Des téléviseurs à écran plat à votre smartphone : l’élément bore mérite plus d’attention

Chaque fois que vous regardez du sport sur un téléviseur à écran plat, ou que vous envoyez un message en touchant l’écran de votre smartphone, remerciez un héros méconnu du tableau périodique : le bore.

Le bore, souvent qualifié à tort d’élément « ennuyeux », joue un rôle polyvalent dans nos vies.

C’est l’ingrédient clé du verre borosilicate, connu pour sa résistance exceptionnelle aux changements thermiques et aux produits chimiques, ainsi que pour sa capacité à résister aux chocs. Cela signifie que les ustensiles de cuisine en verre peuvent aller dans un four chaud directement à partir du congélateur, et que les équipements de laboratoire tels que les béchers et les tubes à essai peuvent résister à la corrosion.

Les aimants au néodyme, dans lesquels le bore joue un rôle dans la formation de la structure cristalline et le maintien de l’aimantation, sont parmi les aimants permanents les plus puissants disponibles dans le commerce. Le bore est également utilisé pour préparer des détergents, une solution tampon, des insecticides, des isolants et des semi-conducteurs.

Les sols australiens peuvent être déficients en bore, et des engrais contenant du bore sont utilisés pour favoriser la croissance des racines et la floraison.

Bien que je fasse des recherches sur la chimie du bore pour la conversion et le stockage de l’énergie, cet élément a une histoire riche avec de nombreuses applications pratiques.

Qu’est-ce qui rend le bore si spécial ?

En raison de sa réactivité, le bore n’existe naturellement qu’en combinaison avec d’autres éléments, formant de l’acide borique et des sels inorganiques connus sous le nom de borates.

L’une des principales raisons pour lesquelles le bore est si polyvalent est sa nature déficiente en électrons, ce qui signifie qu’il est très enclin à accepter les électrons d’autres éléments et qu’il forme facilement de nombreux composés intéressants avec les métaux et les non-métaux.

Par exemple, les borures métalliques, composés formés entre le métal (M) et le bore (B), comme le diborure de rhénium, ont une dureté élevée en raison des liaisons B-B et M-B étendues. Il y a aussi le carbure de bore, qui est une céramique extrêmement dure et légère utilisée dans les gilets pare-balles et les blindages de chars.

Le bore-10 (10B), un isotope stable qui peut être isolé par une distillation poussée des composés volatils du bore, a conduit à la thérapie de capture des neutrons par le bore (BNCT) qui traite les tumeurs malignes localement invasives, comme le cancer récurrent de la tête et du cou.

Notamment, le prix Nobel de chimie a été attribué au moins trois fois à des scientifiques travaillant dans le domaine de la chimie du bore.

Une contribution récente est la réaction de « couplage de Suzuki » en 2010, qui a révolutionné la synthèse chimique et soutient le développement de produits tels que les écrans organiques électroluminescents (OLED), qui peuvent être utilisés pour des téléviseurs minces et colorés.

Le bore contre le carbone

Le bore et le carbone sont des éléments voisins dans le tableau périodique et sont similaires à bien des égards. Cependant, le carbone a sans doute bénéficié d’une plus grande publicité. Plus récemment, une grande attention a été accordée au graphène – une couche atomique d’atomes de carbone – qui a de nombreuses utilisations potentielles dans le domaine de la haute technologie.

Similaire aux hydrocarbures, le bore forme une série de boranes neutres qui ont été étudiés autrefois comme carburant pour fusées, car ils produisent une énorme quantité d’énergie lorsqu’ils réagissent avec l’oxygène. Mais ils se sont souvent révélés toxiques et trop difficiles à contrôler.

Le bore élémentaire existe en 16 « allotropes » connus – différentes formes d’un même élément. Le carbone en a deux courants : le diamant et le graphite.

La difficulté de contrôler la formation des allotropes de bore souhaités ralentit la recherche. En revanche, les matériaux carbonés peuvent être facilement préparés et étudiés.

Un rôle central dans la conversion et le stockage de l’énergie

Il est passionnant de voir les scientifiques du monde entier trimer dans les laboratoires pour trouver de nouvelles façons d’utiliser ce petit élément courageux.

Voici quelques-unes des grandes questions auxquelles ils s’attaquent :

1. Le bore comme source d’énergie

Certains chercheurs examinent si nous pouvons obtenir de l’énergie à partir du bore en utilisant la fusion aneutronique – une forme d’énergie de fusion dans laquelle des quantités négligeables de neutrons sont libérées.

2. Le bore comme vecteur d’énergie

Les composés contenant du bore, de l’azote et de l’hydrogène peuvent stocker et transférer efficacement l’hydrogène. Ceci est important car l’hydrogène est un candidat idéal pour stocker l’énergie produite par les parcs éoliens et les centrales solaires.

Le difluoro (oxalato) borate de sodium, d’autre part, peut surpasser certains composés commerciaux en tant que sel d’électrolyte pour les batteries sodium-ion émergentes, ce qui pourrait être un excellent candidat pour le stockage d’énergie à grande échelle.

3. Le bore pour la conservation de la chaleur

Certaines installations de chauffage solaire de l’eau et de production d’énergie solaire utilisent des tubes collecteurs en borosilicate pour exploiter le rayonnement réfléchi par les miroirs, de sorte que les turbines à vapeur peuvent être entraînées de manière plus efficace.

Nous avons également vu des normes de construction plus strictes en matière de conservation de la chaleur, favorisant l’utilisation de borates pour l’isolation en fibre de verre.

Imprimé ?

Le bore devrait-il être davantage mis en avant ?

Je suis sûr que nous verrons le bore continuer à être une star dans notre société axée sur la technologie. Des engrais aux écrans OLED, il est prêt à avoir un impact important.