Groupe du bore - Boron group
| Groupe du bore (groupe 13) | |||||||||||
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| ↓ Période | |||||||||||
| 2 |
 5 Métalloïde |
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| 3 |
 13 Autre métal |
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| 4 |
 31 Autres métaux |
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| 5 |
 49 Autre métal |
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| 6 |
 81 Autre métal |
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Nihonium (Nh) 113 autre métal |
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Légende
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Le groupe du bore sont les éléments chimiques du groupe 13 du tableau périodique , comprenant le bore (B), l' aluminium (Al), le gallium (Ga), l' indium (In), le thallium (Tl), et peut-être aussi le nihonium chimiquement non caractérisé (Nh ). Les éléments du groupe du bore se caractérisent par le fait qu'ils possèdent trois électrons de valence . Ces éléments ont également été appelés les triels .
Le bore est généralement classé comme un (métalloïde) tandis que le reste, à l'exception possible du nihonium, est considéré comme des métaux de post-transition . Le bore est peu présent, probablement parce que le bombardement par les particules subatomiques produites par la radioactivité naturelle perturbe ses noyaux. L'aluminium est largement présent sur terre et est en effet le troisième élément le plus abondant dans la croûte terrestre (8,3 %). Le gallium se trouve dans la terre avec une abondance de 13 ppm . L'indium est le 61e élément le plus abondant dans la croûte terrestre, et le thallium se trouve en quantités modérées sur toute la planète. Nihonium n'est pas connu pour se produire dans la nature et est donc appelé un élément synthétique .
Plusieurs éléments du groupe 13 ont des rôles biologiques dans l' écosystème . Le bore est un oligo-élément chez l'homme et est essentiel pour certaines plantes. Le manque de bore peut entraîner un retard de croissance des plantes, tandis qu'un excès peut également nuire en inhibant la croissance. L'aluminium n'a ni rôle biologique ni toxicité significative et est considéré comme sûr. L'indium et le gallium peuvent stimuler le métabolisme ; le gallium est crédité de la capacité de se lier aux protéines du fer. Le thallium est hautement toxique, interférant avec la fonction de nombreuses enzymes vitales, et a été utilisé comme pesticide .
Les caractéristiques
Comme d'autres groupes, les membres de cette famille présentent des modèles de configuration électronique , en particulier dans les coquilles les plus externes, ce qui entraîne des tendances dans le comportement chimique :
| Z | Élément | Nombre d'électrons par couche |
|---|---|---|
| 5 | bore | 2, 3 |
| 13 | aluminium | 2, 8, 3 |
| 31 | gallium | 2, 8, 18, 3 |
| 49 | indium | 2, 8, 18, 18, 3 |
| 81 | thallium | 2, 8, 18, 32, 18, 3 |
| 113 | nihonium | 2, 8, 18, 32, 32, 18, 3 (prédit) |
Le groupe du bore est remarquable pour les tendances dans la configuration électronique, comme indiqué ci-dessus, et dans certaines des caractéristiques de ses éléments. Le bore diffère des autres membres du groupe par sa dureté , sa réfractivité et sa réticence à participer à la liaison métallique. Un exemple de tendance à la réactivité est la tendance du bore à former des composés réactifs avec l'hydrogène.
Bien que situé dans p-block , le groupe est connu pour la violation de la règle de l' octet par ses membres le bore et (dans une moindre mesure) l'aluminium. Ces éléments peuvent placer seulement six électrons (dans trois orbitales moléculaires ) sur la couche de valence . Tous les membres du groupe sont caractérisés comme trivalents .
Réactivité chimique
Hydrures
La plupart des éléments du groupe du bore montrent une réactivité croissante à mesure que les éléments deviennent plus lourds en masse atomique et plus élevés en nombre atomique. Le bore , le premier élément du groupe, est généralement non réactif avec de nombreux éléments, sauf à haute température, bien qu'il soit capable de former de nombreux composés avec l' hydrogène , parfois appelés boranes . Le borane le plus simple est le diborane, ou B 2 H 6 . Un autre exemple est B 10 H 14 .
