Le borax est une espèce minérale de borate de sodium hydraté, de formule brute NaBO•10. Il est aussi appelé tétraborate de sodium décahydraté ou borate hydraté de sodiumIl ne faut pas le confondre avec la boracite, une variété de borate de magnésie à éclat vitreux.. Ce composé chimique basique est souvent décrit par les minéralogistes comme un composé soroborate comportant théoriquement des ions hydroxyle, soit NaBO(OH)•8 ou mieux en tenant compte de deux degrés de valence du bore, tri- et tétravalent, soit NaBBO(OH)•8. Une description minimaliste par oxydes, à savoir sesquioxyde de bore, oxyde de sodium, est possible : 2 BO•NaO•10. Elle n'a aucun fondement structurel puisque le borax est précisément un hydroborate de sodium hydratéEn réalité, les oxydes du bore, non dégradés en simple acide borique, forment des structures polyédriques complexes à l'aide de liaisons chimiques covalentes. Un cristal de borate se décompose en un assemblage bidimensionnel très commun de triangles (BO) et tridimensionnelle plus rare de tétraèdres BO. L'anion BO(OH) du borax peut se décrire comme une chaîne cyclique (BO) avec chaque B de la chaîne liée à un groupe OH et au centre de la structure un oxygène lié alternativement à deux B antagonistes. La structure des soroborates est celle de BO correspond à l'architecture spatiale de deux BO liés entre eux par un oxygène O commun. Elle est consolidée par deux BO qui lui sont accrochés par deux oxygènes communs. Ce qui équivaut à une structure globale en BO où, dans le cas du borax, 4 O remplace OH.
Pur, il se présente en cristaux incolores, prismatiques courts à longs, assez rarement tabulaires, plutôt aplatis et souvent striés verticalement, très légers de densité 1,74, tendres de dureté entre 2 et 2,5 supérieure à celle du gypse. Leur cassure facile est conchoïdale, l'éclat est vitreux à terreux, voire résineux, le clivage plus souvent parfait qu'imparfait, le trait blancIl appartient à la classe de symétrie ou groupe de point monoclinique 2/m, avec a = 1184, b = 1063, c = 1232 et l'angle . Dans la nature, les cristaux, de transparent à opaque, peuvent être blancs : ils sont parfois colorés de gris à jaune, mais le plus souvent en masse terreuse blanchâtre, jaunâtre, grisâtre, verdâtre, bleuâtre. Les cristaux donnent facilement une poussière incolore ou blanche, ils sont efflorescents à l'air sec, surtout par déshydratationSe forme alors une poudre blanche opaque ou matte, la tincalconite ou pentahydrate de borax, qui tache les cristaux. C'est pourquoi les beaux cristaux blancs prismatiques ne peuvent pas être véritablement conservés en collection.. Les cristaux sont solubles dans l'eau et facilement fusibles, après gonflement, en un verre limpide.
