BORSYRA: KEMISK STRUKTUR, EGENSKAPER, BEREDNING, ANVÄNDNING - KEMI - 2026

Den borsyra är en oorganisk förening med den kemiska formeln H ₃ BO ₃ . Den består av ett vitt eller färglöst fast ämne. Det är en svag syra som i vattenlösning ger, beroende på dess koncentration, ett pH mellan 3,8 och 4,8. Det är dåligt lösligt i kallt vatten och måttligt lösligt i varmt vatten.

Borsyra upptäcktes 1702 av Wilhelm Homberg (1652-1713), som behandlade borax med svavelsyra och erhöll en lösning med medicinsk verkan som fick namnet på Hombergs lugnande vatten.

Fast prov av borsyra på klockglas. Källa: Walkerma via Wikipedia.

Det noteras emellertid också att Homberg framställde borsyran genom att tillsätta vatten till boraxen och upphetta lösningen till avdunstning, varigenom borsyrakristallerna lämnades i sedimentet.

Denna syra är en mycket användbar förening som har många tillämpningar inom industri och medicin, som också används som en insekticid, träskydd, brandhämmande medel och utgör en beståndsdel i en pH-buffertlösning.

Kemisk struktur

Borsyramolekyl representerad av en modell av sfärer och stänger. Källa: Benjah-bmm27

I den övre bilden har vi den faktiska molekylen av H ₃ BO ₃ . Observera att väteatomerna, representerade av vita sfärer, inte är bundna till den centrala boratom, vilket den kemiska formeln kan föreslå; utan snarare till syreatomerna, representerade av röda sfärer.

Således är en mer bekväm formel, även om den mindre används för borsyra, B (OH) ₃ , vilket indikerar att dess surhet beror på H ⁺ -jonerna frisatta från dess OH-grupper. B (OH) ₃ -molekylen har en trigonal plan geometri, med dess boratom med en sp ² kemisk hybridisering .

B (OH) ₃ är en mycket kovalent molekyl, eftersom elektronegativitetsskillnaden mellan boratom och syre inte är mycket stor; så BO-obligationer är i huvudsak kovalenta. Observera också att strukturen hos denna molekyl liknar strukturen hos en spinnare. Kan den rotera på sin egen axel på samma sätt?

kristaller

Enhetscell för H3BO3-kristallen. Källa: Benjah-bmm27

Den övre bilden visar enhetscellen som motsvarar den trikliniska kristallstrukturen för borsyra som under vissa syntetiska förhållanden kan anta den kompakta hexagonala strukturen. Observera att det finns fyra molekyler per enhetscell, och att de är arrangerade i två lager, A och B, alternerande (de är inte överlagrade en ovanpå den andra).

På grund av symmetri och orientering av B-OH-bindningarna kan det antas att B (OH) ₃ är apolär; men förekomsten av intermolekylära vätebindningar förändrar historien. Varje B (OH) _3- molekyl kommer att ge eller ta emot tre av dessa broar, med totalt sex dipol-dipol-interaktioner, sett på bilden nedan:

Kristallina skikt av H3BO3 observerades från en högre axel. Källa: Benjah-bmm27

Observera att dessa vätebindningar är riktningsinteraktioner som styr borsyrakristaller och fastställer mönster för prydnadsaspekter; inre ringar kanske med tillräckligt med utrymme för att täcka några föroreningar som inte finns i kristalldefekten.

Dessa vätebindningar, trots den låga molekylmassan av B (OH) ₃ , håller dess kristall tillräckligt sammanhängande att den behöver en temperatur på 171 ºC för att smälta. Det är okänt vilka effekter högt tryck (i ordning av GPa) skulle ha på molekylskikten i B (OH) ₃ .

Egenskaper

namn

IUPAC: borsyra och bor trihydrooxid. Andra namn: ortoborinsyra, boracinsyra, sassolit, borofax och trihydroxyborane.