Les éléments suivants du groupe 13, l' aluminium et le gallium , forment moins d'hydrures stables, bien que AlH 3 et GaH 3 existent. L'indium, l'élément suivant du groupe, n'est pas connu pour former de nombreux hydrures, sauf dans des composés complexes tels que le complexe de phosphine H 3 InP(Cy) 3 . Aucun composé stable de thallium et d'hydrogène n'a été synthétisé dans aucun laboratoire.
| Quelques composés chimiques courants du groupe du bore
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| Élément | Oxydes | Hydrures | Fluorures | Chlorures | Sulfures |
| Bore | (β/g/α)B 2 O 3 | B 2 H 6 | BF 3 | BCl 3 | B 2 S 3 |
| B 2 O | B 10 H 14 | BF− 4 |
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| B 6 O | BH 3 | B 2 F 4 | |||
| B 5 H 9 | BF | ||||
| B 6 H 12 | |||||
| B 4 H 10 | |||||
| B 6H2− 6 |
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| B 12H2− 12 |
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| B 20 H 26 | |||||
| Aluminium | (γ/δ/η/θ/χ)Al 2 O 3 | (α/α`/β/δ/ε/θ/γ) AlH 3 | AlF 3 | AlCl 3 | (α/β/γ) Al 2 S 3 |
| Al 2 O | Al 2 H 6 | ||||
| AlO | AlH 4 | ||||
| AlH− 4 |
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| Gallium | (α/β/δ/γ/ε) Ga 2 O 3 | Ga 2 H 6 | GaF 3 | GaCl 3 | Gaz |
| GaH 4 | GaCl 2 | ||||
| GaH 3 | Ga 2 Cl 4 | ||||
| Ga 2 Cl 6 | |||||
| GaCl− 4 |
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| Géorgie 2Cl− 7 |
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| Indium | En 2 O 3 | InH 3 | InF 3 | InCl 3 | (α/β/γ) Dans 2 S 3 |
| En 2 O | |||||
| Thallium | Tl 2 O 3 | TlH 3 | TlF | TlCl | |
| Tl 2 O | TlH | TlF 3 | TlCl 3 | ||
| TlO 2 | TlF3− 4 |
TlCl 2 | |||
| Tl 4 O 3 | TlF2− 3 |
Tl 2 Cl 3 | |||
| Nihonium | (Nh 2 O) | (NhH) | (NhF) | (NhCl) | NhOH |
| (Nh 2 O 3 ) | (NhH 3 ) | (NhF 3 ) | (NhCl 3 ) | ||
| ( NhF− 6) |
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Oxydes
Tous les éléments du groupe bore sont connus pour former un oxyde trivalent, avec deux atomes de l'élément liés de manière covalente avec trois atomes d' oxygène . Ces éléments montrent une tendance à l'augmentation du pH (d' acide à basique ). L'oxyde de bore (B 2 O 3 ) est légèrement acide, l'oxyde d' aluminium et de gallium (respectivement Al 2 O 3 et Ga 2 O 3 ) sont amphotères, l' oxyde d'indium (III) (In 2 O 3 ) est presque amphotère et le thallium (III ) (Tl 2 O 3 ) est une base de Lewis car il se dissout dans les acides pour former des sels. Chacun de ces composés est stable, mais l'oxyde de thallium se décompose à des températures supérieures à 875 °C.
Halogénures
Les éléments du groupe 13 sont également capables de former des composés stables avec les halogènes , généralement de formule MX 3 (où M est un élément du groupe du bore et X est un halogène.) Le fluor , le premier halogène, est capable de former des composés stables avec chaque élément qui a été testé (à l'exception du néon et de l' hélium ), et le groupe du bore ne fait pas exception. Il est même supposé que le nihonium pourrait former un composé avec le fluor, NhF 3 , avant de se désintégrer spontanément en raison de la radioactivité du nihonium. Le chlore forme également des composés stables avec tous les éléments du groupe du bore, y compris le thallium, et est supposé réagir avec le nihonium. Tous les éléments réagiront avec le brome dans les bonnes conditions, comme avec les autres halogènes mais moins vigoureusement que le chlore ou le fluor. L'iode réagira avec tous les éléments naturels du tableau périodique, à l'exception des gaz rares, et se distingue par sa réaction explosive avec l'aluminium pour former 2AlI 3 . L'astatine , l'halogène le plus lourd, n'a formé que quelques composés, en raison de sa radioactivité et de sa courte demi-vie, et aucun rapport d'un composé avec une liaison At-Al, -Ga, -In, -Tl ou -Nh n'a été vu, bien que les scientifiques pensent qu'il devrait former des sels avec des métaux.
