BORNA KISELINA: KEMIJSKA STRUKTURA, SVOJSTVA, PRIPREMA, UPOTREBE - KEMIJA - 2025

Borne kiseline je anorganski spoj kemijske formule H ₃ BO ₃. Sastoji se od bijele ili bezbojne krutine. To je slaba kiselina koja u vodenoj otopini stvara pH, između 3,8 i 4,8. Slabo je topiv u hladnoj vodi i umjereno topiv u vrućoj vodi.

Bornu kiselinu je 1702. godine otkrio Wilhelm Homberg (1652-1713), koji je liječio boraks sumpornom kiselinom, dobivši otopinu ljekovitog djelovanja, koja je dobila ime Hombergova sedativna voda.

Čvrsti uzorak borne kiseline na satu. Izvor: Walkerma putem Wikipedije.

Međutim, također je napomenuto da je Homberg pripremao bornu kiselinu dodavanjem vode u boraks i zagrijavanjem otopine do isparavanja, ostavljajući kristale borne kiseline u sedimentu.

Ova kiselina je vrlo koristan spoj koji ima brojne primjene u industriji i medicini, a koristi se i kao insekticid, sredstvo za zaštitu drva, vatrootporno sredstvo i sastojak je pH puferske otopine.

Kemijska struktura

Molekula borne kiseline predstavljena modelom sfera i šipki. Izvor: Benjah-bmm27

Na gornjoj slici imamo stvarnu molekulu H ₃ BO ₃. Imajte na umu da se atomi vodika, predstavljeni bijelim sferama, ne vežu na središnji atom bora, kao što kemijska formula može sugerirati; već prema atomima kisika predstavljenim crvenim sferama.

Stoga je prikladnija formula, iako manje korištena, za bornu kiselinu B (OH) ₃, što ukazuje da je njena kiselost zbog H ⁺ iona oslobođenih iz njenih OH skupina. Molekula B (OH) ₃ ima trigonalnu ravninsku geometriju, a atom bora ima sp ² kemijsku hibridizaciju.

B (OH) ₃ je visoko kovalentna molekula, jer razlika u elektronegativnosti između atoma bora i kisika nije velika; pa su BO veze u osnovi kovalentne. Također imajte na umu da struktura ove molekule nalikuje struci spinnera. Hoće li se moći rotirati na vlastitoj osi na isti način?

kristali

Jedinica za kristal H3BO3. Izvor: Benjah-bmm27

Gornja slika prikazuje jediničnu ćeliju koja odgovara trikliničkoj kristalnoj strukturi borne kiseline koja pod određenim sintetskim uvjetima može usvojiti kompaktnu šesterokutnu strukturu. Imajte na umu da postoje četiri molekule po jedinici stanice i da su raspoređene u dva sloja, A i B, naizmjenično (ne nadolaze jedna na drugu).

Zbog simetrije i orijentacije B-OH veza, može se pretpostaviti da je B (OH) ₃ apolarni; međutim, postojanje intermolekularnih vodikovih veza mijenja priču. Svaka molekula B (OH) ₃ dat će ili primiti tri od ovih mostova, s ukupno šest interakcija dipol-dipol, kao što se vidi na slici ispod:

Kristalni slojevi H3BO3 promatrani s veće osi. Izvor: Benjah-bmm27

Imajte na umu da su ove vodikove veze međusobno usmjerene interakcije koje upravljaju kristalima borne kiseline i uspostavljaju obrasce ukrasnih aspekata; unutarnji prstenovi možda s dovoljno prostora da se ukupe nečistoće koje nisu u nedostatku kristala.

Ove vodikove veze, unatoč niskoj molekularnoj masi B (OH) ₃, održavaju njegov kristal dovoljno kohezivnim da mu je potrebna temperatura od 171 ° C da bi se rastopila. Nije poznato kakve bi efekte visoki pritisci (redoslijedom GPa) imali na molekularne slojeve B (OH) ₃.

Svojstva

imena

IUPAC: borna kiselina i borov trihidroksid. Ostali nazivi: ortoborna kiselina, borova kiselina, sassolit, borofaks i trihidroksiboran.

