БОРНА КИСЛОТА: ХІМІЧНА СТРУКТУРА, ВЛАСТИВОСТІ, ПРЕПАРАТ, ВИКОРИСТАННЯ - ХІМІЯ - 2025

Борна кислота являє собою неорганічну сполуку з хімічною формулою Н ₃ BO ₃ . Він складається з білого або безбарвного твердого речовини. Це слабка кислота, яка у водному розчині виробляє pH залежно від її концентрації від 3,8 до 4,8. Він погано розчинний у холодній воді та помірно розчинний у гарячій воді.

Борну кислоту виявив у 1702 році Вільгельм Гомберг (1652-1713), який лікував буру сірчаною кислотою, отримуючи розчин лікарської дії, що отримав назву седативну воду Хомберга.

Твердий зразок борної кислоти на склі годинника. Джерело: Walkerma через Wikipedia.

Однак також зазначається, що Хомберг готував борну кислоту, додаючи воду в буру і нагріваючи розчин до випаровування, тим самим залишаючи кристали борної кислоти в осаді.

Ця кислота є дуже корисною сполукою, яка має численні застосування в промисловості та медицині, а також використовується як інсектицид, консервація деревини, антипірену та є складовою буферного розчину.

Хімічна структура

Молекула борної кислоти представлена ​​моделлю сфер і брусків. Джерело: Benjah-bmm27

На верхньому зображенні маємо фактичну молекулу H ₃ BO ₃ . Зауважте, що атоми водню, представлені білими сферами, не пов'язані з центральним атомом бору, як це може свідчити хімічна формула; скоріше, до атомів кисню, представлених червоними сферами.

Таким чином, більш зручною формулою борної кислоти, хоча і менш вживаною, є B (OH) ₃ , що вказує, що її кислотність обумовлена ​​іонами H ^{+, що} вивільняються з її ОН-груп. Молекула B (OH) ₃ має тригональну геометрію площини, а її атом бору має хімічну гібридизацію sp ² .

B (OH) ₃ - високовалентна молекула, оскільки різниця електронегативності між атомом бору та киснем не дуже велика; тому зв'язки БО по суті є ковалентними. Також зауважте, що структура цієї молекули нагадує структуру спінера. Чи зможе він таким же чином обертатися на власній осі?

Кристали

Одинична комірка для кристала H3BO3. Джерело: Benjah-bmm27

На верхньому зображенні показана одинична комірка, що відповідає триклінічній кристалічній структурі борної кислоти, яка за певних синтетичних умов може приймати компактну шестикутну структуру. Зауважте, що на одиницю клітини є чотири молекули, і вони розташовані в два шари, A і B, чергуючись (вони не накладаються одна на іншу).

Через симетрію та орієнтацію зв'язків B-OH можна припустити, що B (OH) ₃ є аполярним; однак існування міжмолекулярних водневих зв’язків змінює історію. Кожна молекула B (OH) ₃ дасть або отримає три з цих мостів із загальною кількістю шести дипольно-дипольних взаємодій, як показано на зображенні нижче:

Кристалічні шари H3BO3 спостерігаються з вищої осі. Джерело: Benjah-bmm27

Зауважте, що ці водневі зв’язки - це спрямовані взаємодії, які керують кристалами борної кислоти, і встановлюють закономірності орнаментальних аспектів; Внутрішні кільця, можливо, мають достатньо місця, щоб зафіксувати деякі домішки, яких немає в дефектах кристала.

Ці водневі зв’язки, незважаючи на низькомолекулярну масу B (OH) ₃ , зберігають його кристал достатньо згуртованим, що для плавлення йому потрібна температура 171 ºC. Невідомо, який вплив мають високі тиски (в порядку ГПа) на молекулярні шари B (OH) ₃ .

Властивості

Імена

IUPAC: борна кислота та тригідроксид бору. Інші назви: ортоборова кислота, борна кислота, сасоліт, борофакс та тригідроксиборан.