Propriétés physiques
Il a été remarqué que les éléments du groupe du bore ont des propriétés physiques similaires , bien que la plupart des bores soient exceptionnels. Par exemple, tous les éléments du groupe du bore, à l'exception du bore lui-même, sont mous . De plus, tous les autres éléments du groupe 13 sont relativement réactifs à température modérée , tandis que la réactivité du bore ne devient comparable qu'à très haute température. Une caractéristique que tous ont en commun est d'avoir trois électrons dans leurs couches de valence . Le bore, étant un métalloïde, est un isolant thermique et électrique à température ambiante, mais un bon conducteur de chaleur et d'électricité à haute température. Contrairement au bore, les métaux du groupe sont de bons conducteurs dans des conditions normales. Ceci est conforme à la généralisation de longue date selon laquelle tous les métaux conduisent mieux la chaleur et l'électricité que la plupart des non-métaux.
États d'oxydation
L' effet de paire s inerte est significatif dans les éléments du groupe 13, en particulier les plus lourds comme le thallium. Il en résulte une variété d'états d'oxydation. Dans les éléments plus légers, l'état +3 est le plus stable, mais l'état +1 devient plus répandu avec l'augmentation du nombre atomique et est le plus stable pour le thallium. Le bore est capable de former des composés avec des états d'oxydation inférieurs, de +1 ou +2, et l'aluminium peut faire de même. Le gallium peut former des composés avec les états d'oxydation +1, +2 et +3. L'indium est comme le gallium, mais ses composés +1 sont plus stables que ceux des éléments plus légers. La force de l'effet de paire inerte est maximale dans le thallium, qui n'est généralement stable qu'à l'état d'oxydation +1, bien que l'état +3 soit observé dans certains composés. Des radicaux gallium, indium et thallium stables et monomères avec un état d'oxydation formel de +2 ont depuis été rapportés. Le nihonium peut avoir un état d'oxydation de +5.
Tendances périodiques
Il existe plusieurs tendances que l'on peut remarquer en examinant les propriétés des membres du groupe Boron. Les points d'ébullition de ces éléments baissent d'une période à l'autre, tandis que les densités ont tendance à augmenter.
| Élément | Point d'ébullition | Densité (g/cm 3 ) |
|---|---|---|
| Bore | 4000°C | 2,46 |
| Aluminium | 2.519°C | 2.7 |
| Gallium | 2 204°C | 5.904 |
| Indium | 2.072°C | 7.31 |
| Thallium | 1473°C | 11,85 |
Nucléaire
A l'exception du nihonium synthétique, tous les éléments du groupe du bore ont des isotopes stables . Parce que tous leurs numéros atomiques sont impairs, le bore, le gallium et le thallium n'ont que deux isotopes stables, tandis que l'aluminium et l'indium sont monoisotopes , n'en ayant qu'un, bien que la plupart de l'indium trouvé dans la nature soit le 115 In faiblement radioactif . 10 B et 11 B sont tous deux stables, de même que 27 Al, 69 Ga et 71 Ga, 113 In, et 203 Tl et 205 Tl. Tous ces isotopes se trouvent facilement en quantités macroscopiques dans la nature. En théorie, cependant, tous les isotopes avec un numéro atomique supérieur à 66 sont censés être instables à la désintégration alpha . Inversement, tous les éléments dont le numéro atomique est inférieur ou égal à 66 (sauf Tc, Pm, Sm et Eu) ont au moins un isotope qui est théoriquement énergétiquement stable à toutes les formes de désintégration (à l'exception de la désintégration du proton , qui n'a jamais été observée, et la fission spontanée , ce qui est théoriquement possible pour les éléments dont le numéro atomique est supérieur à 40).