Molekulska masa

61,83 g / mol

Fizički izgled

Bistra, bezbojna, kristalno bijela kruta tvar. Također je dostupan u obliku granula ili kao bijeli prah. Blago kremast na dodir.

Miris

WC

Ukus

Malo gorko

Talište

170,9 ºC

Vrelište

300 ºC

Topnost u vodi

Umjereno topiv u hladnoj vodi i topiv u vrućoj vodi:

2,52 g / 100 ml (0 ° C)

27,50 g / 100 ml (100 ° C)

Borna kiselina je djelomično topljiva u vodi i ima tendenciju potonuća u njoj. Spomenuta topljivost ima tendenciju povećanja u prisutnosti kiselina, poput klorovodične, limunske i vinske.

Topljivost u ostalim otapalima

-Glicerol: 17,5% pri 25 ° C

-Etilen glikol: 18,5% pri 25 ° C

-Aceton: 0,6% pri 25 ° C

-Etil acetat: 1,5% pri 25 ° C

-Metanol: 172 g / L pri 25 ° C

-Etanol: 94,4 g / L pri 25 ° C

Koeficijent razdvajanja oktanol / voda

Log P = -0,29

Kiselost (pKa)

9.24. 12.4. 13.3. To su tri konstante njihovih disocijacija koje oslobađaju H ⁺ u vodi.

pH

3,8 - 4,8 (3,3% u vodenoj otopini)

5,1 (0,1 mola)

Tlak pare

1,6 10 ^-6 mmHg

Stabilnost

Stabilno u vodi

Raspad

Razgrađuje se kada se zagrijava iznad 100 ° C, formirajući borni anhidrid i vodu.

Reaktivnost

Kiselina oblici borne topljive soli monovalentnih kationa, na primjer: Na ₂ B ₄ O ₇.10H ₂ O i netopljive soli s dvovalentnim kationima, Cab ₄ O ₇ _ 6H ₂ O.

U vodenoj otopini stvara se kisela otopina, misleći da je to svojstvo posljedica oduzimanja OH ^- grupa iz vode. Borna kiselina klasificirana je kao slaba kiselina tipa Lewis.

Borna kiselina reagira s glicerolom i manitom, povećavajući kiselost vodenog medija. PKa je modificirana od 9,2 do 5 zbog stvaranja bor-manitol-kelata ^- koji oslobađa H ⁺.

priprema

Borna kiselina nalazi se u slobodnom stanju u vulkanskim emanacijama u regijama poput Toskane u Italiji, Ostrva Lipari i države Nevada, SAD. Nalazi se i u mineralima poput boraksa, boracita, uleksita i kolemanita.

Borna kiselina uglavnom se pripravlja reakcijom mineralnog boraksa (natrijev tetraborat dekahidrat) s mineralnim kiselinama, poput klorovodične kiseline, sumporne kiseline itd.

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

Priprema se i hidrolizom trihalida bora i diborana.

Borna kiselina pripravlja se iz kolemanita (Ca ₂ B ₆ O ₁₁ · 6 H ₂ O). Postupak se sastoji od obrade minerala sumpornom kiselinom radi otapanja spojeva bora.

Zatim se otopina u kojoj je prisutna borna kiselina odvoji od neotopljenih fragmenata. Otopina je obrađena sumporovodikom za taloženje nečistoća arsena i željeza. Supernatant se ohladi da se dobije talog borne kiseline i odvoji ga od suspenzije.

Prijave

U industriji

Borna kiselina koristi se u proizvodnji fiberglasa. Pomažući smanjiti talište povećava čvrstoću i učinkovitost tekstilnih stakloplastika - materijala koji se koristi za ojačavanje plastike koja se koristi u brodovima, industrijskim cjevovodima i računalnim pločama.

Borna kiselina sudjeluje u proizvodnji borosilikatnog stakla koje omogućava dobivanje čaše otporne na temperaturne promjene, koristi se u kuhinji domova, u staklenoj posudi u laboratorijima, fluorescentnim cijevima, optičkim vlaknima, LCD ekrani itd.

Koristi se u metalurškoj industriji za očvršćivanje i obradu čeličnih legura, kao i za promicanje metalne prevlake materijala.

