Boracite

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Boracite
Catégorie VI : borates[1]
Image illustrative de l’article Boracite
Pièce de boracite, Mine potassique de Cleveland, Yorkshire
Général
Formule chimique Mg3B7O13Cl
Identification
Couleur incolore, blanc à gris, vert, parfois brun, gris, jaune, bleu-vert, bleu
Classe cristalline et groupe d'espace 2mm
Système cristallin Orthorhombique
Macle assez fréquente
Clivage aucun
Cassure conchoïdale à irrégulière
Faciès pseudo-cubique, octaédrique
Échelle de Mohs 7,5 - 7
Trait blanc
Éclat vitreux
Propriétés optiques
Indice de réfraction 1,6714
Biréfringence oui
Transparence transparent à translucide
Propriétés chimiques
Densité 2,9 à 3
Solubilité dans l'eau acide et les acides

Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

La boracite est un corps minéral cristallin, un heptaborate de magnésium chloré de formule Mg3B7O13Cl[2]. Ce minéral d'aspect vitreux, plus dur que le quartz, de densité très proche de 3, apparaît sous forme de cristaux pseudo-cubiques ou octaédriques, incolores, transparents, assez souvent maclés. La maille cristalline appartient au système orthorhombique[3]. La couleur verte plus ou moins forte s'explique par la substitution d'ions ferreux Fe2+ à la place de Mg2+. Les cristaux offrent une double biréfraction ou biréfringence optique, typique du spath d'Islande. Les gros cristaux ont de fortes propriétés pyroélectriques et piézoélectriques.

Ce minéral est observable en petites masses finement granuleuses ou en agrégat massif dans les parties supérieures des zones de dépôts salifères[4]. Il y constitue alors une véritable roche boratée blanche à grise, qui peut être un minerai secondaire du métalloïde Bore.

La stassfurtite ou staßfürtite est une variété de boracite compacte et fibreuse, typique des gisements d'évaporites marines de Staßfurt[5]. Sa formule double faisait autrefois apparaître la présence stœchiométrique d'un chlorure de magnésium pour deux heptaborates de magnésium, soit 2 (Mg2B7O13) • MgCl2[6].

Cristaux pseudo-cubique de boracite (avec inclusions probable d'ions Cu

Dépôts d'évaporites[modifier | modifier le code]

La boracite est un minéral typique des roches évaporites. Dans les gisements sédimentaires d'évaporites, il est associé à la halite, au gypse ou à l'anhydrite, mais aussi à la sylvite, la carnallite, la kaïnite[7] et la hilgardite.

L'eau de mer, au contraire des eaux des lacs boratés ou parfois des eaux saumâtres ou salées de zones endoréiques arides, contient une proportion infime de bore. Le dépôt de borates intervient logiquement en fin de la série évaporitique : c'est pourquoi la boracite est voisine de la carnallite et des sels potassiques et magnésiens dans la couches supérieures du gisement salifère de Stassfurt.

Elle est présente en Europe : dans la partie haute des gisements de Staßfurt, dans les sables salifères du Hanovre et du Lunebourg en Allemagne, sur les sommets des mines de sels du Saulnois lorrain près de Lunéville, à Inowroclaw en Pologne. Le minéral aurait été décrit pour la première fois à partir d'échantillons de la colline Kalkberg, nom d'une localité proche de Lüneburg en Basse-Saxe. Son nom attribué avant 1810 provient évidemment de la présence de borates, et de sa proximité minérale avec le borax qui s'écrivait Buras, Borras ou Borros en allemand.

En Asie, la boracite occupe une part du plateau Korat en Thaïlande.

Aux États-Unis, elle est exploitée dans les états de Louisiane et du Missouri.

Exploitation des gisements : cas ancien de Staßfurt à la Belle Époque[modifier | modifier le code]

La boracite du gisement saxon qui contient théoriquement 57% en masse d'acide borique est dans la pratique accompagnée de nombreux corps étrangers. Après un premier triage grossier à la main, suivi d'un pilage et d'un second triage plus fin, la boracite est soumise à l'action de l'eau. L'ensemble est mis à frémir puis bouillir, tout en gardant une eau claire. Après récupération de la matière insolubilisée par filtration, une dessication fournit la stassfürtite marchande.

Toutefois, le but était souvent l'obtention d'acide borique ou de borax commercial. La matière est ensuite moulue finement et mélangée à de faibles quantités d'eau dans des auges en plomb. Après deux heures de repos, l'écoulement du liquide imbibant s'opère à travers une fine toile métallique pour ne pas entraîner la poudre de boracite. Celle-ci forme en réalité une masse pâteuse, qui est placée ensuite dans une chaudière et traitée par de l'acide chlorhydrique HCl.

La boracite solubilisée par cet acide se décompose en H3BO3 et MgCl2. L'acide borique peu soluble précipite, il est à nouveau lavé et purifié par précipitation en cristaux. Il était facile d'obtenir du borax en faisant réagir l'acide borique avec du carbonate de soude ou soude Solvay.

Ce procédé d'obtention du borax était toutefois assez lent et coûteux, tout en mobilisant une équipe technique non négligeable. L'usage de soude caustique, lorsqu'elle était disponible, dans les mêmes installations et chaudières permettait à la fois une purification efficace et l'obtention directe de borax pur.

Histoire de la chimie minérale[modifier | modifier le code]

L'analyse des nombreux sels de Staßfurt par le chimiste Jacobus Henricus van 't Hoff, parmi lesquels la carnallite et la boracite, a permis de mieux modéliser les solutions salines et comprendre l'évolution des cristaux. En particulier, la boracite peut évoluer en pinnaïte MgB2O4 • 3 H2O de même que celle-ci, insérée dans le minerai de kaïnite, donne la kaliborite KMg2B11O19 • 8 H2O.

Les diverses formes vitreuses que prennent les cristaux macroscopiques de boracite laissent supposer que la forme stable du minéral, peut-être sa formation, est au-dessus de 265 °C. La boracite serait ainsi en méta-équilibre aux températures inférieures, d'où l'explication de ses caractéristiques remarquables.

Cristaux de boracite (avec inclusions d'ions fer)

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. La classification des minéraux choisie est celle de Strunz, à l'exception des polymorphes de la silice, qui sont classés parmi les silicates.
  2. La formule brute proposée est parfois Mg6Cl2B14O26. Le Littré la nomme chloroborate de magnésie. Le Larousse du XXe siècle de Claude Augé la définit comme un borate naturel de magnésie. En turc moderne, le nom s'écrit borasit.
  3. En particulier, à la classe de symétrie ou groupe de point 2mm, avec ao = 854 pm, bo = 854 pm, co = 1 207 pm.
  4. Il peut former à l'air libre différents composés hydratés par effet de l'humidité.
  5. Elle peut s'écrire aussi stassfürtite ou stassfuertite, suivant les conventions graphiques de l'allemand. Elle se nommait aussi boracite de Stassfurt.
  6. À partir de la formule double Mg6B14O26Cl2, Jean Cueilleron, dans son article « Bore », in Encyclopædia Universalis, 2001, indique curieusement pour la boracite une formule brute différente, soit 2 (Mg3B8O15) • MgCl2
  7. KCl • MgSO4 • 3 H2O, cristal monoclinique de densité 2,1, de dureté 3.

Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • F. Billon, "Soudes et potasses", Petite encyclopédie de chimie industrielle pratique no 3, E. Bernard et Cie imprimeurs-éditeurs, Paris, 1898, 160 pages. En particulier, sur la stassfürtite page 131, chapitre IX, borate de soude.

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