Comme tous les autres éléments, les éléments du groupe du bore ont des isotopes radioactifs, soit trouvés à l'état de traces dans la nature, soit produits synthétiquement . Le plus ancien de ces isotopes instables est l' isotope de l' indium 115 In, avec sa demi-vie extrêmement longue de 4,41 × 10 14 y . Cet isotope constitue la grande majorité de tout l'indium naturel malgré sa faible radioactivité. La durée de vie la plus courte est 7 B, avec une demi-vie d'à peine 350±50 × 10 −24 s , étant l' isotope du bore avec le moins de neutrons et une demi-vie suffisamment longue pour être mesurée. Certains radio-isotopes jouent un rôle important dans la recherche scientifique; quelques-uns sont utilisés dans la production de biens à usage commercial ou, plus rarement, comme composant de produits finis.
Histoire
Le groupe bore a eu de nombreux noms au fil des ans. Selon les anciennes conventions, il s'agissait du groupe IIIB dans le système de nommage européen et du groupe IIIA dans le système américain. Le groupe a également gagné deux noms collectifs, "earth metals" et "triels". Ce dernier nom est dérivé du préfixe latin tri- ("trois") et fait référence aux trois électrons de valence que tous ces éléments, sans exception, ont dans leurs coquilles de valence .
Le bore était connu des anciens Égyptiens, mais uniquement dans le borax minéral . L'élément métalloïde n'était connu sous sa forme pure qu'en 1808, lorsque Humphry Davy put l'extraire par la méthode de l' électrolyse . Davy a conçu une expérience dans laquelle il a dissous un composé contenant du bore dans de l'eau et y a envoyé un courant électrique, provoquant la séparation des éléments du composé dans leur état pur. Pour produire de plus grandes quantités, il est passé de l'électrolyse à la réduction au sodium. Davy a nommé l'élément boracium . A la même époque, deux chimistes français, Joseph Louis Gay-Lussac et Louis Jacques Thénard , utilisaient le fer pour réduire l'acide borique. Le bore qu'ils produisaient était oxydé en oxyde de bore.
L'aluminium, comme le bore, était d'abord connu dans les minéraux avant d'être finalement extrait de l' alun , un minéral courant dans certaines régions du monde. Antoine Lavoisier et Humphry Davy avaient chacun séparément tenté de l'extraire. Bien que ni l'un ni l'autre n'ait réussi, Davy avait donné au métal son nom actuel. Ce n'est qu'en 1825 que le scientifique danois Hans Christian Ørsted a réussi à préparer une forme plutôt impure de l'élément. De nombreuses améliorations ont suivi, une avancée significative réalisée seulement deux ans plus tard par Friedrich Wöhler , dont la procédure légèrement modifiée donnait encore un produit impur. Le premier échantillon pur d'aluminium est attribué à Henri Etienne Sainte-Claire Deville , qui a substitué le sodium au potassium dans la procédure. À cette époque, l'aluminium était considéré comme précieux et il était exposé à côté de métaux tels que l'or et l'argent. La méthode utilisée aujourd'hui, l' électrolyse de l'oxyde d'aluminium dissous dans la cryolithe, a été mise au point par Charles Martin Hall et Paul Héroult à la fin des années 1880.
Le thallium, l'élément stable le plus lourd du groupe du bore, a été découvert par William Crookes et Claude-Auguste Lamy en 1861. Contrairement au gallium et à l'indium, le thallium n'avait pas été prédit par Dmitri Mendeleev , ayant été découvert avant que Mendeleev n'invente le tableau périodique. En conséquence, personne ne le cherchait vraiment jusqu'aux années 1850, lorsque Crookes et Lamy examinaient les résidus de la production d'acide sulfurique. Dans les spectres, ils ont vu une ligne complètement nouvelle, une traînée de vert profond, que Crookes a nommée d'après le mot grec θαλλός ( thallos ), faisant référence à une pousse ou une brindille verte. Lamy a pu produire de plus grandes quantités du nouveau métal et a déterminé la plupart de ses propriétés chimiques et physiques.
L'indium est le quatrième élément du groupe du bore mais a été découvert avant le troisième, le gallium, et après le cinquième, le thallium. En 1863, Ferdinand Reich et son assistant, Hieronymous Theodor Richter , cherchaient dans un échantillon du minéral zinc blende, également connu sous le nom de sphalérite (ZnS), les raies spectroscopiques de l'élément thallium nouvellement découvert. Reich chauffa le minerai dans une bobine de platine métallique et observa les raies qui apparaissaient dans un spectroscope . Au lieu des lignes vertes de thallium auxquelles il s'attendait, il vit une nouvelle ligne d'un bleu indigo profond. Concluant qu'il devait provenir d'un nouvel élément, ils l'ont nommé d'après la couleur indigo caractéristique qu'il avait produite.