Молярна маса

61,83 г / моль

Зовнішність

Прозоре, безбарвне, кристалічне біле тверде речовина. Випускається також у вигляді гранул або у вигляді білого порошку. Злегка кремовий на дотик.

Запах

Туалет

Смак

Трохи гірко

Точка плавлення

170,9 ºC

Точка кипіння

300 ºC

Розчинність у воді

Помірно розчинний у холодній воді та розчинний у гарячій воді:

2,52 г / 100 мл (0 ºC)

27,50 г / 100 мл (100 ºC)

Борна кислота частково розчинна у воді і має тенденцію до її просочення. Зазначена розчинність має тенденцію до збільшення в присутності кислот, таких як соляна, лимонна та винна.

Розчинність в інших розчинниках

-Гліцерин: 17,5% при температурі 25 ° С

-Етиленгліколь: 18,5% при 25 ° С

-Ацетон: 0,6% при температурі 25 ° С

-Етилацетат: 1,5% при 25 ° С

-Метанол: 172 г / л при 25 ° С

-Етанол: 94,4 г / л при 25 ° С

Коефіцієнт розподілу октанол / вода

Журнал P = -0,29

Кислотність (pKa)

9.24. 12.4. 13.3. Це три константи їх відповідних дисоціацій для вивільнення Н ⁺ у воді.

рН

3,8 - 4,8 (3,3% у водному розчині)

5,1 (0,1 моляр)

Тиск пари

1,6 10 ^-6 мм рт.ст.

Стабільність

Стабільний у воді

Розкладання

Він розкладається при нагріванні вище 100 ° C, утворюючи борний ангідрид і воду.

Реактивність

Борна кислота утворює розчинні солі з одновалентними катіонами, наприклад: Na ₂ B ₄ O ₇ .10H ₂ O, а нерозчинні солі з двовалентними катіонами, CaB ₄ O ₇ .6H ₂ O.

У водному розчині він виробляє кислий розчин, думаючи, що ця властивість була обумовлена ​​відняттям OH ^- груп з води. Борну кислоту класифікують як слабку кислоту типу Льюїса.

Борна кислота реагує з гліцерином і манітолом, підвищуючи кислотність водного середовища. PKa модифікується з 9,2 до 5, завдяки утворенню борно-манітового хелату ^- , який вивільняє Н ⁺ .

Підготовка

Борна кислота знаходиться у вільному стані вулканічних випромінювань у таких регіонах, як Тоскана в Італії, острови Ліпарі та в штаті Невада, США. Він також міститься в таких мінералах, як бура, борацит, улексит та колеманіт.

Борна кислота в основному готується шляхом реакції мінеральної бури (декагідрату тетраборату натрію) з мінеральними кислотами, такими як соляна кислота, сірчана кислота тощо.

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

Його також готують гідролізом тригаліду бору та диборану.

Борна кислота готується з колеманіту (Са ₂ В ₆ О ₁₁ · 6 Н ₂ О). Процедура полягає в обробці мінералу сірчаною кислотою для розчинення сполук бору.

Потім розчин, де присутня борна кислота, відокремлюють від нерозчинених фрагментів. Розчин обробляють сірководнем для осадження домішок миш'яку та заліза. Супернатант охолоджують, утворюючи осад борної кислоти і відокремлюючи його від суспензії.

Програми

У галузі

Борна кислота використовується у виробництві скловолокна. Допомагаючи знизити температуру плавлення, вона підвищує міцність та ефективність текстильного склопластику - матеріалу, що використовується для армування пластику, що використовується на кораблях, промислових трубопроводах та комп'ютерних платах.

Борна кислота бере участь у виробництві боросилікатного скла, що дозволяє отримати скло, стійке до перепадів температури, придатне для використання на кухні будинків, скляний посуд у лабораторіях, люмінесцентні трубки, волоконно-оптична , РК-екрани тощо.

Він використовується в металургійній промисловості для затвердіння та обробки сталевих сплавів, а також для просування металевого покриття матеріалів.

