Bore

Bore
5 B
- ↑ B ↓ Al Tableau p??riodique b??ryllium ← → bore carbone
Apparence
brun-noir
Propri??t??s g??n??rales
Nom, symbole, nombre	bore, B, 5
Prononciation	/ b ɔər ɒ n /
Cat??gorie Metallic	m??tallo??de
Groupe, p??riode, bloc	13, 2, p
Poids atomique standard	10,81 (1)
Configuration ??lectronique	[Il] 2s 2 2p 1 2, 3
Histoire
D??couverte	Louis Joseph Gay-Lussac et Louis Jacques Th??nard (30 Juin 1808)
Premier isolement	Humphry Davy (9 Juillet 1808)
Propri??t??s physiques
Phase	solide
Liquid densit?? au mp	2,08 g ?? cm -3
Point de fusion	2349 K , 2076 ?? C, 3769 ?? F
Point d'??bullition	4200 K, 3927 ?? C, 7101 ?? F
La chaleur de fusion	50,2 kJ ?? mol -1
Chaleur de vaporisation	480 kJ ?? mol -1
Capacit?? thermique molaire	11,087 J ?? mol -1 .K -1
La pression de vapeur
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k ?? T (K) 2348 2562 2822 3141 3545 4072
Propri??t??s atomiques
??tats d'oxydation	3, 2, 1 (L??g??rement acide oxyde)
??lectron??gativit??	2,04 (??chelle de Pauling)
??nergies d'ionisation ( plus)	1er: 800,6 kJ ?? mol -1
	2??me: 2427,1 kJ ?? mol -1
	3??me: 3659,7 kJ ?? mol -1
Rayon atomique	90 h
Rayon covalente	84 ?? 15 heures
Rayon de Van der Waals	192 h
Miscellan??es
Crystal structure	rhombo??drique
Ordre magn??tique	diamagn??tique
R??sistivit?? ??lectrique	(20 ?? C) ~ 10 6 Ω ?? m
Conductivit?? thermique	27,4 W ?? m -1 ?? K -1
Dilatation thermique	(25 ?? C) (forme β) 5-7 um ?? m -1 K -1
Vitesse du son (tige mince)	(20 ?? C) 16 200 m ?? s -1
Duret?? Mohs	~ 9,5
Num??ro de registre CAS	7440-42-8
La plupart des isotopes stables
Article d??taill??: Isotopes de bore
iso N / A demi-vie DM DE ( MeV) DP 10 B 19,9 (7)% * 10 B est stable avec 5 neutrons 11 B 80,1 (7)% * 11 B est stable avec 6 neutrons * Contenu bore-10 peut ??tre aussi bas que 19,1% et aussi ??lev?? que 20,3% des ??chantillons naturels. Le bore-11 est le reste dans de tels cas.

Le bore est un ??l??ment chimique avec le symbole chimique B et num??ro atomique 5. Parce que le bore est produit enti??rement par cosmique spallation de rayons et non par nucl??osynth??se stellaire, ce est un ??l??ment faible abondance tant dans le syst??me solaire et la cro??te de la Terre. Le bore est concentr??e sur la Terre par l'hydrosolubilit?? des compos??s naturels les plus courants, la min??raux borate. Ceux-ci sont exploit??s industriellement comme ??vaporites, comme borax et kernite.

Chimiquement bore non combin??, qui est class?? comme un m??tallo??de, ne est pas pr??sent naturellement sur Terre. Industriellement, le bore tr??s pur est produit avec difficult??, car le bore a tendance ?? former des mat??riaux r??fractaires contenant de petites quantit??s de carbone ou d'autres ??l??ments. Plusieurs allotropes de bore existent: bore amorphe est une poudre brune et le bore cristallin est noir, tr??s dur (environ 9,5 sur l' ??chelle de Mohs ), et un mauvais conducteur ?? la temp??rature ambiante. Bore ??l??mentaire est utilis?? comme dopant dans la industrie des semiconducteurs.

Les principales utilisations ?? l'??chelle industrielle de compos??s du bore sont en les agents de blanchiment de perborate de sodium et le borax composant d'isolation en fibre de verre. polym??res de bore et c??ramiques jouent des r??les sp??cialis??s comme mat??riaux de structure et r??fractaires l??gers ?? haute r??sistance. Les compos??s du bore sont utilis??s dans des verres et des c??ramiques ?? base de silice de leur donner la r??sistance ?? choc thermique. Contenant du bore r??actifs sont utilis??s comme interm??diaires dans de la la synth??se de produits chimiques fins organiques. Quelques produits pharmaceutiques organiques contenant du bore sont utilis??s ou sont en ??tude. Bore naturel est compos?? de deux isotopes stables, dont l'une ( bore-10) a un certain nombre d'utilisations comme agent de capture de neutrons.

En biologie, les borates ont une faible toxicit?? chez les mammif??res (semblables au sel de table), mais sont plus toxiques pour les arthropodes et sont utilis??s comme insecticides. L'acide borique est l??g??rement antimicrobien, et un antibiotique naturel contenant du bore organique est connu. Le bore est essentiel ?? la vie. De petites quantit??s de compos??s du bore jouent un r??le de renforcement dans les parois des cellules de toutes les plantes, ce qui rend n??cessaire de bore dans les sols. Les exp??riences indiquent un r??le de bore en tant que ??l??ment ultratrace chez les animaux, mais son r??le dans la physiologie de l'animal est inconnu.

Histoire et ??tymologie

Le nom de bore provient de l' arabe mot بورق buraq ou Mot persan بوره Burah; qui sont des noms pour le min??ral borax.