Les minéraux de gallium n'étaient pas connus avant août 1875, lorsque l'élément lui-même a été découvert. C'était l'un des éléments que l'inventeur du tableau périodique, Dmitri Mendeleev , avait prédit six ans plus tôt. En examinant les raies spectroscopiques de la blende de zinc, le chimiste français Paul Emile Lecoq de Boisbaudran a trouvé des indices d'un nouvel élément dans le minerai. En seulement trois mois, il a pu produire un échantillon, qu'il a purifié en le dissolvant dans une solution d'hydroxyde de potassium (KOH) et en envoyant un courant électrique à travers celui-ci. Le mois suivant, il présenta ses découvertes à l'Académie française des sciences, nommant le nouvel élément d'après le nom grec de la Gaule, la France moderne.
Le dernier élément confirmé du groupe du bore, le nihonium, n'a pas été découvert mais plutôt créé ou synthétisé. La synthèse de l'élément a été signalée pour la première fois par l'équipe du Dubna Joint Institute for Nuclear Research en Russie et par le Lawrence Livermore National Laboratory aux États-Unis, bien que ce soit l'équipe de Dubna qui ait mené avec succès l'expérience en août 2003. Le nihonium a été découvert dans la chaîne de désintégration. de moscovium , qui a produit quelques précieux atomes de nihonium. Les résultats ont été publiés en janvier de l'année suivante. Depuis lors, environ 13 atomes ont été synthétisés et divers isotopes caractérisés. Cependant, leurs résultats ne répondaient pas aux critères stricts pour être comptés comme une découverte, et ce sont les dernières expériences RIKEN de 2004 visant à synthétiser directement le nihonium qui ont été reconnues par l' IUPAC comme la découverte.
Étymologie
Le nom « bore » vient du mot arabe désignant le minéral borax, (بورق, boraq ) qui était connu avant que le bore ne soit extrait. On pense que le suffixe "-on" vient de "carbon". L'aluminium a été nommé par Humphry Davy au début des années 1800. Il est dérivé du mot grec alumen , qui signifie sel amer, ou du latin alun , le minéral. Gallium est dérivé du latin Gallia , faisant référence à la France, lieu de sa découverte. L'indium vient du mot latin indicum , qui signifie colorant indigo , et fait référence à la ligne spectroscopique indigo proéminente de l'élément. Le thallium, comme l'indium, tire son nom du mot grec pour la couleur de sa raie spectroscopique : thallos , qui signifie brindille ou pousse verte. « Nihonium » tire son nom du Japon ( Nihon en japonais), où il a été découvert.
Occurrence et abondance
Bore
Le bore, avec son numéro atomique de 5, est un élément très léger. Presque jamais trouvé à l'état libre dans la nature, il est très peu abondant, ne composant que 0,001% (10 ppm) de la croûte terrestre. Il est connu pour se produire dans plus d'une centaine de minéraux et minerais différents , cependant : la source principale est le borax , mais on le trouve également dans la colémanite , la boracite , la kernite , la tusionite , la berborite et la fluoborite . Les principaux mineurs et extracteurs mondiaux de bore sont les États-Unis , la Turquie , l' Argentine , la Chine , la Bolivie et le Pérou . La Turquie est de loin le plus important d'entre eux, représentant environ 70 % de toute l'extraction de bore dans le monde. Les États-Unis arrivent en deuxième position, la majeure partie de leur rendement provenant de l'État de Californie .
Aluminium
L'aluminium, contrairement au bore, est le métal le plus abondant dans la croûte terrestre et le troisième élément le plus abondant. Il compose environ 8,2% (82 000 ppm) de la croûte terrestre, dépassé seulement par l' oxygène et le silicium . C'est comme le bore, cependant, en ce qu'il est rare dans la nature en tant qu'élément libre. Cela est dû à la tendance de l'aluminium à attirer les atomes d'oxygène, formant plusieurs oxydes d'aluminium . L'aluminium est maintenant connu pour être présent dans presque autant de minéraux que le bore, y compris les grenats , les turquoises et les béryls , mais la principale source est le minerai de bauxite . Les principaux pays au monde dans l'extraction d'aluminium sont le Ghana , le Surinam , la Russie et l' Indonésie , suivis de l' Australie , de la Guinée et du Brésil .