Застосовується як хімічний компонент при гідравлічному розриві (fracking): метод, що використовується при видобутку нафти і газу. Борна кислота діє як антипірену в целюлозних матеріалах, пластмасах та текстилі, які просочені борною кислотою для підвищення їх стійкості до вогню.

У медицині

Борна кислота застосовується розведеною при промиванні очей. Желатинові капсули борної кислоти застосовуються для лікування грибкових інфекцій, особливо Candida albicans. Його також застосовували при лікуванні вугрів.

Борна кислота посипається шкарпетками для запобігання інфекцій стопи, наприклад, стопи спортсмена. Так само розчини, що містять борну кислоту, застосовуються при лікуванні зовнішнього отиту у людини, а також у тварин.

Борна кислота додається у пляшки, що використовуються для забору сечі, що запобігає зараженню бактеріями перед обстеженням у діагностичних лабораторіях.

Інсектицид

Борна кислота використовується для боротьби з розповсюдженням комах, таких як таргани, терміти, мурахи тощо. Це не моментально вбиває плотів, так як спочатку впливає на їх травну та нервову системи, а також знищує їх екзоскелет.

Борна кислота працює повільно, дозволяючи комахам, які поглинули її, контактувати з іншими комахами, таким чином поширюючи отруєння.

Збереження

Борна кислота застосовується для запобігання нападу деревини грибками та комахами, використовуючи для цього спільно з етиленгліколем. Це лікування також ефективне для боротьби з мулом та водоростями.

Буфер PH

Борна кислота та її кон'югатне підстава утворюють буферну систему pKa = 9,24, що вказує на те, що цей буфер найбільш ефективний при лужному pH, що не є звичайним у живих істот. Однак боратний буфер використовується для регулювання рН у басейнах.

Ядерні реактори

Борна кислота має здатність захоплювати теплові нейтрони, що зменшує можливість неконтрольованого ядерного поділу, що може призвести до ядерних аварій.

землеробство

Бор є важливим елементом для росту рослин, що призвело до використання борної кислоти для внеску елемента. Однак занадто багато борної кислоти може завдати шкоди рослинам, особливо цитрусовим.

Протипоказання

Слід уникати використання борної кислоти на шкірі, що наносить шкіру, рану чи опік, що дозволяє всмоктувати її. Це токсична сполука всередині організму і в деяких випадках може викликати непритомність, судоми, спазми, тики на обличчі та низький кров'яний тиск.

Потрібно проконсультуватися з лікарем щодо застосування вагінальних капсул борної кислоти, оскільки було зазначено, що це може спричинити деформацію плода та зниження маси тіла дитини при народженні.

Також слід уникати розміщення борної кислоти, яка використовується як інсектицид, у місцях, недоступних для дітей, оскільки діти мають більшу сприйнятливість до токсичної дії борної кислоти, встановлюючи смертельну дозу в них від 2000 до 3000 мг. .

Список літератури

1. Шивер і Аткінс. (2008). Неорганічна хімія. (Четверте видання). Mc Graw Hill.
2. Вікіпедія. (2019). Борна кислота. Відновлено з: en.wikipedia.org
3. Національний центр інформації про біотехнології. (2019). Борна кислота. PubChem База даних. CID = 7628. Відновлено з: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Редактори Encyclopeedia Britannica. (28 березня 2019 р.). Борна кислота. Encyclopædia Britannica. Відновлено: britannica.com
5. Вібрація носія. (9 листопада 2018 р.). Приховані використання борної кислоти у вашому щоденному житті. Відновлено з: carriervibrating.com
6. Національний центр інформації про пестициди (sf). Борна кислота. Відновлено з: npic.orst.edu
7. Складання. (30 листопада 2017 р.). Борна кислота: властивості та використання цієї хімічної сполуки. Відновлено: acidos.info
8. Хлорид натрію. (2019). Борна кислота. Відновлено з: chlorurosodio.com
9. Іспанське товариство лікарняної фармації. (sf). Борна кислота. . Відновлено з: workgroups.sefh.es