Sassolite

Les compos??s de bore sont connus il ya des milliers d'ann??es. Borax a ??t?? connu par les d??serts de l'ouest du Tibet, o?? il a re??u le nom de tinkal, d??riv?? du sanscrit . ??maux de Borax ont ??t?? utilis??s en Chine ?? partir AD300, et certains ont m??me atteint tinkal l'Ouest, o?? l'alchimiste persan Jabir Ibn Hayyan semble mentionner dans 700. Marco Polo a apport?? des ??maux de retour en Italie au 13??me si??cle. Agricola, autour de 1600, rapporte l'utilisation de borax comme un flux dans la m??tallurgie . En 1777, l'acide borique a ??t?? reconnu dans les sources chaudes ( soffioni) pr??s Florence, Italie, et est devenu connu comme sedativum sal, avec des utilisations principalement m??dicaux. Le minerai rare est appel?? sassolite, qui se trouve ?? Sasso, en Italie. Sasso ??tait la principale source de borax europ??enne 1827-1872, date ?? laquelle des sources am??ricaines ont remplac??. Les compos??s du bore ont ??t?? relativement peu utilis??s produits chimiques jusqu'?? la fin des ann??es 1800 lorsque Francis Marion Smith Pacific Coast Borax Soci??t?? abord popularis?? ces compos??s et les a faites en volume et donc pas cher.

Boron ??tait pas reconnu comme un ??l??ment jusqu'?? ce qu'il a ??t?? isol?? par Sir Humphry Davy et en Louis Joseph Gay-Lussac et Louis Jacques Th??nard. En 1808, Davy observe que le courant ??lectrique envoy?? ?? travers une solution de borate a produit un pr??cipit?? brun sur l'une des ??lectrodes. Dans ses exp??riences ult??rieures il a utilis?? potassium pour r??duire l'acide borique au lieu de l'??lectrolyse . Il a produit assez de bore pour confirmer un nouvel ??l??ment et nomm?? l'??l??ment boracium. Gay-Lussac et Th??nard utilis??s fer pour r??duire l'acide borique ?? des temp??ratures ??lev??es. Ils ont montr?? par oxydation de bore avec de l'air que l'acide borique est un produit d'oxydation du bore. J??ns Jakob Berzelius identifi?? bore comme un ??l??ment en 1824. Pur bore a ??t?? sans doute la premi??re produite par le chimiste am??ricain Ezekiel Weintraub en 1909.

Caract??ristiques

Allotropes

Morceaux de bore

Le bore est proche de carbone dans sa capacit?? ?? former stable li?? de fa??on covalente r??seaux mol??culaires. M??me nominalement d??sordonn??e ( amorphe) bore contient du bore r??guli??re icosa??dres qui sont, cependant, li?? au hasard ?? l'autre sans ordre ?? longue port??e. Bore cristallin est un tr??s dur, mati??re noire avec un point de fusion ??lev?? de plus de 2000 ?? C. Il existe dans quatre grands polymorphes: α, β, γ et T. consid??rant que α, β et T phases sont bas??es sur B ₁₂ icosa??dres, le γ-phase peuvent ??tre d??crits comme un sel gemme arrangement de type de l'icosa??dre et B _deux paires atomiques. Il peut ??tre produit par compression d'autres phases de bore de 12 ?? 20 GPa et de chauffage ?? 1500-1800 ?? C; il reste stable apr??s avoir rel??ch?? la pression et la temp??rature. La phase de T est produit ?? des pressions similaires, mais des temp??ratures plus ??lev??es de 1800-2200 ?? C. En ce qui concerne les α et β phases, ils peuvent coexister ?? la fois conditions ambiantes avec la phase β ??tant plus stable. La compression de bore sup??rieure ?? 160 GPa produit une phase de bore avec une structure encore inconnue, et cette phase est un supraconducteur ?? des temp??ratures 6-12 K.

Composition chimique de l'??l??ment

Bore ??l??mentaire est rare et peu ??tudi?? parce que la mati??re est extr??mement difficile ?? pr??parer. La plupart des ??tudes sur "bore" impliquent ??chantillons qui contiennent de petites quantit??s de carbone. Chimiquement, le bore se comporte plus de fa??on similaire ?? du silicium que de l'aluminium . Bore cristallin est chimiquement inerte et r??sistant ?? l'attaque par ebullition fluorhydrique ou l'acide chlorhydrique . Lorsque finement divis??e, il est attaqu?? lentement concentr??e chaude peroxyde d'hydrog??ne , concentr??e chaude de l'acide nitrique , chaud l'acide sulfurique ou d'un m??lange d'acide sulfurique et chaude acides chromique.

La vitesse d'oxydation de bore d??pend de la cristallinit??, la taille des particules, la puret?? et la temp??rature. Boron ne r??agit pas avec l'air ?? temp??rature ambiante, mais ?? des temp??ratures plus ??lev??es, il br??le pour former le trioxyde de bore:

4 B + 3 O ₂ → 2 B ₂ O ₃

Mod??le de boule-et-b??ton de t??traborate anion, [B ₄ O ₅ (OH) _4] ^2-, comme cela se produit dans le borax cristallin, Na ₂ [B ₄ O ₅ (OH) _4] ?? 8H ₂ O. Atomes de bore sont roses, avec des atomes d'oxyg??ne de pontage en rouge, et quatre hydrog??nes hydroxyle en blanc. Nota deux Borons sont trigone li??s sp ² sans accusation formelle, tandis que les deux autres sont Borons t??tra??driquement li??s sp ^3, portant chacun une accusation formelle de -1. L'??tat de tous les Borons d'oxydation est III. Ce m??lange de num??ros de coordination de bore et des accusations formelles est caract??ristique de min??raux de bore naturelles.

Le bore est soumis ?? une halog??nation pour donner des trihalog??nures, par exemple,

2 B + 3 Br ₂ → 2 _BBr3

Le trichlorure dans la pratique est habituellement fabriqu?? ?? partir de l'oxyde.

Les compos??s chimiques

Bore (III) structure de trifluorure, montrant "vide" de bore p orbitale de type pi liaisons covalentes de coordination

Dans ses compos??s les plus familiers, le bore est ?? l'??tat d'oxydation formel III. Ceux-ci comprennent des oxydes, des sulfures, des nitrures, et des halog??nures.

