Nous savons déjà que les éléments ont été classés en "familles" d'après leur nombre d'électrons de valence et, de ce fait, selon le type de réactions qu'ils font avec les autres familles. Ainsi, les éléments de la famille du bore, comptant 3 électrons de valence, réagiront toujours de la même manière avec un élément de la famille des halogènes: ils formeront des composés du type XY3 où X= un élément de la famille 3 et où Y= un halogène. Mais la question se pose: outre le nombre d'électrons de valence, y a-t-il d'autres caractéristiques qui servent à classifier les éléments en familles?
Voici donc, ce qui se dégage de cette synthèse.
Au départ, il faut savoir que la famille du bore est l'une des plus particulières du tableau; en ceci qu'elle ne possède que très peu de caractéristiques propres. Ainsi, par exemple, le digne représentant de cette famille (du moins, celui qui lui donne son nom) est un élément appartenant aux métalloïdes; les 4 autres étant des métaux. Et ce genre d'exemple se répète tout au long de ma recherche...
Il est intéressant de constater que tous ces éléments ont été découverts au cours des années 1800, soit durant le siècle qui a suivi Lavoisier, considéré comme le fondateur de la chimie moderne. Ces éléments se retrouvent sensiblement dans les mêmes minerais: Al et Ga se retrouvent dans la bauxite et Ga, In et Tl se retrouvent tous dans les sous-produits de l'extraction du zinc et du plomb. Par ailleurs, j'ai remarqué que la famille 3 était la seule qui ne possédait pas au moins 2 structures cristallines identiques. Même dans les 3 autres familles où se mélangent non- métaux et métalloïdes, on retrouve une certaine régularité.
Ils sont tous solides à 25 degrés C; avec toutefois une particularité pour le Ga: il fond à 27 degrés C et est considéré comme un liquide par bien des auteurs. Ceci m'amène à parler d'une autre de leurs caractéristiques: Al, Ga, In et Tl ont tous un point de fusion très bas pour des métaux, variant entre 302,92 K et 933,25 K (27 et 660 degrés C).
Un des points les plus intéressants de ma recherche porte sur la conductivité électrique: outre le bore qui est un métalloïde et l'aluminium dont la réputation n'est plus à faire, on retrouve 3 métaux à faible conductivité électrique. "Étrange comportement pour des métaux", me direz-vous, mais qui leur confère des qualités exceptionnelles pour le monde de la micro-électronique. Et, de fait, le Ga, le In et Tl sont utilisés dans la fabrication de cellules photoélectriques, de transistors et de semi-conducteurs.
J'ai aussi observé une augmentation de la masse volumique proportionnelle à l'augmentation des nombres de masse et des numéros atomiques. Seulement, de tels faits n'ont rien d'exceptionnels, ils sont communs à toutes les familles: il est normal de constater une augmentation de la densité des éléments alors que les atomes de ceux-ci comptent plus de composantes. Par ailleurs, et contrairement à mes attentes, l'électronégativité, les rayons atomiques, les niveaux d'ionisation n'ont rien de périodique dans cette famille.
Finalement, et encore une fois malgré mes attentes, ils ne réagissent pas tous de la même manière en présence de réactifs tels l'air, l'eau, un acide, une base ou un sel.
J'en conclus que la famille 3 est très peu "caractéristique", malgré qu'il s'en dégage des points intéressants. Vous aurez remarqué que je ne parle presque pas du bore... Comme je le mentionnais au début, il est difficile de le comparer aux autres éléments, car c'est un métalloïde. Au point même de me demander si je n'allais pas lui réserver une section privilégiée! C'est tout de même étonnant que la famille porte son nom...
| Bore | Aluminium | Gallium | Indium | Thallium | |
| Découverte (Année) | 1808 | 1827 | 1875 | 1863 | 1861 |
| Découvreur(s) | Gay-Lussac, Davy, Thenard | Wöhler | Lecoq de Boisbaudran | Reich, Richter | Crookes |
| Source (minerai) | Borax | Bauxite | Bauxite et sous-produit du Zn | Sous-produit du Zn et Pb | Sous-produit du Pb et Zn |
| Nom (origine) | Baurag (En arabe=blanc) | Alumen (goût astringent) | Gallia (la Gaule) | Indicum (indigo) | Thallus (branche verte) |
| Numéro atomique | 5 | 13 | 31 | 49 | 81 |
| Masse atomique (u) | 10,811 | 26,981 | 69,723 | 114,82 | 204,383 |
| Classe | Métalloïde | Métal | Métal | Métal | Métal |
| État à 25 degrés C | Solide | Solide | Solide mais fond dans la main | Solide | Solide |
| Structure cristalline | Rhomboédrique | Cubique, faces centrées | Orthorhombique | Tétragonale | Hexagonale |
| Masse volumique (g/cm3) | 2,34 | 2,70 | 5,91 | 7,31 | 11,85 |
| Point d'ébullition (K) | 4275 | 2740 | 2478 | 2350 | 1746 |
| Point de fusion (K) | 2365 | 933,25 | 302,92 | 429,8 | 576,7 |
| Isotopes | 2 (10 et 11) | 1 (27) | 2 (69 et 71) | 1 stable (113) 1 radioactif (115) | 2 (203 et 205) |
| Niveaux d'énergie | 2 (2é, 3é) | 3 (2é, 8é, 3é) | 4 (2é, 8é, 18é, 3é) | 5 (2é, 8é, 18é, 18é, 3é) | 6 (2é, 8é, 18é, 32é, 18é, 3é) |
| Rayon atomique (pm) | 98 | 143 | 141 | 166 | 171 |
| Électronégativité | 2,04 | 1,61 | 1,81 | 1,78 | 2,04 |
| Énergie d'ionisation (eV) | 8,298 | 5,986 | 5,999 | 5,786 | 6,108 |
| Conductibilité électrique | Très faible | Excellente | Faible | Faible | Faible |
| Conductibilité thermique | Moyenne | Excellente | Moyenne | Bonne | Moyenne |
| Usages | Agent nettoyant, réacteurs nucléaires, alliages pour durcir les métaux | Dans les alliages légers (avions, moteurs) papier d'Al | Cellules photoélectriques, transistors | Semi-conducteurs, dopage de transistors, alliages dentaires | Semi-conducteurs, rayons infrarouges, poison à rat |
BIBLIOGRAPHIE
SARGENT-WELCH. Tableau périodique des éléments, a vwr company , 1993.
CD Sciences: DELISLE Sylvie, DELISLE Claude. BANQUE DE DONNÉES SUR LES ÉLÉMENTS, Bore, Aluminium, Gallium, Indium, Thallium, 1993.
Le Petit Larousse illustré 1994, Paris, Larousse, 1995.
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