ACID BORIC: STRUCTURĂ CHIMICĂ, PROPRIETĂȚI, PREPARARE, UTILIZĂRI - CHIMIE - 2025

Acidul boric este un compus anorganic cu formula chimică H ₃ BO ₃ . Este format dintr-un solid alb sau incolor. Este un acid slab care în soluție apoasă produce, în funcție de concentrația sa, un pH cuprins între 3,8 și 4,8. Este slab solubil în apă rece și moderat solubil în apă caldă.

Acidul boric a fost descoperit în 1702 de Wilhelm Homberg (1652-1713), care a tratat boraxul cu acid sulfuric, obținând o soluție cu acțiune medicinală care a primit numele de apă sedativă a lui Homberg.

Proba solidă de acid boric pe sticla de ceas. Sursa: Walkerma prin Wikipedia.

Cu toate acestea, se observă, de asemenea, că Homberg a preparat acidul boric adăugând apă în borax și încălzind soluția până la evaporare, lăsând astfel cristale de acid boric în sediment.

Acest acid este un compus extrem de util, care are numeroase aplicații în industrie și medicină, fiind utilizat și ca insecticid, conservarea lemnului, ignifug și este un component al unei soluții tampon de pH.

Structura chimică

Molecula de acid boric reprezentată de un model de sfere și bare. Sursa: Benjah-bmm27

In imaginea de sus avem molecula reală de H ₃ BO ₃ . Rețineți că atomii de hidrogen, reprezentați prin sfere albe, nu sunt legați de atomul de bor central, așa cum ar putea sugera formula chimică; ci mai degrabă, la atomii de oxigen, reprezentați de sfere roșii.

Astfel, o formulă mai convenabilă, deși mai puțin utilizată, pentru acidul boric este B (OH) ₃ , care indică faptul că aciditatea acestuia se datorează ionilor H ⁺ eliberați din grupele sale OH. B (OH) ₃ molecula are o geometrie plană trigonală, cu atomul de bor care are o sp ² hibridizare chimică .

B (OH) ₃ este o moleculă extrem de covalentă, deoarece diferența de electronegativitate între atomul de bor și oxigen nu este foarte mare; deci legăturile BO sunt în esență covalente. De asemenea, rețineți că structura acestei molecule seamănă cu cea a unei filare. Se poate roti pe propria sa axă în același mod?

cristale

Celulă unitară pentru cristalul H3BO3. Sursa: Benjah-bmm27

Imaginea superioară prezintă celula unitară corespunzătoare structurii cristaline triclinice pentru acid boric care, în anumite condiții sintetice, poate adopta structura hexagonală compactă. Rețineți că există patru molecule per unitate de celule și că acestea sunt dispuse în două straturi, A și B, alternând (nu sunt suprapuse una peste alta).

Datorită simetriei și orientării legăturilor B-OH, se poate presupune că B (OH) ₃ este apolar; cu toate acestea, existența legăturilor intermoleculare de hidrogen schimbă povestea. Fiecare moleculă B (OH) ₃ va da sau va primi trei dintre aceste punți, cu un total de șase interacțiuni dipol-dipol, așa cum se observă în imaginea de mai jos:

Straturile cristaline de H3BO3 observate de pe o axă superioară. Sursa: Benjah-bmm27

Rețineți că aceste legături de hidrogen sunt interacțiunile direcționale care guvernează cristalele de acid boric și stabilesc modele de aspecte ornamentale; inele interioare poate cu suficient spațiu pentru a oculta unele impurități care nu sunt în defectele de cristal.

Aceste legături de hidrogen, în ciuda masei moleculare scăzute de B (OH) ₃ , își mențin cristalul suficient de coeziv încât are nevoie de o temperatură de 171 ºC pentru a se topi. Nu se știe ce efecte ar avea presiunile mari (în ordinea GPa) asupra straturilor moleculare ale B (OH) ₃ .

Proprietăți

Nume

IUPAC: acid boric și trihidrooxid de bor. Alte denumiri: acid ortoboric, acid boracic, sassolit, borofax și trihidroxibran.

Masă molară

61,83 g / mol

Aspectul fizic

Solid solid, incolor, alb cristal. De asemenea, este disponibil sub formă de granule sau sub formă de pulbere albă. Ușor cremos la atingere.