Les trihalog??nures adoptent une structure trigonale plane. Ces compos??s sont Des acides de Lewis en ce qu'ils forment facilement adduits avec les donateurs paires d'??lectrons, qui sont appel??s Les bases de Lewis. Par exemple, le fluorure (F ^-) et le trifluorure de bore (BF ₃₎ combin??s pour donner le anion t??trafluoroborate, BF ₄ ^-. Le trifluorure de bore est utilis?? dans l'industrie p??trochimique comme catalyseur. Les halog??nures r??agissent avec l'eau pour former acide borique.

Le bore est pr??sent dans la nature enti??rement sur la Terre que divers oxydes de B (III), souvent associ??es ?? d'autres ??l??ments. Plus d'une centaine borates tout le dispositif de bore dans l'??tat d'oxydation +3. Ces silicates min??raux ressemblent ?? certains ??gards, bien que le bore se trouve souvent non seulement dans une coordination t??tra??drique avec l'oxyg??ne, mais ??galement dans une configuration plane trigonal. Contrairement silicates, les min??raux de bore ne disposent de bore avec le nombre de coordination sup??rieur ?? quatre. Un motif typique est illustr??e par les anions t??traborate de la mati??re min??rale commun borax, illustr?? ?? gauche. La charge n??gative formelle des centres de borate t??tra??driques est ??quilibr??e par des cations m??talliques dans les sels min??raux, tels que le sodium (Na ⁺⁾ dans le borax.

Le nitrures de bore sont remarquables pour la vari??t?? des structures qu'ils adoptent. Ils adoptent des structures analogues ?? divers allotropes de carbone , y compris le graphite, le diamant, et des nanotubes. Dans le nitrure de bore cubique de type diamant structure appel??e (nom commercial Borazon), des atomes de bore existe dans la structure t??tra??drique des atomes de carbone dans le diamant, mais dans tous les quatre BN obligations peut ??tre consid??r?? comme un liaison covalente coordonn??e, dans lequel deux ??lectrons sont donn??s par l'atome d'azote qui agit comme le Base de Lewis ?? une liaison ?? la Lewis bore acide (III) centre. Le nitrure de bore cubique, entre autres applications, est utilis?? comme abrasif, tel qu'il a une duret?? comparable avec le diamant (les deux substances sont capables de produire des rayures sur l'autre). Dans le compos?? analogue BN de graphite, le nitrure de bore hexagonal (h-BN), le bore charg?? positivement et des atomes d'azote charg??s n??gativement dans chaque plan se trouvent adjacent ?? l'atome de charge oppos??e dans le plan suivant. Par cons??quent graphite et h-BN ont des propri??t??s tr??s diff??rentes, bien que les deux sont des lubrifiants, que ces plans glissent devant l'autre facilement. Cependant, h-BN est un conducteur ??lectrique et thermique relativement faible dans les directions planaires.

Organoboron chimie

Un grand nombre de compos??s organiques de bore sont connus et sont utiles dans de nombreux synth??se organique. Organoboron compos??s (III) sont g??n??ralement plane t??tra??drique ou trigone, par exemple, le t??traph??nylborate (B (C ₆ H _{5) 4} ^-) vs triph??nylborane (B (C ₆ H _{5) 3).} Beaucoup sont produites ?? partir de hydroboration, qui emploie diborane (B ₂ H _6).

Les compos??s de B (I) et B (II)

Bien que ceux-ci sont introuvables naturellement sur Terre, le bore forme une vari??t?? de compos??s stables avec l'??tat d'oxydation formel inf??rieur ?? trois. Comme pour de nombreux compos??s covalentes, ??tats d'oxydation formels sont souvent de peu de sens dans des hydrures de bore et des borures m??talliques. Les halog??nures forment ??galement des d??riv??s de B (I) et B (ii). BF, iso??lectronique avec N _2, ne est pas isolable sous forme condens??e, mais B ₂ F ₄ et B ₄ Cl ₄ sont bien caract??ris??s.

Mod??le de boule-et-b??ton de diborure supraconducteur de magn??sium. Atomes de bore se situent dans les couches de graphite comme aromatiques hexagonaux, avec une charge de -1 par le bore. Ions magn??sium (II) se trouvent entre les couches

Compos??s binaires m??tal-bore, les borures m??talliques, fonction de bore dans l'??tat d'oxydation inf??rieur ?? III. Exemplative diborure de magn??sium (MgB _2). Chaque atome de bore a une formelle -1 charge et magn??sium est attribu?? une accusation formelle de 2+. Dans ce mat??riau, les centres de bore rhombo??drique sont planes, avec une double liaison suppl??mentaire pour chaque bore, avec les atomes de bore formant des feuilles semblables ?? du carbone dans graphite. Toutefois, contrairement au cas de nitrure de bore hexagonal qui manque par rapport ??lectrons dans le plan des atomes covalentes, les ??lectrons d??localis??s dans le plan du diborure de magn??sium permettent de conduire l'??lectricit?? semblable ?? graphite iso??lectronique. De plus, en 2001, ce mat??riau se est r??v??l?? ??tre une haute temp??rature supraconducteur .

Certains autres borures m??talliques trouver des applications sp??cialis??es comme les mat??riaux durs pour les outils de coupe.

Du point de vue structurel, les compos??s chimiques les plus distinctifs de bore sont les hydrures. Inclus dans cette s??rie sont les compos??s en grappe dod??caborate (B ₁₂ H ₁₂ ^2-), d??caborane (B ₁₀ H _14), et le carboranes tels que C ₂ B ₁₀ H _12. Caract??ristique de tels compos??s disposent de bore avec des nombres de coordination sup??rieur ?? quatre.