Molmassa

61,83 g / mol

Fysiskt utseende

Klart, färglöst, kristallint vitt fast ämne. Det finns också som granulat eller som ett vitt pulver. Lite krämig vid beröring.

Odör

Toalett

Smak

Lite bitter

Smältpunkt

170,9 ºC

Kokpunkt

300 ºC

Vattenlöslighet

Måttligt lösligt i kallt vatten och lösligt i varmt vatten:

2,52 g / 100 ml (0 ºC)

27,50 g / 100 ml (100 ºC)

Borsyra är delvis löslig i vatten och tenderar att sjunka i den. Nämnda löslighet tenderar att öka i närvaro av syror, såsom saltsyra, citronsyra och vinsyra.

Löslighet i andra lösningsmedel

-Glycerol: 17,5% vid 25 ° C

-Etylenglykol: 18,5% vid 25 ° C

-Aceton: 0,6% vid 25 ° C

-Etylacetat: 1,5% vid 25 ° C

-Metanol: 172 g / L vid 25 ° C

-Etanol: 94,4 g / L vid 25 ° C

Fördelningskoefficient oktanol / vatten

Logg P = -0,29

Aciditet (pKa)

9,24. 12,4. 13,3. Dessa är de tre konstanterna i deras respektive dissociationer för att frigöra H ⁺ i vatten.

pH

3,8 - 4,8 (3,3% i vattenlösning)

5,1 (0,1 molar)

Ångtryck

1,6 10 ^-6 mmHg

Stabilitet

Stabil i vatten

Sönderfall

Den sönderdelas vid uppvärmning över 100 ° C och bildar borsyraanhydrid och vatten.

Reaktivitet

Borsyra former lösliga salter med monovalenta katjoner, till exempel: Na ₂ B ₄ O ₇ .10H ₂ O, och olösliga salter med tvåvärda katjoner, CaB ₄ O ₇ .6H ₂ O.

I vattenlösning som den producerar en sur lösning, tänker att denna egenskap var beror på subtraktion av OH ^- grupper från vatten. Borsyra klassificeras som en svag syra av Lewis-typen.

Borsyra reagerar med glycerol och mannitol, vilket ökar surheten hos det vattenhaltiga mediet. PKa modifieras från 9,2 till 5, på grund av bildningen av bor-mannitol-kelatet ^- som frisätter H ⁺ .

Förberedelse

Borsyra finns i ett fritt tillstånd i vulkanutstrålningar i regioner som Toscana i Italien, Lipariöarna och i delstaten Nevada, USA. Det finns också i mineraler som borax, boracit, ulexit och colemanit.

Borsyra framställs huvudsakligen genom reaktion av mineralborax (natriumtetraboratdekahydrat) med mineralsyror, såsom saltsyra, svavelsyra, etc.

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

Det framställs också genom hydrolys av bor trihalid och diboran.

Borsyra framställes från colemanit (Ca ₂ B ₆ O ₁₁ · 6 H ₂ O). Förfarandet består i att behandla mineralet med svavelsyra för att lösa upp borföreningarna.

Därefter separeras lösningen där borsyra är närvarande från de olösta fragmenten. Lösningen behandlas med vätesulfid för att fälla ut arsenik och järnföroreningar. Supernatanten kyls för att ge en borsyrautfällning och separera den från suspensionen.

tillämpningar

Inom industrin

Borsyra används vid tillverkning av glasfiber. Genom att hjälpa till att sänka smältpunkten ökar det styrkan och effektiviteten hos textilfiberglas - ett material som används för att förstärka plast som används i fartyg, industriella rörledningar och datorkretsar.

Borsyra deltar i tillverkningen av borosilikatglas, vilket gör det möjligt att erhålla ett glas som är motståndskraftigt mot temperaturförändringar, som kan användas i hushållets kök, i glas i laboratorier, lysrör, fiberoptik , LCD-skärmar, etc.

Det används i metallurgisk industri för att härda och behandla stållegeringar samt för att främja metallbeläggning av material.

