chimie mine 3

• Degré d'oxydation

  + III
• Tous les composés du bore sont covalents
• Chimie en solution aqueuse du bore

  B4O7 2- et HBO2/BO2-
• Hydrolyse de B4O7 2-

  B4O7 2- + H2O → 2 HBO2 + 2 BO2-
• HBO2 / BO2-

  pKa = 9,2
• L'acide borique à l'état solide a pour formule H3BO3

  
• Borane BH3

  Molécule instable qui se dimérise en B2H6

  
• Borohydrure BH4-

  Puissant réducteur qui réagit violemment avec l'eau (existe sous forme de NaBH4)
• Liaison à 3 centres et 2 électrons (3c-2e)


  • Appelée liaison banane (Banana bond)
• Les atomes d'hydrogène forment des ponts entre atomes de bore voisins dans les boranes

  
• CLOSO CLUSTER

  Cage deltaédrique
• NIDO CLUSTER

  Cage ouverte avec 1 atome de bore manquant
• ARACHNO CLUSTER

  Cage ouverte avec 2 atomes de bore manquant
• Règles de WADE

  • Permettent de prévoir la structure des boranes ainsi que d'autres composés à clusters deltaédriques

  
• Règles de WADE


  Considérer les unités B-H comme des blocs de construction

  2. Attribuer les électrons à chaque unité B-H

  3. Attribuer le reste des électrons au cluster (électrons de squelette)

  4. Calculer le nombre total d'électrons de valence

  5. Soustraire les électrons des unités B-H

  6. Diviser le résultat par 2 pour obtenir les paires d'électrons de squelette
• Types de clusters selon les règles de WADE

  • CLOSO CLUSTER: n atomes de bore et n+1 paires d'électrons de squelette

  NIDO CLUSTER: n atomes de bore et n+2 paires d'électrons de squelette

  ARACHNO CLUSTER: n atomes de bore et n+3 paires d'électrons de squelette

  HYPHO CLUSTER: n atomes de bore et n+4 paires d'électrons de squelette
• Élaboration d'aciers au bore (FerroBore): augmente la dureté de l'acier
• Élaboration du bore élémentaire

  B2O3 (l) + 3 Mg (l) → 2 B (s) + 3 MgO (s)
• Élaboration d'aimants permanents Nd2Fe14B
• Élaboration de B2O3


  Na2B4O7,10H2O + 2 H+,SO4 2- → 4 H3BO3 + 2 Na+ + SO4 2- + 5 H2O

  2 H3BO3 → B2O3 + 3 H2O
• PYREX


  Verre avec un faible coefficient de dilatation thermique
• Perborate de sodium NaBO3

  Hydrolyse en BO3- + H2O2 en solution aqueuse
• H3BO3 enrichi en 10B utilisé comme absorbant neutronique dans les réacteurs nucléaires à eau pressurisée
• Caractéristiques du carbone

  • Electronégativité: 2,55

  2 isotopes naturels stables (12C et 13C) et 1 isotope radioactif 14C (période radioactive: 5 730 années)

  4ème élément le plus abondant de l'univers mais peu abondant dans l'écorce terrestre (0,032 %)
• Graphite


  Structure en feuillets plan, conducteur électrique
• Diamant


  Structure covalente rigide tridimensionnelle, isolant électrique, dureté de 10 sur l'échelle de MOHS
• Propriétés radicalement différentes entre le graphite et le diamant
• Composés d'intercalation du graphite

  Insertion de métaux alcalins, alcalino-terreux ou de Terres Rares entre les feuillets
• Autres formes du carbone élémentaire

  • Charbon

  Coke

  Charbons actifs

  Noir de carbone

  Fibres de carbone

  Fullerènes

  Nanotubes

  Carbon nanodots

  
• Préparation des charbons actifs


  Pyrolyse contrôlée de matériaux organiques en 2 étapes:

  1. Pyrolyse à forte température pour obtenir une première porosité

  2. Activation (physique à la vapeur d'eau ou chimique par H3PO4) pour augmenter le nombre de pores
• Production mondiale de charbons actifs en 2018: 2,34 Mt
• Surface spécifique d'un charbon actif


  Représente la surface totale par unité de masse du charbon accessible aux atomes et aux molécules (en m2.g-1)

  
• Secteurs d'utilisation des charbons actifs dans le monde (2020)


  • Traitement de l'eau (38%)

  Traitement de l'air (24%)

  Agroalimentaire (19%)

  Pharmacie, médecine (6%)

  Automobile (4%)

  Autres (9%)
• Adsorption


  Rétention à la surface d'un solide des molécules d'un gaz, d'une substance en solution ou en suspension

  Adsorption physique (physisorption) ou chimique (chimisorption)
• Origine du 14C: résulte de l'action des neutrons cosmiques sur les atomes d'azote dans la stratosphère et dans la partie supérieure de la troposphère
• Il existe 1 atome de 14C pour 1 000 milliards de 12C
• Désintégration du 14C avec une période radioactive de 5730 ans
• C4+ n'existe pas
• Usine de Moulins-lès-Metz
• Traitement des effluents industriels