ÀCID BÒRIC: ESTRUCTURA QUÍMICA, PROPIETATS, PREPARACIÓ, USOS - QUIMICA - 2026

L' àcid bòric és un compost inorgànic la fórmula química és H ₃ BO ₃. Consisteix d'un sòlid blanc o incolor. És un àcid feble que en solució aquosa produeix, depenent de la seva concentració, un pH comprès entre 3,8 i 4,8. És poc soluble en aigua freda i moderadament soluble en aigua calenta.

L'àcid bòric va ser descobert en 1702 per Wilhelm Homberg (1652-1713), qui va tractar el bòrax amb àcid sulfúric, obtenint una solució amb acció medicinal que va rebre el nom d'aigua sedativa de Homberg.

Mostra sòlida d'àcid bòric sobre vidre de rellotge. Font: Walkerma via Wikipedia.

No obstant això, també s'assenyala que Homberg va preparar l'àcid bòric afegint aigua a l'bòrax i escalfant la solució fins a evaporar-, quedant així en el sediment els cristalls d'àcid bòric.

Aquest àcid és un compost de gran utilitat que té nombroses aplicacions en la indústria i en la medicina, usant-se també com a insecticida, preservació de la fusta, retardant de foc i és un constituent d'una solució amortidora de el pH.

estructura química

Molècula d'àcid bòric representada per un model d'esferes i barres. Font: Benjah-bmm27

A la imatge superior tenim la molècula pròpiament dita de l'H ₃ BO ₃. Cal notar que els àtoms d'hidrogen, representat per esferes blanques, no es troben enllaçats a l'àtom central de bor, com pot suggerir la fórmula química; sinó més aviat, als àtoms d'oxigen, representats per esferes vermelles.

És així que una fórmula més convenient, encara que menys utilitzada, per l'àcid bòric és B (OH) ₃, indicant que la seva acidesa es deu als ions H ⁺ alliberats dels seus grups OH. La molècula B (OH) ₃ posseeix una geometria pla trigonal, amb el seu àtom de bor tenint una hibridació química sp ².

El B (OH) ₃ és una molècula d'alt caràcter covalent, ja que la diferència d'electronegativitat entre l'àtom de bor i l'oxigen no és molt gran; de manera que els enllaços BO són en essència covalents. Cal notar a més que l'estructura d'aquesta molècula s'assembla a la d'un spinner. Podrà girar sobre el seu propi eix de la mateixa manera?

vidres

Celda unitària per al vidre de H3BO3. Font: Benjah-bmm27

A la imatge superior es mostra la cel·la unitària corresponent a l'estructura cristal·lina triclínica per l'àcid bòric la qual, sota certes condicions de síntesi, pot adoptar l'estructura hexagonal compacta. Cal notar que hi ha quatre molècules per cel·la unitària, i que s'ordenen en dues capes, A i B, alternades (no estan superposades una damunt de l'altra).

A causa de la simetria i orientació dels enllaços B-OH, pot suposar-se que el B (OH) ₃ és apolar; però, l'existència dels ponts d'hidrogen intermoleculars canvia la història. Cada molècula de B (OH) ₃ de donar o de rebre tres d'aquests ponts, amb un total de sis interaccions dipol-dipol, com les observades en la imatge de sota:

Capes cristal·lines de l'H3BO3 observades des d'un eix superior. Font: Benjah-bmm27

Cal notar que aquests ponts d'hidrogen són les interaccions direccionals que regeixen els cristalls d'àcid bòric, i estableixen patrons d'aspectes ornamentals; anells interns potser amb l'espai suficient per cloure algunes impureses que no estiguin en els defectes cristal·lins.