Miros

Toaletă

Gust

Ușor de amar

Punct de topire

170,9 ºC

Punct de fierbere

300 ºC

Solubilitatea apei

Moderat solubil în apă rece și solubil în apă caldă

2,52 g / 100 ml (0 ºC)

27,50 g / 100 ml (100 ºC)

Acidul boric este parțial solubil în apă și tinde să se scufunde în el. Solubilitatea menționată tinde să crească în prezența acizilor, cum ar fi clorhidric, citric și tartric.

Solubilitate în alți solvenți

-Glicerol: 17,5% la 25 ºC

-Etilenglicol: 18,5% la 25 ºC

-Acetonă: 0,6% la 25 ºC

-Acetat de etil: 1,5% la 25 ºC

-Metanol: 172 g / L la 25 ºC

-Etanol: 94,4 g / L la 25 ºC

Coeficient de partiție octanol / apă

Jurnal P = -0,29

Aciditate (pKa)

9.24. 12.4. 13.3. Acestea sunt cele trei constante ale disocierii lor respective de a elibera H ⁺ în apă.

pH

3,8 - 4,8 (3,3% în soluție apoasă)

5.1 (0.1 molar)

Presiunea de vapori

1,6 10 ^-6 mmHg

Stabilitate

Stabil în apă

Descompunere

Se descompune atunci când este încălzit peste 100ºC, formând anhidridă borică și apă.

reactivitatea

Formele de acid boric săruri solubile cu cationi monovalenți, ca de exemplu: Na ₂ B ₄ O ₇ .10H ₂ O și săruri insolubile cu cationi bivalenți, cab ₄ O ₇ .6H ₂ O.

În soluție apoasă , se produce o soluție acidă, considerând că această proprietate a fost din cauza scăderii OH ^- grupe de apă. Acidul boric este clasificat ca un acid slab de tipul Lewis.

Acidul boric reacționează cu glicerolul și manitolul, crescând aciditatea mediului apos. PKa este modificat de la 9,2 la 5, datorită formării chelatului de bor-manitol ^- , care eliberează H ⁺ .

preparare

Acidul boric se găsește în stare liberă în emanațiile vulcanice în regiuni precum Toscana în Italia, Insulele Lipari și în statul Nevada, SUA. Se găsește, de asemenea, în minerale precum borax, boracită, ulexit și colemanit.

Acidul boric este preparat în principal prin reacția boraxului mineral (tetraborat de sodiu decahidrat) cu acizi minerali, cum ar fi acidul clorhidric, acidul sulfuric etc.

Na ₂ B ₄ O ₉ 10H ₂ O + HCI => 4 H ₃ BO ₃ + 2 NaCl + 5 H ₂ O

De asemenea, este preparat prin hidroliza trihalurii de bor și diboranei.

Acidul boric se prepară din Colemanit (Ca ₂ B ₆ O ₁₁ · 6 H ₂ O). Procedura constă în tratarea mineralului cu acid sulfuric pentru a dizolva compușii bor.

Apoi, soluția în care este prezent acidul boric este separată de fragmentele nedizolvate. Soluția este tratată cu hidrogen sulfurat pentru a precipita impuritățile de arsen și fier. Supernatantul este răcit pentru a produce un precipitat de acid boric și îl separă de suspensie.

Aplicații

În industrie

Acidul boric este utilizat la fabricarea fibrei de sticlă. Ajutând la scăderea punctului de topire, crește rezistența și eficiența fibrei de sticlă textilă - un material utilizat pentru a consolida plasticul utilizat în nave, conductele industriale și plăcile de circuit computerizate.

Acidul boric participă la fabricarea sticlei borosilicate, care permite obținerea unei sticle rezistente la schimbările de temperatură, utilizabile în bucătăria caselor, în sticlă în laboratoare, tuburi fluorescente, fibră optică , Ecrane LCD etc.

Este utilizat în industria metalurgică pentru întărirea și tratarea aliajelor de oțel, precum și pentru promovarea acoperirii metalice a materialelor.