La roche évaporite qui le contient, souvent massive et légèrement plus dense, formée en masse terreuse à vacuoles dans le fond argileux ou en incrustation ou efflorescence sur les rivages des lacs alcalins du désert, est un des minerais industriels d'un métalloïde dense et noir, le boreCe corps simple B n'est pas un métal, il est trop réactif pour se trouver à l'état libre, c'est pourquoi cet oligo-élément, par ailleurs nécessaire au développement normal des organismes vivants, se trouve à l'état oxydé, largement disséminé dans la nature (teneur 0,001 pour mille). Le minéralogiste compte une soixantaine de borates, s'il inclut les principales associations avec des silicates, phosphates, aluminates, sulfates, fluorures, chlorures. L'analogie des métalloïdes B, Si et du C (élément inclassable, en partie à caractère métalloïde) est souvent pertinente au point de vue des propriétés chimiques de ses différents composés. Le Bore est trivalent alors que le carbone et le silicium sont tétravalents. Tout en formant des liaisons covalentes comme le C, le Bore est surtout accepteur d'électrons ce qui engendre une chimie complexe radicalement différente. Néanmoins les sels métalliques d'oxydes de bore ou borate possèdent un certain nombre de points communs avec d'une part les carbonates correspondants (alcali, soude ou potasse des Anciens) et d'autre part les silicates correspondants (vitrification).. Le borax est souvent associé à la halite et à des sels magnésiens, au natron et aux différents carbonates alcalins, sulfates de calcium, de l'anhydrite au gypse, à la thénardite et à la mirabilite, à divers minéraux sulfates et carbonates, outre d'autres minéraux borates, dans les lacs à eaux saumâtres et boratés, dans les lacs salés
Le borax commercial ou industriel se présente souvent sous forme d'une poudre d'aspect salin, inodore et incolore, à saveur ou goût douceâtre, parfois agaçante selon les anciens (gluco)chimistes. Ce corps composé, non cancérigène contrairement à une idée reçue (néanmoins classé comme reprotoxique par le règlement CLP), se présente en paillettes solubles dans l'eauIl ne faut le confondre d'un point de vue chimique avec l'acide borique, corps composé encore plus toxique, mais admis dans la pharmacopée comme un antiseptique.. Cet alcali qui est aussi un fondant dans les arts du feu depuis l'Antiquité peut être irritant. La fusibilité élevée du borax, sa dissolution aisée des oxydes métalliques justifie son usage dans les soudures métal-métal.
Inventeur et étymologie vignette|Cristaux de borax. Si la matière est connue depuis l'Antiquité, le mot borax, attesté en latin médiéval, vient de l'arabe bawraq ou buraq, lui-même emprunté au persan boûraq (blanc - blanc brillant). L'arabo-persan connaît aussi bauraq, baurag ou baurach. Le persan boūhak dérive du vieux persan ou sa racine indo-iranienne būra. Le médecin Rabelais utilise probablement dès 1532 le mot bourach issu lui-même de l'ancien français borrache attesté en 1256, ou borac dans la même décennie, mais ses écrits truculents ne l'attestent qu'en 1540. Le français le Borax présent dans les dictionnaires en 1611, comme l'allemand est la simple acceptation de l'usage en latin médiéval. Notons que le métalloïde, Bor en allemand, est le produit du terme technique, buras en moyen allemand tardif ou borros en bas allemand récent, par emprunt au persan. Il en est de même pour son équivalent anglais et anglo-américain, Boron ou Bore.. Il n'est pas exclu que l'arabe maghrébin bau̮ráq soit à l'origine du mot dans les langues d'Europe occidentale.. Par contre, l'appellation aujourd'hui technique dans le monde anglo-saxon, tincal ou tinkal proviendrait aussi de vieilles langues indo-iraniennes, à l'origine du vieux sanskrit puisque cette racine est attestée en sanskrit moderne tankana.
Le premier à dévoiler la technique de raffinage connue à Venise, est un homme du Piémont, Alessio Piemontese (Alexis de Piémont), en 1555Alessio Piemontese, I Secreti del reverendo donno Alessio piemontese (1555), trad. an. par William Warde, The Secrets of the reverend maister Alexis of Piemount […] (1558), folios 107-110. Robert Muthauf, The Origins of Chemistry, New York, 1967, , , sur archive.org..
La chimiste Marie Meurdrac utilise du "borax" dans ses compositions en 1656.
Le terme borate est proposé en 1787 par Guyton de Morveau. Le terme se décline dès les années 1820 en différents composés métalliques, ainsi que l'adjectif boratéDictionnaire franco-allemand de , 1826. Le mot boraté est déjà employé par le minéralogiste René Just Haüy avant 1790..
Le borax aurait été décrit suivant les normes de la minéralogie en 1848 par Nathaniel Wallich, naturaliste bon connaisseur du sous-continent indien.
Origine géologique, gisements et extraction Le minerai de borax se trouve généralement en masses compactes à l'emplacement d’anciens lacs asséchés (où l'eau s'est évaporée laissant des sels alcalins de sodium) ou le plus souvent sur ses anciens rivagesAinsi dans les argiles des plages des lacs salés.. Ainsi en Asie centrale, les abords des lacs salins du Cachemire, du Lob Nor et du Tibet présentaient de grandes masses exploitées depuis la haute Antiquité. Historiquement, les premiers gisements connus et exploités sont ceux du Tibet, plus précisément du lac de Boul, au sud-est du plateauLéon Feer, Le Tibet, 1886, ..