Gallium
Le gallium est un élément relativement rare dans la croûte terrestre et ne se trouve pas dans autant de minéraux que ses homologues plus légers. Son abondance sur Terre n'est que de 0,0018% (18 ppm). Sa production est très faible par rapport à d'autres éléments, mais a considérablement augmenté au fil des ans à mesure que les méthodes d'extraction se sont améliorées. Le gallium peut être trouvé sous forme de trace dans une variété de minerais, y compris la bauxite et la sphalérite , et dans des minéraux tels que la diaspore et la germanite . Des traces ont également été trouvées dans le charbon . La teneur en gallium est plus élevée dans quelques minéraux, dont la gallite (CuGaS 2 ), mais ceux-ci sont trop rares pour être comptés comme des sources majeures et contribuent de manière négligeable à l'approvisionnement mondial.
Indium
L'indium est un autre élément rare du groupe du bore. Encore moins abondant que le gallium à seulement 0,000005% (0,05 ppm), c'est le 61ème élément le plus répandu dans la croûte terrestre. Très peu de minéraux contenant de l'indium sont connus, tous rares : un exemple est l' indite . L'indium se trouve dans plusieurs minerais de zinc, mais seulement en quantités infimes ; de même certains minerais de cuivre et de plomb contiennent des traces. Comme c'est le cas pour la plupart des autres éléments trouvés dans les minerais et les minéraux, le processus d'extraction de l'indium est devenu plus efficace ces dernières années, conduisant finalement à des rendements plus importants. Le Canada est le leader mondial des réserves d'indium, mais les États-Unis et la Chine ont des quantités comparables.
Thallium
Le thallium est d'abondance intermédiaire dans la croûte terrestre, estimée à 0,00006% (0,6 ppm). Le thallium est le 56e élément le plus répandu dans la croûte terrestre, plus abondant que l'indium en quantité non négligeable. On le trouve au sol dans certaines roches, dans le sol et dans l'argile. De nombreux minerais sulfurés de fer , de zinc et de cobalt contiennent du thallium. Dans les minéraux , il se trouve en quantités modérées: quelques exemples sont crooksite (où il a été découvert), lorandite , routhiérite , bukovite , hutchinsonite et sabatierite . Il existe d'autres minéraux qui contiennent de petites quantités de thallium, mais ils sont très rares et ne servent pas de sources primaires.
Nihonium
Le nihonium est un élément qui ne se trouve jamais dans la nature mais qui a été créé en laboratoire. Il est donc classé comme un élément synthétique sans isotopes stables.
Applications
À l'exception du nihonium synthétique , tous les éléments du groupe du bore ont de nombreuses utilisations et applications dans la production et le contenu de nombreux articles.
Bore
Le bore a trouvé de nombreuses applications industrielles au cours des dernières décennies, et on en trouve encore de nouvelles. Une application courante est en fibre de verre . Le marché du verre borosilicaté a connu une expansion rapide ; le plus remarquable parmi ses qualités spéciales est une résistance beaucoup plus grande à la dilatation thermique que le verre ordinaire. Une autre utilisation commerciale du bore et de ses dérivés est en expansion dans la céramique . Plusieurs composés du bore, en particulier les oxydes, ont des propriétés uniques et précieuses qui ont conduit à leur substitution à d'autres matériaux moins utiles. Le bore peut être trouvé dans des pots, des vases, des assiettes et des poignées de casseroles en céramique pour ses propriétés isolantes.
Le borax composé est utilisé dans les agents de blanchiment, à la fois pour les vêtements et les dents. La dureté du bore et de certains de ses composés lui confère un large éventail d'utilisations supplémentaires. Une petite partie (5%) du bore produit trouve une utilisation dans l'agriculture.