Det används som en kemisk komponent i hydraulisk sprickbildning (fracking): en metod som används vid extraktion av olja och gas. Borsyra fungerar som ett brandhämmande medel i cellulosamaterial, plast och textilier som är impregnerade med borsyra för att öka deras motståndskraft mot eld.

Inom medicin

Borsyra används utspädd i ögontvätt. Borsyragelatinkapslar används för att behandla svampinfektioner, särskilt Candida albicans. Det har också använts för behandling av akne.

Borsyra strös på strumpor för att förhindra infektioner i foten, till exempel idrottsman. Likaså används lösningar som innehåller borsyra vid behandling av otitis externa hos människor såväl som hos djur.

Borsyra sätts till flaskorna som används för urinsamling, vilket förhindrar bakteriell kontaminering innan de undersöks i diagnostiska laboratorier.

Insekticid

Borsyra används för att kontrollera spridningen av insekter, såsom kackerlackor, termiter, myror, etc. Det dödar inte direkt kackerlackor, eftersom det först påverkar deras matsmältnings- och nervsystem, liksom förstör deras exoskelet.

Borsyra fungerar långsamt, vilket gör att insekter som har intagit den kommer i kontakt med andra insekter och därmed sprider förgiftning.

Bevarande

Borsyra används för att förhindra angrepp av trä av svampar och insekter, och används för detta ändamål tillsammans med etylenglykol. Denna behandling är också effektiv för att kontrollera slam och alger.

PH-buffert

Borsyra och dess konjugatbas bildar ett buffertsystem med pKa = 9,24, vilket indikerar att denna buffert är mest effektiv vid alkaliskt pH, vilket är ovanligt hos levande varelser. Boratbuffert används emellertid vid pH-reglering i simbassänger.

Kärnreaktorer

Borsyra har förmågan att fånga upp termiska neutroner, vilket minskar risken för okontrollerad kärnklyvning som kan leda till kärnkraftsolyckor.

jordbruk

Bor är ett viktigt element för växttillväxt, vilket ledde till att borsyra användes för elementets bidrag. Men för mycket borsyra kan skada växter, särskilt citrusfrukter.

Kontra

Användning av borsyra på denuded hud, sår eller bränna produkt som tillåter dess absorption bör undvikas. Detta är en giftig förening inuti kroppen och i vissa fall kan den orsaka besvämning, kramper, kramper, ansiktsbehandlingar och lågt blodtryck.

Läkaren bör konsulteras för användning av borsyra vaginala kapslar hos gravida kvinnor, eftersom det har indikerats att det kan orsaka fosterdeformation och en minskning av barnets kroppsvikt vid födseln.

Placeringen av borsyra, som används som en insekticid, på platser som ligger inom räckhåll för barn bör också undvikas, eftersom barn har en större mottaglighet för den toxiska verkan av borsyra, vilket fastställer den dödliga dosen i dem på 2 000 till 3 000 mg .

referenser

1. Shiver & Atkins. (2008). Oorganisk kemi . (Fjärde upplagan). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Borsyra. Återställd från: en.wikipedia.org
3. National Center for Biotechnology Information. (2019). Borsyra. PubChem-databas. CID = 7628. Återställd från: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Redaktörerna för Encyclopaedia Britannica. (28 mars 2019). Borsyra. Encyclopædia Britannica. Återställd från: britannica.com
5. Carrier Vibrating. (9 november 2018). De dolda användningarna av borsyra i ditt dagliga liv. Återställd från: carriervibrating.com
6. National Pesticide Information Center. (Sf). Borsyra. Återställd från: npic.orst.edu
7. Utarbeta. (30 november 2017). Borsyra: egenskaper och användning av denna kemiska förening. Återställd från: acidos.info
8. Kloridnatrium. (2019). Borsyra. Återställd från: chlorurosodio.com
9. Spanish Society of Hospital Pharmacy. (Sf). Borsyra. . Återställs från: workgroups.sefh.es