Aquests ponts d'hidrogen, tot i la baixa massa molecular de l'B (OH) ₃, mantenen prou cohesionat seu cristall que necessita d'una temperatura de 171 ºC per fondre. Es desconeix quins efectes tindria altes pressions (en l'ordre dels GPa) sobre les capes moleculars de B (OH) ₃.

propietats

noms

IUPAC: àcid bòric i trihidrooxidoboro. Altres noms: àcid ortobórico, àcid borácico, sassolite, borofax i trihidroxiborano.

massa molar

61,83 g / mol

aparença física

Sòlid blanc cristal·lí, incolor i transparent. També s'aconsegueix com grànuls o en forma de pols blanca. Lleugerament untuós a el tacte.

olor

inodor

sabor

lleugerament amarg

Punt de fusió

170,9 ºC

Punt d'ebullició

300 ºC

Solubilitat en aigua

Moderadament soluble en aigua freda i soluble en aigua calenta:

2,52 g / 100 ml (0 ºC)

27,50 g / 100 ml (100 ºC)

L'àcid bòric és parcialment soluble en aigua i tendeix a enfonsar-se en ella. Aquesta solubilitat tendeix a augmentar en presència d'àcids, com ara el clorhídric, cítric i tartàric.

Solubilitat en altres solvents

-Glicerol: 17,5% a 25 ° C

-Etilenglicol: 18,5% a 25 ° C

-Acetona: 0,6% a 25ºC

-Acetato d'etil: 1,5% a 25ºC

-Metanol: 172 g / L a 25 ºC

-Etanol: 94,4 g / L a 25 ºC

Coeficient de partició octanol / aigua

Log P = -0,29

Acidesa (pKa)

9,24. 12,4. 13,3. Aquestes són les tres constants de les seves respectives dissociacions per alliberar H ⁺ en aigua.

pH

3,8-4,8 (3,3% en solució aquosa)

5,1 (0,1 molar)

Pressió de vapor

1,6 · 10 ^-6 mmHg

estabilitat

Estable a l'aigua

descomposició

Es descompon quan s'escalfa per sobre de 100 ºC, formant anhídrid bòric i aigua.

reactivitat

L'àcid bòric forma sals solubles amb cations monovalents, per exemple: Na ₂ B ₄ O ₇.10H ₂ O, i sals insolubles amb cations divalents, CaB ₄ O ₇.6H ₂ O.

En solució aquosa produeix una solució àcida, pensant-se que aquesta propietat es devia a la sostracció de grups OH ^- de l'aigua. L'àcid bòric és qualificat com un àcid feble de l'tipus Lewis.

L'àcid bòric reacciona amb el glicerol i el manitol, incrementant l'acidesa de l'medi aquós. El pKa es modifica de 9,2 a 5, havent a la formació de l'quelat bor-manitol ^-, el qual allibera H ⁺.

preparació

L'àcid bòric es troba en estat lliure en les emanacions volcàniques en regions com la Toscana d'Itàlia, Illes Lipari i en l'estat de Nevada, USA. També es troba en minerals com el bòrax, la boracita, ulexita i la colemanita.

L'àcid bòric es prepara principalment per la reacció de l'mineral bòrax (tetraborat sòdic decahidrat) amb àcids minerals, com ara l'àcid clorhídric, l'àcid sulfúric, etc.

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

També es prepara mitjançant la hidròlisi de l'trihaluro de bor i diborano.

L'àcid bòric és preparat a partir de la colemanita (Ca ₂ B ₆ O ₁₁ · 6 H ₂ O). El procediment consisteix en el tractament de l'mineral amb àcid sulfúric per dissoldre els compostos de bor.

Després, se separa la solució on és present l'àcid bòric dels fragments no dissolts. Es tracta la solució amb sulfur d'hidrogen per precipitar les impureses d'arsènic i ferro. El sobrenedant és refredat per produir un precipitat d'àcid bòric i separar-lo de la suspensió.

usos

En la indústria

L'àcid bòric s'utilitza en l'elaboració de la fibra de vidre. A l'contribuir a reduir el punt de fusió, incrementa la fortalesa i l'eficiència de la fibra de vidre tèxtil: material utilitzat per reforçar el plàstic usat en les embarcacions, canonades industrials i plaques de circuits de computació.

L'àcid bòric participa en la fabricació de l'vidre borosilicado, el qual permet l'obtenció d'un vidre resistent als canvis de temperatura, utilitzable a la cuina de les llars, en el material de vidre dels laboratoris, els tubs fluorescents, la fibra òptica, les pantalles LCD, etc.

S'usa en la indústria metal·lúrgica per endurir i tractar aliatges d'acer, així com afavorir el revestiment metàl·lic dels materials.