Isotopes

Le bore a deux naturels stables et les isotopes , B ¹¹ (80,1%) et ¹⁰ B (19,9%). Les r??sultats de diff??rence de masse dans un large ??ventail de δ ¹¹ B valeurs, qui sont d??finis comme une diff??rence entre la fraction ¹¹ B et ¹⁰ B et traditionnellement exprim??e en parties par mille, dans les eaux naturelles allant de -16 ?? 59. Il ya 13 isotopes connus de bore, l'isotope le plus ??ph??m??re est ⁷ B qui se d??sint??gre par protons et ??missions d??sint??gration alpha. Il a une demi-vie de 3,5 ?? 10 ^-22 s. Fractionnement isotopique du bore est contr??l??e par les r??actions d'??change de l'esp??ce de bore B ( O H ) et ₃ [B (OH) _4] ^-. Isotopes de bore sont ??galement fractionn??s pendant la cristallisation min??rale, au cours de H ₂ O ?? des changements de phase syst??mes hydrothermaux, et pendant alt??ration hydrothermale des roches . Ces derniers r??sultats de l'effet de suppression pr??f??rentielle de la ¹⁰ B (OH) ₄ d'ions sur les argiles. Il en r??sulte des solutions enrichies en ¹¹ B (OH) ₃ et donc peut ??tre responsable de la grande enrichissement ¹¹ B dans l'eau de mer par rapport ?? la fois oc??anique et la cro??te continentale cro??te; cette diff??rence peut agir comme un signature isotopique. L'exotique ¹⁷ B pr??sente une halog??no nucl??aire, ce est ?? dire son rayon est sensiblement plus grand que celui pr??dit par le mod??le de goutte de liquide.

L'isotope ¹⁰ B est bonne ?? saisir neutrons thermiques. Bore naturel est d'environ 20% ¹⁰ et 80% B ¹¹ B. L' industrie nucl??aire enrichit de bore naturel de presque pur ¹⁰ B. Le moins sous-produit pr??cieux, le bore appauvri, est presque pur ¹¹ B.

Enrichissement isotopique commerciale

En raison de sa grande section transversale neutrons, du bore-10 est souvent utilis??e pour contr??ler la fission dans des r??acteurs nucl??aires, comme substance de capture de neutrons. Plusieurs proc??d??s d'enrichissement ?? l'??chelle industrielle ont ??t?? mis au point, mais uniquement la distillation fractionn??e sous vide de la produit d'addition de l'??ther dim??thylique de le trifluorure de bore (BF _3-DME) et Chromatographie sur une colonne de borates sont utilis??s.

Bore enrichi (bore-10)

Neutron section de bore (courbe du haut est pour ¹⁰ B et la courbe inf??rieure pour ¹¹ B)

Bore enrichi ou ¹⁰ B est utilis?? ?? la fois protection contre les rayonnements et est le nucl??ide primaire utilis??e dans la th??rapie par capture de neutrons du cancer. Dans ce dernier (??th??rapie par capture de neutrons du bore" ou BNCT), un compos?? contenant ¹⁰ B est incorpor?? dans un produit pharmaceutique qui est s??lectivement absorb??e par une tumeur maligne et les tissus pr??s de lui. Le patient est ensuite trait?? avec un faisceau de neutrons soit thermique ou d'autre neutrons de faible ??nergie, ?? une dose relativement faible de rayonnement neutronique. Les neutrons, cependant, d??clenchent ??nergique et courte port??e secondaire particule alpha et lithium-sept rayonnement d'ions lourds qui sont des produits de bore + neutrons r??action nucl??aire, et ce rayonnement d'ions bombarde en outre la tumeur, en particulier ?? partir de l'int??rieur des cellules tumorales.

Dans les r??acteurs nucl??aires, ¹⁰ B est utilis?? pour le contr??le de r??activit?? et en syst??mes d'arr??t d'urgence. Il peut servir deux fonctions sous la forme de borosilicate barres de contr??le ou que acide borique. En r??acteurs ?? eau pressuris??e, l'acide borique est ajout?? au liquide de refroidissement du r??acteur lorsque l'installation est ?? l'arr??t pour ravitaillement en carburant. Il est ensuite lentement filtr?? sur de nombreux mois que mati??res fissiles est utilis?? et le carburant devient moins r??actif.

A l'avenir sondes interplan??taires habit??s, ¹⁰ B a un r??le th??orique mat??riau de structure (comme les fibres de bore ou BN mat??riau nanotube) qui servirait ??galement un r??le particulier dans la protection contre les radiations. Une des difficult??s dans le traitement des les rayons cosmiques, qui sont essentiellement des protons d'??nergie ??lev??s, ce est que certains rayonnement secondaire de l'interaction des rayons cosmiques et des mat??riaux de l'engin spatial est haute ??nergie neutrons de spallation. Ces neutrons peuvent ??tre mod??r??s par des mat??riaux riches en ??l??ments l??gers tels que poly??thyl??ne, mais les neutrons mod??r??s continuent d'??tre un danger d'irradiation absorb??e moins activement dans le blindage. Parmi les ??l??ments l??gers qui absorbent les neutrons thermiques, ⁶ Li et ¹⁰ B apparaissent engins spatiaux structurelle mat??riaux potentiels qui servent ?? la fois pour le renforcement m??canique et de la radioprotection.

Bore appauvri (bore-11)

Le rayonnement cosmique se produire des neutrons secondaires si elle frappe structures d'engins spatiaux. Ces neutrons sont captur??s en ¹⁰ B, se il est pr??sent dans l'engin spatial des semi-conducteurs , la production d'un rayons gamma, un particule alpha, et un lithium ion. Ces produits de d??sint??gration r??sultantes peuvent ensuite irradier semi-conducteurs structures ?? proximit?? de 'puces', causant la perte de donn??es (bit retournement, ou seul ??v??nement boulevers??). En rayonnement durci conceptions de semi-conducteurs, une contre-mesure est d'utiliser le bore appauvri qui est fortement enrichi en ¹¹ B et ne contient presque pas ¹⁰ B. ¹¹ B est en grande partie ?? l'abri de d??g??ts d'irradiation. Bore appauvri est un sous-produit de l' industrie nucl??aire .