Aluminium
L'aluminium est un métal avec de nombreuses utilisations familières dans la vie quotidienne. On le rencontre le plus souvent dans les matériaux de construction , dans les appareils électriques , en particulier comme conducteur dans les câbles, et dans les outils et récipients pour la cuisson et la conservation des aliments. Le manque de réactivité de l'aluminium avec les produits alimentaires le rend particulièrement utile pour la mise en conserve. Sa grande affinité pour l'oxygène en fait un puissant réducteur . L'aluminium pur en poudre fine s'oxyde rapidement dans l'air, générant une énorme quantité de chaleur dans le processus (brûlant à environ 5 500 °F ou 3037 °C ), conduisant à des applications en soudage et ailleurs nécessitant une grande quantité de chaleur. L'aluminium est un composant des alliages utilisés pour fabriquer des corps légers pour les avions. Les voitures incorporent également parfois de l'aluminium dans leur cadre et leur carrosserie, et il existe des applications similaires dans les équipements militaires. Les utilisations moins courantes incluent des composants de décorations et certaines guitares. L'élément est également utilisé dans une large gamme d'électronique.
Gallium
Le gallium et ses dérivés n'ont trouvé d'applications que ces dernières décennies. L'arséniure de gallium a été utilisé dans les semi - conducteurs , dans les amplificateurs , dans les cellules solaires (par exemple dans les satellites ) et dans les diodes tunnel pour les circuits émetteurs FM. Les alliages de gallium sont principalement utilisés à des fins dentaires. Le chlorure de gallium et d'ammonium est utilisé pour les conducteurs des transistors . L' éclairage LED est une application majeure du gallium . L'élément pur a été utilisé comme dopant dans les semi-conducteurs et a des utilisations supplémentaires dans les dispositifs électroniques avec d'autres éléments. Le gallium a la propriété de pouvoir « mouiller » le verre et la porcelaine, et peut donc être utilisé pour fabriquer des miroirs et d'autres objets hautement réfléchissants. Le gallium peut être ajouté aux alliages d'autres métaux pour abaisser leurs points de fusion.
Indium
Les utilisations de l'indium peuvent être divisées en quatre catégories : la plus grande partie (70 %) de la production est utilisée pour les revêtements, généralement combinés sous forme d' oxyde d'indium et d'étain (ITO) ; une plus petite partie (12%) va dans les alliages et les soudures ; une quantité similaire est utilisée dans les composants électriques et dans les semi-conducteurs ; et les derniers 6 % vont aux demandes mineures. Parmi les articles dans lesquels on peut trouver de l'indium, on trouve des placages, des roulements, des dispositifs d'affichage, des réflecteurs de chaleur, des phosphores et des barres de contrôle nucléaire . L'oxyde d'indium-étain a trouvé un large éventail d'applications, y compris les revêtements de verre, les panneaux solaires , les lampadaires, les affichages électrophosétiques (EPD), les affichages électroluminescents (ELD), les panneaux d'affichage à plasma (PDP), les affichages électrochimiques (EC), les affichages à émission de champ (FED) ), les lampes au sodium , le verre de pare-brise et les tubes cathodiques , ce qui en fait le composé d'indium le plus important.
Thallium
Le thallium est utilisé sous sa forme élémentaire plus souvent que les autres éléments du groupe du bore. Le thallium non composé est utilisé dans les verres à bas point de fusion, les cellules photoélectriques , les interrupteurs, les alliages de mercure pour les thermomètres en verre de faible portée et les sels de thallium. Il peut être trouvé dans les lampes et l'électronique, et est également utilisé en imagerie du myocarde . La possibilité d'utiliser le thallium dans les semi-conducteurs a été étudiée, et c'est un catalyseur connu en synthèse organique. L'hydroxyde de thallium (TlOH) est principalement utilisé dans la production d'autres composés du thallium. Le sulfate de thallium (Tl 2 SO 4 ) est un excellent tueur de vermine et c'est un composant principal de certains poisons de rat et de souris. Cependant, les États-Unis et certains pays européens ont interdit la substance en raison de sa forte toxicité pour l'homme. Dans d'autres pays, cependant, le marché de la substance est en croissance. Tl 2 SO 4 est également utilisé dans les systèmes optiques.
