comme un jaunissement de la pointe vers l'intérieur des feuilles les plus anciennes et des taches noires sur les feuilles d'orge, mais il peut être confondu avec d'autres stress comme une carence en magnésium chez d'autres plantes.

Voir également

Les références

Liens externes