¹¹ B est ??galement un candidat comme combustible pour aneutronique fusion. Lorsque vous ??tes touch?? par un proton avec une ??nergie d'environ 500 k eV, il produit trois particules alpha et 8,7 MeV d'??nergie. La plupart des autres r??actions de fusion impliquant hydrog??ne et d'h??lium produisent p??n??trer rayonnement de neutrons, ce qui affaiblit les structures de r??acteurs et induit ?? long terme de la radioactivit?? mettant ainsi en danger le personnel d'exploitation. Consid??rant que, le des particules alpha ?? partir de ¹¹ fusion B peuvent ??tre transform??s directement en ??nergie ??lectrique, et tous les rayons se arr??te d??s que le r??acteur est mis hors tension.

Spectroscopie RMN

Les deux ¹⁰ B et ¹¹ B poss??dent spin nucl??aire. Le spin nucl??aire du ¹⁰ B est 3 et celle du ¹¹ B est de 3/2. Ces isotopes sont donc utiles dans spectroscopie de r??sonance magn??tique nucl??aire; spectrom??tres et sp??cialement adapt??s ?? la d??tection du bore-11 noyaux sont disponibles dans le commerce. Les ¹⁰ B et ¹¹ B noyaux provoquent ??galement dans la division r??sonances des noyaux attach??s.

Occurrence

Un fragment de ulexite

cristaux de Borax

Le bore est un ??l??ment relativement rare dans la cro??te de la Terre, ne repr??sente que 0,001%. Les d??p??ts commerciaux ?? travers le monde de borate sont estim??s ?? 10 millions de tonnes. Turquie et des ??tats-Unis sont les plus grands producteurs mondiaux de bore. La Turquie a 63% des r??serves de bore du monde. Boron ne appara??t pas sur la Terre sous forme ??l??mentaire, mais se retrouve combin??s dans borax, acide borique, colemanite, kernite, ulexite et borates. L'acide borique est parfois pr??sent dans volcaniques eaux de source.

Ulexite est l'un des plus d'une centaine min??raux borate; ce est un cristal fibreuse o?? les fibres individuelles peuvent guider la lumi??re comme des fibres optiques .

??conomiquement importantes sources de bore sont rasorite ( kernite) et tinkal (minerai de borax). Ils sont tous deux trouv??s dans le D??sert de Mojave de Californie o?? le Tinto Borax mine Rio (aussi connu comme la mine Boron Borax US) 35 ?? 2'34.447 "N 117 ?? 40'45.412" W proximit?? Boron, CA est la Californie la plus grande mine ?? ciel ouvert de l 'et la plus grande mine de borax dans le monde, produisant pr??s de la moiti?? du monde de borates de ce site unique. Cependant, les plus grands gisements de borax connus, beaucoup sont encore inexploit??es, sont en Europe centrale et de l'Ouest la Turquie , y compris les provinces de Eskişehir, K??tahya et Balıkesir.

Production

La production de compos??s de bore ne implique pas de formation de bore ??l??mentaire, mais exploite la disponibilit?? facile de borates.

Les premi??res routes ?? bore ??l??mentaire impliqu??s r??duction de oxyde borique avec des m??taux tels que le magn??sium ou l'aluminium . Toutefois, le produit est presque toujours contamin?? avec du m??tal borures. Bore pur peut ??tre pr??par?? par r??duction d'halog??nures de bore volatils avec de l'hydrog??ne ?? des temp??ratures ??lev??es. Ultrapure bore, pour l'utilisation dans l'industrie du semi-conducteur, est produit par la d??composition de diborane ?? des temp??ratures ??lev??es et ensuite davantage purifi?? avec le fusion de zone ou les processus de Czochralski.

La tendance du march??

La consommation mondiale estim??e du bore a augment?? ?? un niveau record de 1,8 millions de tonnes de B ₂ O ₃ en 2005, apr??s une p??riode de forte croissance de la demande en provenance d'Asie, en Europe et en Am??rique du Nord. Boron capacit??s d'extraction et de raffinage sont jug??es ad??quates pour atteindre les niveaux attendus de croissance par le biais de la prochaine d??cennie.

La forme sous laquelle le bore est consomm??e a chang?? ces derni??res ann??es. L'utilisation de minerais comme colemanite a diminu?? ?? la suite des pr??occupations plus arsenic contenu. Les consommateurs ont ??volu?? vers l'utilisation de borates raffin??s et de l'acide borique qui ont une plus faible teneur en polluants. Le co??t moyen de bore cristallin est de 5 $ / g.

La demande croissante de l'acide borique a conduit un certain nombre de producteurs ?? investir dans des capacit??s suppl??mentaires. Eti Mine Soci??t?? de la Turquie a ouvert une nouvelle usine d'acide borique avec la capacit?? de production de 100 000 tonnes par an au Emet en 2003. Rio Tinto a augment?? la capacit?? de son usine de bore ?? partir de 260 000 tonnes par an en 2003 ?? 310 000 tonnes par an d'ici ?? mai 2005, avec des plans pour d??velopper cela ?? 366 000 tonnes par an en 2006. Les producteurs de bore chinois ne ont pas pu r??pondre ?? la demande croissante pour les borates de haute qualit??. Cela a conduit ?? des importations de t??traborate de sodium ( borax) de plus en plus par un centuple entre 2000 et 2005 et les importations d'acide borique en hausse de 28% par an sur la m??me p??riode.