Rôle biologique
Aucun des éléments du groupe 13 n'a de rôle biologique majeur chez les animaux complexes, mais certains sont au moins associés à un être vivant. Comme dans d'autres groupes, les éléments les plus légers ont généralement plus de rôles biologiques que les plus lourds. Les plus lourds sont toxiques, de même que les autres éléments aux mêmes périodes. Le bore est essentiel dans la plupart des plantes, dont les cellules l'utilisent à des fins telles que le renforcement des parois cellulaires . On le trouve chez l'homme, certes en tant qu'oligo-élément essentiel , mais il y a un débat en cours sur son importance dans la nutrition humaine. La chimie du bore lui permet de former des complexes avec des molécules aussi importantes que les glucides , il est donc plausible qu'il puisse être plus utile dans le corps humain qu'on ne le pensait auparavant. Le bore s'est également avéré capable de remplacer le fer dans certaines de ses fonctions, notamment dans la cicatrisation des plaies. L'aluminium n'a aucun rôle biologique connu dans les plantes ou les animaux. Le gallium n'est pas essentiel pour le corps humain, mais sa relation avec le fer (III) lui permet de se lier à des protéines qui transportent et stockent le fer. Le gallium peut également stimuler le métabolisme. L'indium et ses homologues plus lourds n'ont aucun rôle biologique, bien que les sels d'indium à faible dose, comme le gallium, puissent stimuler le métabolisme.
Toxicité
Tous les éléments du groupe du bore peuvent être toxiques, à dose suffisamment élevée. Certains d'entre eux ne sont toxiques que pour les plantes, d'autres uniquement pour les animaux et d'autres pour les deux.
À titre d'exemple de la toxicité du bore, il a été observé qu'il nuit à l' orge à des concentrations dépassant 20 mM . Les symptômes de la toxicité du bore sont nombreux chez les plantes, ce qui complique la recherche : ils comprennent une division cellulaire réduite, une diminution de la croissance des pousses et des racines, une diminution de la production de chlorophylle des feuilles, une inhibition de la photosynthèse, une diminution de la conductance des stomates, une réduction de l'extrusion de protons des racines et des dépôts de lignine. et sous-orgine.
L'aluminium ne présente pas de danger de toxicité important en petites quantités, mais de très fortes doses sont légèrement toxiques. Le gallium n'est pas considéré comme toxique, bien qu'il puisse avoir des effets mineurs. L'indium n'est pas toxique et peut être manipulé avec presque les mêmes précautions que le gallium, mais certains de ses composés sont légèrement à modérément toxiques.
Le thallium, contrairement au gallium et à l'indium, est extrêmement toxique et a causé de nombreux décès par empoisonnement. Son effet le plus notable, apparent même à de petites doses, est la chute des cheveux sur tout le corps, mais il provoque un large éventail d'autres symptômes, perturbant et éventuellement arrêtant les fonctions de nombreux organes. La nature presque incolore, inodore et insipide des composés du thallium a conduit à leur utilisation par des meurtriers. L'incidence des intoxications au thallium, intentionnelles et accidentelles, a augmenté lorsque le thallium (avec son composé tout aussi toxique, le sulfate de thallium) a été introduit pour lutter contre les rats et autres parasites. L'utilisation de pesticides au thallium est donc interdite depuis 1975 dans de nombreux pays, dont les USA.
Le nihonium est un élément très instable et se désintègre en émettant des particules alpha . En raison de sa forte radioactivité , il serait certainement extrêmement toxique, bien que des quantités importantes de nihonium (supérieures à quelques atomes) n'aient pas encore été assemblées.
Remarques
Les références
Bibliographie
- Downs, Anthony John (1993). Chimie de l'aluminium, du gallium, de l'indium et du thallium . Chapman et Hall Inc. p. 197-201. ISBN 978-0-7514-0103-5.
- Emsley, John (2006). Les éléments constitutifs de la nature : un guide de A à Z sur les éléments . Presse Greenwood. p. 192. ISBN 978-0-19-850340-8.
- Henderson, W. (2000). Chimie du groupe principal . Cambridge, Royaume-Uni : La Royal Society of Chemistry. p. 6. ISBN 0-85404-617-8.
Liens externes
- oxyde (composé chimique) – Encyclopédie en ligne Britannica . Britannica.com. Consulté le 2011-05-16.
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- Tendances de la réactivité chimique des éléments du groupe 13 . Tutorvista.com. Consulté le 2011-05-16.
- [1] etymonline.com Consulté le 2011-07-27