Este utilizat ca o componentă chimică în fracturarea hidraulică (fracking): o metodă folosită în extracția de petrol și gaze. Acidul boric acționează ca un ignifug în materialele de celuloză, materiale plastice și textile care sunt impregnate cu acid boric pentru a-și crește rezistența la foc.

În medicină

Acidul boric este utilizat diluat la spălarea ochilor. Capsulele de gelatină cu acid boric sunt utilizate pentru a trata infecțiile fungice, în special Candida albicans. A fost folosit și în tratamentul acneei.

Acidul boric este stropit pe șosete pentru a preveni infecțiile piciorului, cum ar fi piciorul de atlet. De asemenea, soluțiile care conțin acid boric sunt utilizate în tratamentul otitei externe la om, precum și la animale.

Acidul boric se adaugă la sticlele utilizate pentru colectarea urinei, ceea ce previne contaminarea bacteriilor înainte de a fi examinat în laboratoarele de diagnostic.

Insecticid

Acidul boric este utilizat pentru a controla proliferarea insectelor, precum gandacii, termitele, furnicile etc. Nu ucide instantaneu gândaci, deoarece afectează mai întâi sistemele lor digestive și nervoase, precum și le distruge exoscheletul.

Acidul boric funcționează lent, permițând ca insectele care au fost ingerate să intre în contact cu alte insecte, răspândind astfel intoxicațiile.

Conservare

Acidul boric este utilizat pentru a preveni atacul lemnului de ciuperci și insecte, fiind utilizat în acest scop în combinație cu etilenglicol. Acest tratament este de asemenea eficient în combaterea siltului și a algelor.

Tampon PH

Acidul boric și baza sa conjugată formează un sistem tampon de pKa = 9.24, ceea ce indică faptul că acest tampon este cel mai eficient la pH alcalin, ceea ce nu este obișnuit la ființele vii. Cu toate acestea, tamponul borat este utilizat în reglarea pH-ului în piscine.

Reactoare nucleare

Acidul boric are capacitatea de a capta neutroni termici, ceea ce reduce posibilitatea fisiunii nucleare necontrolate care poate duce la accidente nucleare.

agricultură

Borul este un element esențial pentru creșterea plantelor, ceea ce a dus la utilizarea acidului boric pentru contribuția elementului. Cu toate acestea, prea mult acid boric poate dăuna plantelor, în special a citricelor.

Contraindicații

Trebuie evitată utilizarea acidului boric pe pielea denudată, rănirea sau produsul ars care permite absorbția acestuia. Acesta este un compus toxic în interiorul corpului și, în unele cazuri, poate provoca leșin, convulsii, spasme, ticuri faciale și tensiune arterială scăzută.

Trebuie consultat medicul pentru utilizarea capsulelor vaginale ale acidului boric la femeile însărcinate, deoarece s-a indicat că ar putea provoca deformarea fetală și o scădere a greutății corporale a copilului la naștere.

Plasarea acidului boric, utilizat ca insecticid, în locuri la îndemâna copiilor ar trebui de asemenea să fie evitată, deoarece copiii au o susceptibilitate mai mare la acțiunea toxică a acidului boric, stabilind doza fatală în aceștia între 2.000 și 3.000 mg. .

Referințe

1. Shiver & Atkins. (2008). Chimie anorganică . (A patra editie). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Acid boric. Recuperat de la: en.wikipedia.org
3. Centrul Național de Informații Biotehnologice. (2019). Acid boric. Baza de date PubChem. CID = 7628. Recuperat din: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Redactorii Encyclopaedia Britannica. (28 martie 2019). Acid boric. Encyclopædia Britannica. Recuperat de la: britannica.com
5. Transportator Vibrare. (9 noiembrie 2018). Utilizările ascunse ale acidului boric în viața ta de zi cu zi. Recuperat de la: carriervibrating.com
6. Centrul Național de Informații despre Pesticide. (Sf). Acid boric. Recuperat din: npic.orst.edu
7. Elaborarea. (30 noiembrie 2017). Acid boric: proprietăți și utilizări ale acestui compus chimic. Recuperat din: acidos.info
8. Clorură de sodiu. (2019). Acid boric. Recuperat din: chlorurosodio.com
9. Societatea spaniolă de farmacie spitalicească. (Sf). Acid boric. . Recuperat din: workgroups.sefh.es