Allotropie du bore
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Le bore peut être préparé sous de nombreuses formes allotropiques, amorphes et cristallines. Les formes cristallines bien connues sont la forme α rhomboédrique, la forme β rhomboédrique et la forme β tétragonale. Sous des conditions particulières, le bore peut aussi être synthétisé sous la forme α tétragonale et la forme γ orthorhombique. Deux formes amorphes sont également connues, l'une ayant l'aspect d'une poudre finement divisée et l'autre ayant un aspect vitreux[1],[2]. Bien qu'au moins quatorze allotropes supplémentaires ont été signalés, les existences de ces autres formes sont basées sur des indices ténus ou n'ont pas été expérimentalement confirmées. Des mélanges d'allotropes ou des structures stabilisées par des impuretés sont également envisagés[3],[2],[4],[5]. Alors que la phase β rhomboédrique et la plus stable et les autres sont métastable, le rythme de transformation est négligeable à température ambiante : les cinq phases cristallines peuvent ainsi exister sous conditions ambiantes. La poudre amorphe et la phase β rhomboédrique polycristalline sont les formes les plus communes. Ce dernier est un matériau gris de dureté importante, environ dix pour cent plus léger que l'aluminium et avec un point de fusion de 2 080 °C[6].
Enfin depuis 2014, il existe de nombreuses formes de borosphérène qui sont autant de nouveaux allotropes de bore.
Propriétés
[modifier | modifier le code]| Phase du bore | α-R | α-T | β-R | β-T | γ | Amorphe | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Poudre | Vitreux | ||||||
| Système cristallin | Rhomboédrique | Tétragonal | Rhomboédrique | Tétragonal | Orthorhombique | ||
| Occurrence | commun | particulier | commun | commun | particulier | ||
| Atomes par maille simple[7] | 12 | 50 | 105‒108 | 192 | 28 | ||
| Masse volumique (g/cm3)[1] | 2,46 | 2,29‒2,39[8] | 2,35 | 2,36 | 2,52 | 1,73 | 2,34–2,35 |
| Dureté Vickers (GPa)[9],[10] | 42 | 45 | 50–58 | ||||
| Module d'élasticité isostatique (GPa)[10],[11] | 224 | 184 | 227 | ||||
| Bande interdite (eV) | 2[12] | 1,6[13] | ~2,6[14] | 2,1[10] | 0,56–0,71[15] | ||
| Couleur | Les cristaux sont rouge clais[16] | Noir et opaque, avec un lustre métallique[17] | Sombre à gris-argent brillant[1],[2] | Noir/rouge[n 1],[18] | Gris sombre[19] | Noir à brun[n 2] | Noir opaque[1] |
| Année de découverte[20] | 1958 | 1943/1973[n 3] | 1957 | 1960 | 2009 | 1808 | 1911[21],[22] |
-
Structure de la forme α-R du bore. -
Structure de la forme β-R du bore. -
Structure de la forme γ du bore.
Notes et références
[modifier | modifier le code]Notes
[modifier | modifier le code]- (en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Allotropes of boron » (voir la liste des auteurs).
- Noir lorsqu'observé par une lumière réfléchie ; rouge par lumière transmise.
- La poudre de bore amorphe de grande pureté est noire tandis que les échantillons plus impurs ont un aspect brun : Lidin R. A. (1996). Inorganic substances handbook. New York: Begell House. p. 22 ; (en) V. S. Zenkov, « Adsorption-chemical activity of finely-dispersed amorphous powders of brown and black boron used in synthesizing metal borides », Powder Metallurgy and Metal Ceramics, vol. 45, nos 5–6, , p. 279–282 (279) (DOI 10.1007/s11106-006-0076-z) ; (en) V. E. Loryan, I. P. Borovinskaya et A. G. Merzhanov, « On combustion of boron in nitrogen gas », International Journal of Self-Propagating High-Temperature Synthesis, vol. 20, no 3, , p. 153–155 (DOI 10.3103/S106138621103006X) ; (en) G. I. Kanel, A. V. Utkin et S. V. Razorenov, « Rate of the energy release in high explosives containing nano-size boron particles », Central European Journal of Energetic Materials, vol. 6, no 1, , p. 15–30 (18) (lire en ligne [PDF]).
- La structure a été théorisée en 1943 ; la première synthèse annoncée de la forme α tétragonale du bore a été réalisée en 1973 : Kunzmann, P. M. (1973). Structural studies on the crystal chemistry of icosahedral boron framework structure derivatives. PhD thesis. Cornell University; Amberger, E. (1981). "Elemental boron". In Buschbeck, K. C.. Gmelin handbook of inorganic and organometallic chemistry: B Boron, Supplement 2 (8th ed.). Berlin: Springer-Verlag. pp. 1–112 (60–61). (ISBN 3-540-93448-0).
Références
[modifier | modifier le code]- Wiberg 2001, p. 930.
- Housecroft et Sharpe 2008, p. 331.
- Donohue 1982, p. 48.
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.« Both in appearance and in its curved conchoidal fracture the lump and the broken-up pieces most nearly resemble black diamond ... with an amorphous structure. »
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.« Boron ... shows a considerable tendency to assume the vitreous condition ... Volatile compounds of boron such as the halides and the hydrides have been decomposed by passing their vapors through an arc or by bringing them in contact with a hot surface or filament. Boron of high purity is reported procurable by this method, but it is either a very fine powder or of vitreous structure. »
Bibliographie
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- (en) J. Donohue, The structures of the elements, Malabar, Florida, Robert E. Krieger, (ISBN 0-89874-230-7)
- (en) C. E. Housecroft et A. G. Sharpe, Inorganic chemistry : solutions manual, Harlow, Pearson Education, , 3e éd., 368 p. (ISBN 978-0-13-175553-6, lire en ligne)
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