Koristi se kao kemijska komponenta u hidrauličkom lomljenju (fracking): metoda koja se koristi u vađenju nafte i plina. Borna kiselina djeluje kao sredstvo protiv vatre u celuloznim materijalima, plastici i tekstilima koji su impregnirani bornom kiselinom kako bi povećali njihovu otpornost na vatru.

U medicini

Borna kiselina koristi se razrijeđena u ispiranju očiju. Želatinske kapsule borne kiseline koriste se za liječenje gljivičnih infekcija, posebno Candida albicans. Također se koristi u liječenju akni.

Borna kiselina prska se čarapama kako bi se spriječile infekcije stopala, poput atletskog stopala. Isto tako, otopine koje sadrže bornu kiselinu koriste se u liječenju vanjskog otitisa kod ljudi, kao i kod životinja.

Bočasta kiselina dodaje se u boce koje se koriste za prikupljanje urina, što sprečava bakterijsku kontaminaciju prije nego što se pregleda u dijagnostičkim laboratorijama.

Insekticid

Borna kiselina koristi se za kontrolu širenja insekata, poput žohara, termita, mrava itd. Žohare ne ubijaju odmah, jer najprije utječu na njihov probavni i živčani sustav, kao i uništavajući njihov egzoskelet.

Borna kiselina djeluje sporo, omogućujući insektima koji su ga progutali da dođe u kontakt s drugim insektima, šireći tako trovanje.

čuvanje

Borna kiselina koristi se za sprečavanje napada drva gljivicama i insektima, pa se koristi u tu svrhu u kombinaciji s etilen glikolom. Ovaj tretman je također učinkovit u suzbijanju mulja i algi.

PH pufer

Borna kiselina i njena konjugirana baza tvore puferski sustav pKa = 9,24, što ukazuje da je ovaj pufer najefikasniji kod alkalnog pH, što je neobično kod živih bića. Međutim, boratni pufer koristi se u regulaciji pH u bazenima.

Nuklearni reaktori

Borna kiselina ima sposobnost hvatanja toplinskih neutrona, što smanjuje mogućnost nekontrolirane nuklearne fisije koja može dovesti do nuklearne nesreće.

uzgoj

Bor je bitan element za rast biljaka, što je dovelo do korištenja borne kiseline za doprinos elementa. Međutim, previše borne kiseline može naškoditi biljkama, posebno agrumima.

kontraindikacije

Treba izbjegavati uporabu borne kiseline na koži koja potiče od kože, rana ili opekotina koja omogućuje njegovu apsorpciju. Ovo je toksičan spoj unutar tijela i u nekim slučajevima može izazvati nesvjesticu, napadaje, grčeve, tikove na licu i nizak krvni tlak.

Liječnika treba konzultirati o primjeni vaginalnih kapsula borne kiseline u trudnica, jer je naznačeno da može uzrokovati deformaciju fetusa i smanjenje tjelesne težine djeteta pri rođenju.

Treba također izbjegavati smještanje borne kiseline, koja se koristi kao insekticid, na mjesta koja su im nadohvat djece, jer djeca imaju veću osjetljivost na toksično djelovanje borne kiseline, utvrđujući im kobnu dozu od 2.000 do 3.000 mg.,

Reference

1. Shiver & Atkins. (2008). Neorganska kemija. (Četvrto izdanje). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Borna kiselina. Oporavilo sa: en.wikipedia.org
3. Nacionalni centar za biotehnološke informacije. (2019). Borna kiselina. PubChem baza podataka. CID = 7628. Oporavak od: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Urednici Encyclopaedia Britannica. (28. ožujka 2019.). Borna kiselina. Encyclopædia Britannica. Oporavilo od: britannica.com
5. Nosač vibrira. (9. studenog 2018.). Skrivene uporabe borne kiseline u vašem svakodnevnom životu. Oporavak od: carriervibrating.com
6. Nacionalni informativni centar za pesticide. (SF). Borna kiselina. Oporavak od: npic.orst.edu
7. Izrada. (30. studenog 2017.). Borna kiselina: svojstva i upotrebe ovog kemijskog spoja. Oporavak od: acidos.info
8. Klorid natrij. (2019). Borna kiselina. Oporavak od: chlorurosodio.com
9. Španjolsko društvo bolničke farmacije. (SF). Borna kiselina., Oporavak od: radne grupe.sefh.es