La hausse de la demande mondiale a ??t?? stimul??e par des taux de croissance ??lev??s dans fibre de verre et production de borosilicate. Une augmentation rapide de la fabrication de la fibre de verre renfort de qualit?? en Asie avec une augmentation cons??quente de la demande de borates a compens?? le d??veloppement de la fibre de verre de renforcement de qualit?? sans bore en Europe et aux Etats-Unis. Les hausses r??centes des prix de l'??nergie peuvent conduire ?? une plus grande utilisation de la fibre de verre d'isolation de qualit??, avec une croissance cons??quente de la consommation de bore. Roskill Consulting Group pr??voit que la demande mondiale pour le bore devrait cro??tre de 3,4% par an pour atteindre 21 millions de tonnes d'ici 2010. On pr??voit que la plus forte croissance de la demande pour ??tre en Asie, o?? la demande pourrait augmenter en moyenne de 5,7% par an.

Applications

Presque tout le minerai de bore extrait de la Terre est destin??e pour le raffinement dans l'acide borique et t??traborate de sodium pentahydrat??. Aux ??tats-Unis, 70% du bore est utilis?? pour la production de verre et de la c??ramique.

Le verre et la c??ramique

Verrerie borosilicat??e. Affich??s sont deux b??chers et un tube ?? essai.

Verre de borosilicate, qui est typiquement de 12 ?? 15% _de B ₂ O _3, SiO ₂ 80%, et 2% de Al ₂ O _3, a une faible coefficient de dilatation thermique lui conf??rant une bonne r??sistance aux chocs thermiques. Duran et Pyrex sont deux grands noms de marque pour ce verre, utilis??s dans les deux verrerie de laboratoire et consommateurs ustensiles de cuisson, principalement pour cette r??sistance.

Filaments de bore sont ?? haute r??sistance, des mat??riaux l??gers qui sont utilis??s principalement pour avanc??e structures a??rospatiales comme une composante de mat??riaux composites, ainsi que des biens de consommation de la production et sportives telles que limit??es les clubs de golf et des cannes ?? p??che. Les fibres peuvent ??tre produites par d??p??t chimique en phase vapeur de bore sur un tungst??ne filament.

fibres de bore et de taille ressorts de bore cristallin submillim??triques sont produits par laser Assist??e d??p??t chimique en phase vapeur. Traduction du faisceau laser focalis?? permet de produire des structures h??lico??dales, m??me complexes. De telles structures pr??sentent de bonnes propri??t??s m??caniques ( module d'??lasticit?? de 450 GPa, d??formation ?? la rupture de 3,7%, une fracture de stress 17 GPa) et peut ??tre appliqu?? comme mati??re de renforcement en c??ramique ou en syst??mes microm??caniques.

des formulations de d??tergents et des agents de blanchiment

Borax est utilis?? dans divers produits textiles m??nagers et de nettoyage, y compris le bien-connu " 20 Mule Team Borax "booster de blanchisserie et" Boraxo "savon en poudre. Il est ??galement pr??sent dans certains formules de blanchiment des dents.

Le perborate de sodium est une source d' oxyg??ne actif dans de nombreuses des d??tergents, d??tergents ?? lessive, produits de nettoyage et de lessive agents de blanchiment. Cependant, malgr?? son nom, "Borateem" eau de javel ne contient plus de compos??s du bore, en utilisant percarbonate de sodium ?? la place comme un agent de blanchiment.

Insecticides

L'acide borique est utilis?? comme insecticide, notamment contre les fourmis, les puces, les blattes et les.

Semi-conducteurs

Le bore est un outil utile dopant pour semi-conducteurs tels que le silicium , le germanium , et carbure de silicium. Avoir un de moins ??lectron de valence de l'atome d'h??te, il fait don d'un r??sultant en trou de type p de conductivit??. M??thode traditionnelle de l'introduction de bore dans les semi-conducteurs se effectue par son diffusion atomique ?? des temp??ratures ??lev??es. Ce proc??d?? utilise soit solides, (B ₂ O _3), liquide (BBr _3), ou ?? des sources gazeuses de bore (B ₂ H ₆ ou BF _3). Cependant, apr??s 1970, il a ??t?? remplac?? par la plupart implantation d'ions, qui repose principalement sur BF ₃ en tant que source de bore. Gaz de trichlorure de bore est ??galement un produit chimique important dans l'industrie des semi-conducteurs, mais pas pour le dopage mais plut??t pour gravure par plasma de m??taux et de leurs oxydes. Tri??thylborane est ??galement inject?? dans r??acteurs de d??p??t en phase vapeur en tant que source de bore. Des exemples sont le d??p??t par plasma de couches de carbone dur contenant du bore, nitrure de films de nitrure de silicium-bore, et pour le dopage de diamant avec du bore pellicule.

Aimants

Le bore est un ??l??ment de aimants au n??odyme (Nd ₂ Fe ₁₄ B), qui sont le type le plus fort de l'aimant permanent. Ils se trouvent dans une vari??t?? de dispositifs ??lectrom??caniques et ??lectroniques domestiques et professionnels, tels que imagerie par r??sonance magn??tique (IRM), et divers moteurs actionneurs, disques durs d'ordinateurs, lecteurs CD et DVD, t??l??phones mobiles, interrupteurs horaires, haut-parleurs, et ainsi de suite.

Haute duret?? et compos??s abrasifs

Le carbure de bore est utilis?? pour des plaques int??rieures gilets pare-balles

Plusieurs compos??s de bore sont connus pour leur extr??me duret?? et la t??nacit??.

Le carbure de bore et les poudres de nitrure de bore cubique sont largement utilis??s comme abrasifs. M??tal borures sont utilis??s pour des outils de rev??tement par d??p??t chimique en phase vapeur ou d??p??t en phase vapeur physique. Implantation du bore ions dans les m??taux et alliages, ?? travers implantation d'ions ou d??p??t par faisceau d'ions, se traduit par une augmentation spectaculaire de la r??sistance de surface et de la microduret??. Laser alliage a ??galement ??t?? utilis?? avec succ??s pour le m??me but. Ces borures sont une alternative aux outils rev??tus de diamant, et leurs surfaces (trait??es) ont des propri??t??s similaires ?? celles du borure vrac.