S'usa com a component químic en la fracturació hidràulica (fracking): mètode utilitzat en l'extracció petroliera i gasífera. L'àcid bòric actua com retardant de foc en materials de cel·lulosa, plàstics i tèxtils que són impregnats amb àcid bòric per augmentar la seva resistència a el foc.

en medicina

L'àcid bòric s'usa diluït en el rentat dels ulls. S'usen càpsules de gelatina d'àcid bòric per al tractament de les infeccions fúngiques, especialment de Candida albicans. També s'ha utilitzat en el tractament de l'acne.

L'àcid bòric s'empolvora en els mitjons per prevenir infeccions dels peus, tal com el peu d'atleta. Així mateix, es fan servir solucions que contenen àcid bòric en el tractament de l'otitis externa en humans, així com en animals.

L'àcid bòric és agregat en les ampolles usades per a la recol·lecció de l'orina, la qual cosa evita la seva contaminació bacteriana abans de ser examinades en els laboratoris diagnòstics.

insecticida

L'àcid bòric és utilitzat en el control de la proliferació d'insectes, com escarabats, tèrmits, formigues, etc. No mata l'instant les paneroles, ja que afecta primer els seus sistemes digestiu i nerviós, a més de destruir la seva exosquelet.

L'àcid bòric exerceix la seva acció lentament, permetent que els insectes que l'han ingerit entrin en contacte amb altres insectes, propagant així l'enverinament.

preservació

L'àcid bòric s'usa per prevenir l'atac de la fusta per fongs i insectes, usant-se per a aquest fi en conjunció amb l'etilenglicol. Aquest tractament també és efectiu en el control d'el llim i de les algues.

Amortidor de l'pH

L'àcid bòric i la seva base conjugada formen un sistema amortidor de pKa = 9,24, la qual cosa assenyala que aquest amortidor té la seva major eficàcia a pH alcalins, els quals no són usuals en els éssers vius. No obstant això, l'amortidor borat s'usa en la regulació de l'pH en les piscines.

reactors nuclears

L'àcid bòric té la capacitat de captar neutrons tèrmics, la qual cosa redueix la possibilitat de fissió nuclear no controlada que pugui produir accidents nuclears.

Agricultura

El bor és un element essencial per al creixement de les plantes, el que va induir a l'ús de l'àcid bòric per l'aportació de l'element. No obstant això, en excés l'àcid bòric pot danyar les plantes, especialment els cítrics.

contraindicacions

S'ha d'evitar l'ús de l'àcid bòric sobre la pell denudada, producte de ferida o cremada que permeti l'absorció d'aquest. Aquest és un compost tòxic a l'interior corporal i en alguns casos, pot produir desmais, convulsions, espasmes, tics facials i hipotensió arterial.

Ha de consultar-se a el metge per a l'ús de càpsules vaginals d'àcid bòric en dones embarassades, ja que s'ha assenyalat que podria produir deformacions fetals i una disminució de l'pes corporal de l'infant a l'néixer.

Ha així mateix evitar-se la col·locació de l'àcid bòric, usat com a insecticida, en llocs que estiguin a l'abast dels nens, ja que els nens tenen una major susceptibilitat a l'acció tòxica de l'àcid bòric, establint-se en ells la dosi fatal en 2.000 a 3.000 mg.

referències

1. Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgànica. (Quarta edició). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Boric acid. Recuperat de: en.wikipedia.org
3. National Center for Biotechnology Information. (2019). Boric acid. PubChem Database. CID = 7628. Recuperat de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. The Editors of Encyclopaedia Britannica. (28 de març de al 2019). Boric acid. Encyclopædia Britannica. Recuperat de: britannica.com
5. Carrier Vibrating. (09 de novembre del 2018). The Hidden Usis of Boric Acid In Your Daily Life. Recuperat de: carriervibrating.com
6. National Pesticide Information Center. (Sf). Boric acid. Recuperat de: npic.orst.edu
7. Redacció. (30 de novembre del 2017). Àcid bòric: propietats i usos d'aquest compost químic. Recuperat de: acidos.info
8. Clorurosodio. (2019). Àcid Bòric. Recuperat de: clorurosodio.com
9. Societat Espanyola de Farmàcia Hospitalària. (Sf). Àcid bòric.. Recuperat de: gruposdetrabajo.sefh.es