Le borax est aussi présent en efflorescence sur les sols des déserts. Aussi quelques rares pluies suffisent pour concentrer dans les points bas le minéral soluble qui peut toutefois se reformer en différents borates. Le borax venait aussi de la Turquie, où il est encore extrait. D'autres gisements, en Iran et en Égypte sont toujours exploités.
L'Asie mineure avec la Turquie, mais aussi en Asie continentale le Kazakhstan, l'Iran, le Ladakh (Tibet), la Chine, le Cachemire et l'Inde, voire l'île de Ceylan offrent encore des ressources en borax.
Le docteur John Allen Veatch serait le premier savant à découvrir la trace de borax en Californie et à le mettre en évidence en 1856 dans les eaux minérales de sources dites toscanes, à Tuscan Springs. Le lac Searles, dans le comté de San Bernardino en Californie est le principal gisement commercial de borax américain, par ces incrustations minérales ou simplement son eau salée, ce gisement a été découvert en 1863 par les frères Searles, John et Dennis, le borax y est exploité depuis 1873 et sa commercialisation lointaine assurée depuis 1875Le lac Searles contient de nombreuses roches évaporites, en particulier du trona. Au nord de ce lac Searles, dans la vallée de la Mort, le minéral borax affleure en inflorescences, mais à l'état disséminé.. Si ce dernier gisement a pu produire la moitié du borax, il existe aussi d'autres gisements exploités dans l'Ouest américain, comme ceux proches de la localité communautaire de Boron, comté de Kern en Californie, connue aussi pour ces autres minéraux boratés que sont la howlite ou la kernite. Il existe des cristaux énormes observables à Boron et à Clear Lake. Il donne son nom au Borax lake, qui en recelait quatre grammes par litre dans les années 1880.
En Amérique du Sud, il existe aussi de nombreux gisements en Bolivie, dans le sud de l'Altiplano, au Mexique, au Chili dans la province de Tarapaca et en Argentine. Le Salar Caucheri en Argentine présentent de belles minéralisations.
L'essentiel de l'approvisionnement moderne vient du continent américain, en particulier en Californie. Actuellement, cet État des États-Unis assure un peu moins de la moitié de la production mondiale de borax. Un musée lui est consacré dans la vallée de la Mort.
Enfin, des roches ignées contiennent aussi, en veines, des cristaux de borax ou des amas micro-cristallins.
Le borax peut provenir d'une recristallisation de la kernite ou de la sassolite, après sa dissolution à l'eau chaudeLa sassolite et la kernite sont également des borates naturelles, qui se distinguent notamment par des propriétés physiques différentes, par exemple densité et dureté, ainsi que par des propriétés chimiques différentes..
Minéraux associés Gypse, halite, thénardite, trona, gaylussite, glauberite, calcite, nitratine, aphthitalite, hanksite et surtout autres borates comme l'ulexite.
Gisements recensés
Préparation industrielle L'extraction du minerai se fait après broyage par cristallisation fractionnée. L'ensemble est mis en présence d'eau à ébullition. Le borax passe en solution et est ainsi séparé de la gangue insoluble. La matière est récupérée par évaporation de l'eau, par cristallisation avec cinq molécules d'eau (pentahydraté soit la tincalconite hexagonale) ou dix (décahydraté soit le borax), puis centrifugation. Les produits sont ensuite séchés dans des fours tournants.
Le borax peut être extrait du minerai par des préparations de bains de soude, soit du carbonate de sodium avec de la vapeur d'eau.
Histoire L'orfèvrerie d'Asie, notamment persane, indienne et chinoise, a de temps immémoriaux utilisé le tinkal ou borax. L'exploitation des lacs désertiques indo-perses est également fort ancienne. Le borax servait en orfèvrerie à décaper les métaux et en particulier à isoler diamants et autres pierres précieuses de l'air, lors de la confection ou réfection du bijou.