Le carbure de bore

Le carbure de bore est un mat??riau c??ramique qui est obtenu par d??composition de B ₂ O ₃ avec du charbon dans le four ??lectrique:

2 B ₂ O ₃ + 7 C → B ₄ C + 6 CO

La structure de carbure de bore est d'environ seulement B ₄ C, et il montre une diminution nette de carbone se trouve sur cette sugg??r?? rapport stoechiom??trique. Cela est d?? ?? sa structure tr??s complexe. La substance peut ??tre vu avec formule empirique B ₁₂ C ₃ (ce est ?? dire, avec B ₁₂ dod??ca??dres ??tant un motif), mais avec moins de carbone que les sugg??r??es C ₃ unit??s sont remplac??s par les cha??nes de la Colombie-Britannique, et il ya plus petit (B ₆₎ octa??dres pr??sente ainsi. (Voir l'article pour l'analyse structurelle).

La structure de carbure de bore polym??re plus semi-cristallin r??p??ter lui conf??re une grande r??sistance structurelle par poids. Il est utilis?? dans r??servoir armure, gilets pare-balles, et de nombreuses autres applications structurelles.

La capacit?? de carbure de bore ?? absorber les neutrons sans former de longue dur??e radionucl??ides (en particulier lorsque dop?? avec du bore suppl??mentaire 10) rend le mat??riau attrayant comme absorbant pour le rayonnement neutronique provenant de centrales nucl??aires. Les applications nucl??aires de carbure de bore comprennent blindage, barres de contr??le et granul??s arr??t. De barres de commande, du carbure de bore sous forme de poudre est souvent, pour augmenter son aire de surface.

D'autres compos??s du bore superdures

• Heterodiamond (??galement appel?? BCN);
• Nitrure de bore. Ce mat??riau est iso??lectronique de carbone . Similaire ?? carbone, il a ?? la fois hexagonale (c-BN, disques diamant??s) comme formes (mous de graphite comme h-BN) et cubique. h-BN est utilis?? comme un composant ?? haute temp??rature et lubrifiant. c-BN, ??galement connu sous le nom commercial borazon, est un abrasif sup??rieure. Sa duret?? est seulement l??g??rement plus petite, mais la stabilit?? chimique sup??rieure ?? celle du diamant.
• Diborure de rh??nium peut ??tre produit ?? des pressions ambiantes, mais est plut??t co??teux en raison du rh??nium. La duret?? de Reb _deux expositions consid??rables anisotropie en raison de sa structure en couches hexagonale. Sa valeur est comparable ?? celle de le carbure de tungst??ne, le carbure de silicium, diborure de titane ou diborure de zirconium.
• AlMgB ₁₄ + TiB ₂ composites poss??dent une duret?? ??lev??e et r??sistance ?? l'usure et sont utilis??s soit sous forme vrac ou comme rev??tements pour les composants expos??s ?? des temp??ratures ??lev??es et des charges portent.

Blindage dans les r??acteurs nucl??aires

Le bore blindage est utilis?? comme contr??le pour r??acteurs nucl??aires, profitant de sa section haute pour la capture de neutrons.

Autres usages non m??dicinaux

Lancement d'Apollo 15 Saturn V fus??e, dispositif d'allumage tri??thylborane

• En raison de sa flamme verte distinctive, bore amorphe est utilis?? dans fus??es pyrotechniques.
• L'amidon et colles ?? base de cas??ine contient du t??traborate de sodium d??cahydrat?? (Na ₂ B ₄ O ₇ ??? 10 H ₂ O)
• Certains syst??mes anti-corrosion contiennent borax.
• les borates de sodium sont utilis??s en tant que flux pour soudage argent et d'or et le chlorure d'ammonium pour souder les m??taux ferreux. Ils sont ??galement ignifuges additifs pour mati??res plastiques et articles en caoutchouc.
• L'acide borique (??galement connu comme l'acide orthoborique) de H ₃ BO ₃ est utilis?? dans la production de fibres de verre textiles et ??crans plats et dans de nombreux PVAc et Adh??sifs ?? base de PVOH.
• Tri??thylborane est une substance qui se enflamme le JP-7 du combustible Pratt & Whitney J58 turbor??acteur / stator??acteurs alimenter les Lockheed SR-71 Blackbird . Il a ??galement ??t?? utilis?? pour allumer le F-1 moteurs sur le Saturn V Rocket utilis?? par la NASA s ' Apollon et Skylab programmes ?? partir de 1967 jusqu'en 1973. Tri??thylborane convient pour cette raison de son propri??t??s pyrophoriques, en particulier du fait qu'il br??le ?? une temp??rature tr??s ??lev??e. Tri??thylborane est un industriel dans initiateur r??actions radicalaires, o?? il est efficace m??me ?? basses temp??ratures.

Pharmaceutique et les applications biologiques

L'acide borique a antiseptique, antifongique, et des propri??t??s antivirales et pour ces raisons est appliqu?? comme un clarificateur d'eau dans le traitement de l'eau de piscine. Solutions l??g??res d'acide borique ont ??t?? utilis??s comme antiseptiques oculaires.

Bortezomib (Velcade). Boron appara??t comme un ??l??ment actif dans sa premi??re approuv?? pharamaceutical organique dans le roman bort??zomib pharmaceutique, une nouvelle classe de m??dicaments appel??s les inhibiteurs de prot??asome, qui sont actifs dans le my??lome et une forme de lymphome (il est en cours d'essais exp??rimentaux contre d'autres types de lymphome). L'atome de bore dans le bort??zomib se lie au site catalytique de la Prot??asome 26S avec une haute affinit?? et sp??cificit??.

• Un certain nombre de produits pharmaceutiques contenant du bore potentiels en utilisant bore-10, ont ??t?? pr??par??s pour une utilisation dans bore th??rapie par capture de neutrons (BNCT).

• Certains compos??s du bore sont prometteurs dans le traitement l'arthrite, mais aucun n'a encore ??t?? g??n??ralement approuv??e ?? cette fin.

Les domaines de recherche

Diborure de magn??sium est un important mat??riau supraconducteur ?? la temp??rature de transition de 39 K. MGB _deux fils sont produits avec le poudre-dans-tube et proc??d?? appliqu?? dans des aimants supraconducteurs.

Bore amorphe est utilis?? comme un point de fusion d??presseur dans les alliages de brasure nickel-chrome.

Hexagonal de nitrure de bore atomique formes de couches minces, qui ont ??t?? utilis??s pour am??liorer la mobilit?? d'??lectrons dans dispositifs de graph??ne. Il forme ??galement des structures de nanotubulaires ( BNNTs), qui ont une grande r??sistance, une stabilit?? chimique ??lev??e et de haute conductivit?? thermique, dans sa liste de propri??t??s souhaitables.

R??le biologique naturel

Il est un produit naturel contenant du bore antibiotiques , boromycin, isol?? ?? partir de Streptomyces. Le bore est un essentiel pour les plantes des ??l??ments nutritifs , surtout n??cessaires pour maintenir l'int??grit?? des parois cellulaires. Inversement, les concentrations ??lev??es de sol> 1.0 ppm peut provoquer une nécrose marginale et pointe en feuilles ainsi que la performance de la croissance globale pauvres. Niveaux aussi bas que 0,8 ppm peuvent causer ces mêmes symptômes apparaissent dans les plantes particulièrement sensibles au bore dans le sol. Presque toutes les plantes, même ceux peu tolérante de bore dans le sol, se montrent au moins certains des symptômes de toxicité de bore lorsque la teneur en bore dans le sol est supérieure à 1,8 ppm. Lorsque cette teneur dépasse 2,0 ppm, quelques plantes seront performants et certains ne peuvent pas survivre. Lorsque les niveaux de bore dans le tissu végétal dépassent 200 ppm symptômes de toxicité de bore sont susceptibles d'apparaître.

Comme ultratrace élément, le bore est nécessaire pour la santé optimale des rats, mais il est nécessaire dans de telles petites quantités que ultrapurifiée aliments et filtration des poussières de l'air est nécessaire pour induire une carence en bore, qui manifestent manteau ou les cheveux de mauvaise qualité. Vraisemblablement, le bore est nécessaire à d'autres mammifères. Aucune syndrome de déficience chez l'homme a été décrite. De petites quantités de bore se produisent couramment dans l'alimentation, et les quantités nécessaires dans le régime alimentaire seraient, par analogie avec les études sur les rongeurs, être très faible. Le rôle physiologique exact de bore dans le règne animal est mal comprise.

Boron se produit dans tous les aliments produits à partir de plantes. Depuis 1989, sa valeur nutritive a été soutenu. On pense que le bore joue plusieurs rôles biochimiques chez les animaux, y compris les humains. Le département américain de l'agriculture a mené une expérience dans laquelle les femmes ménopausées ont pris 3 mg de bore par jour. Les résultats ont montré que le bore supplémentaire réduit l'excrétion du calcium par 44%, et activés oestrogène et de la vitamine D , ce qui suggère un rôle possible dans la suppression de la l'ost??oporose. Toutefois, si ces effets étaient classiquement nutritionnel ou médicinal, n'a pu être déterminée. Les ??.U Instituts nationaux de la santé stipule que «l'apport total quotidien de bore dans normales alimentation humaine varie de 2,1 à 4,3 mg de bore / jour. "

Congénitale de type endothélial de la dystrophie 2, une forme rare dedystrophie de la cornée, est liée à des mutations dansle gène qui code SLC4A11 un transporteur aurait régulation de la concentration intracellulaire de bore.

Quantification analytique

Pour la détermination de la teneur en bore dans les aliments ou les matériaux le procédé de la curcumine colorimétrique est utilisé. Le bore doit être transféré à l'acide borique ou des borates et de réaction avec la curcumine dans une solution acide, une couleur rouge bore complexe chélate, rosocyanine, est formé.

Les questions de santé et de la toxicité

Bore ??l??mentaire, l'oxyde de bore, l'acide borique, des borates, et de nombreux des composés organiques de bore sont non toxiques pour les humains et les animaux (approximativement équivalente au sel de table). Le LD ₅₀ (dose à laquelle il n'y a 50% de mortalité) pour les animaux est d'environ 6 g par kg de poids corporel. Substances avec LD ₅₀ -dessus de 2 g sont considérés comme non-toxique. La dose létale minimale pour les humains n'a pas été établie. Un apport de 4 g / jour d'acide borique a été signalé sans incidents, mais plus que cela est considéré comme toxique pour plus de quelques doses. Prises de plus de 0,5 grammes par jour pour 50 jours provoquent digestifs mineurs et d'autres problèmes de toxicité suggestive. Des doses uniques de 20 médicaux g d'acide borique pour une thérapie par capture de neutrons ont été utilisés sans toxicité excessive. Les poissons ont survécu pendant 30 min dans une solution saturée d'acide borique et peuvent survivre plus longtemps dans des solutions de borax forts. L'acide borique est plus toxique pour les insectes que pour les mammifères, et est couramment utilisé comme insecticide.

Le boranes (composés de bore d'hydrogène) et des composés gazeux semblables sont très toxiques. Comme d'habitude, il est un élément qui est intrinsèquement toxiques, mais la toxicité dépend de la structure.

Les boranes sont toxiques ainsi que très inflammable et nécessitent des soins spéciaux lors de la manipulation. borohydrure de sodium présente un risque d'incendie en raison de son caractère réducteur, et la libération de l'hydrogène au contact avec de l'acide. Halogénures de bore sont corrosifs.