BORSYRE: KEMISK STRUKTUR, EGENSKABER, KLARGØRING, ANVENDELSER - KEMI - 2024

Den borsyre er en uorganisk forbindelse med den kemiske formel H ₃ BO ₃. Det består af et hvidt eller farveløst fast stof. Det er en svag syre, som i vandig opløsning producerer, afhængigt af dens koncentration, en pH på mellem 3,8 og 4,8. Det er dårligt opløseligt i koldt vand og moderat opløseligt i varmt vand.

Borsyre blev opdaget i 1702 af Wilhelm Homberg (1652-1713), som behandlede boraks med svovlsyre og fik en opløsning med medicinsk virkning, der fik navnet Hombergs beroligende vand.

Fast prøve af borsyre på ureglas. Kilde: Walkerma via Wikipedia.

Det bemærkes imidlertid også, at Homberg tilberedte borsyren ved at tilsætte vand til boraksen og opvarme opløsningen, indtil den blev fordampet, hvorved borinsyrekrystallerne blev efterladt i sedimentet.

Denne syre er en meget nyttig forbindelse, der har adskillige anvendelser inden for industrien og medicinen, og som også bruges som et insekticid, træbeskyttelse, brandhæmmer og er en bestanddel af en pH-pufferopløsning.

Kemisk struktur

Borsyremolekyle repræsenteret ved en model af kugler og stænger. Kilde: Benjah-bmm27

I det øverste billede har vi det faktiske molekyle af H ₃ BO ₃. Bemærk, at hydrogenatomerne, der er repræsenteret af hvide kugler, ikke er bundet til det centrale boratom, som den kemiske formel antyder; men snarere til iltatomerne repræsenteret af røde kugler.

Således er en mere bekvem formel, skønt den er mindre anvendt, til borsyre B (OH) ₃, hvilket indikerer, at dens surhedsgrad skyldes H ⁺ -ionerne frigivet fra dens OH-grupper. B (OH) ₃ -molekyle har en trigonal plan geometri, med dens bor atom med en sp ² kemisk hybridisering.

B (OH) ₃ er et stærkt kovalent molekyle, da elektronegativitetsforskellen mellem boratom og ilt ikke er særlig stor; så BO-obligationer er i det væsentlige kovalente. Bemærk også, at strukturen af ​​dette molekyle ligner strukturen for en spinder. Vil den være i stand til at rotere på sin egen akse på samme måde?

krystaller

Enhedscelle til H3BO3-krystallen. Kilde: Benjah-bmm27

Det øverste billede viser enhedscellen svarende til den tricliniske krystallinske struktur for borsyre, som under visse syntetiske betingelser kan indtage den kompakte hexagonale struktur. Bemærk, at der er fire molekyler pr. Celleenhed, og at de er arrangeret i to lag, A og B, skiftevis (de er ikke lagt oven på hinanden).

På grund af symmetrien og orienteringen af ​​B-OH-bindingerne kan det antages, at B (OH) ₃ er apolær; eksistensen af ​​intermolekylære brintbindinger ændrer dog historien. Hvert B (OH) _3- molekyle vil give eller modtage tre af disse broer med i alt seks dipol-dipol-interaktioner, som det ses på billedet herunder:

Krystallinske lag af H3BO3 observeret fra en højere akse. Kilde: Benjah-bmm27

Bemærk, at disse brintbindinger er de retningsbestemte interaktioner, der styrer borsyrekrystaller, og skaber mønstre for dekorative aspekter; indre ringe måske med tilstrækkelig plads til at okkludere nogle urenheder, der ikke er i krystaldefekten.

På trods af den lave molekylære masse af B (OH) ₃ holder disse hydrogenbindinger sin krystal tilstrækkelig sammenhængende til, at den har brug for en temperatur på 171 ºC for at smelte. Det er ukendt, hvilke effekter høje tryk (i størrelsesordenen GPa) ville have på de molekylære lag af B (OH) ₃.

Ejendomme

navne

IUPAC: borsyre og bor-trihydrooxid. Andre navne: orthoborinsyre, boracinsyre, sassolit, borofax og trihydroxyboran.

Molar masse

61,83 g / mol

Fysisk fremtoning

Klar, farveløs, krystallinsk hvidt fast stof. Det fås også som granulater eller som et hvidt pulver. Lidt cremet at røre ved.

Lugt

Toilet

Smag

Lidt bitter

Smeltepunkt

170,9 ºC

Kogepunkt

300 ºC

Vandopløselighed

Moderat opløseligt i koldt vand og opløseligt i varmt vand:

2,52 g / 100 ml (0 ºC)

27,50 g / 100 ml (100 ºC)

Borsyre er delvis opløselig i vand og har en tendens til at synke ned i den. Nævnte opløselighed har en tendens til at stige i tilstedeværelsen af ​​syrer, såsom saltsyre, citronsyre og vinsyre.

Opløselighed i andre opløsningsmidler

-Glycerol: 17,5% ved 25 ºC

-Ethylenglycol: 18,5% ved 25 ºC

-Aceton: 0,6% ved 25 ° C

-Ethylacetat: 1,5% ved 25 ° C

-Methanol: 172 g / l ved 25 ° C

-Ethanol: 94,4 g / l ved 25 ° C

Oktanol / vand-fordelingskoefficient

Log P = -0,29

Aciditet (pKa)

9.24. 12.4. 13.3. Dette er de tre konstanter i deres respektive dissociationer for at frigive H ⁺ i vand.

pH

3,8 - 4,8 (3,3% i vandig opløsning)

5,1 (0,1 molar)

Damptryk

1,6 ^10-6 mmHg

Stabilitet

Stabil i vand

nedbrydning

Det nedbrydes ved opvarmning til over 100 ºC og danner borsyreanhydrid og vand.

Reaktivitet

Borsyre former opløselige salte med monovalente kationer, for eksempel: Na ₂ B ₄ O ₇ · 10 ₂ O, og uopløselige salte med divalente kationer, CAB ₄ O ₇.6H ₂ O.

I vandig opløsning producerer det en sur opløsning, idet man tænker på, at denne egenskab skyldtes subtraktion af OH ^- grupper fra vand. Borsyre klassificeres som en svag syre af Lewis-typen.

Borsyre reagerer med glycerol og mannitol, hvilket øger surheden af ​​det vandige medium. PKa modificeres fra 9,2 til 5 på grund af dannelsen af ​​bor-mannitolchelatet ^- som frigiver H ⁺.

Forberedelse

Borsyre findes i en fri tilstand i vulkanudstråling i regioner som Toscana i Italien, Lipari-øerne og i staten Nevada, USA. Det findes også i mineraler som boraks, boracit, ulexit og colemanit.

Borsyre fremstilles hovedsageligt ved omsætning af mineralboraxen (natriumtetraboratdekahydrat) med mineralsyrer, såsom saltsyre, svovlsyre osv.

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

Det fremstilles også ved hydrolyse af bor-trihalid og diboran.

Borsyre fremstilles ud fra colemanit (Ca ₂ B ₆ O ₁₁ · 6 H ₂ O). Proceduren består i at behandle mineralet med svovlsyre for at opløse borforbindelserne.

Derefter separeres opløsningen, hvor borsyre er til stede, fra de uopløste fragmenter. Opløsningen behandles med hydrogensulfid for at udfælde arsen- og jernurenheder. Supernatanten afkøles til frembringelse af et borsyrepræcipitat og adskiller det fra suspensionen.

Applikationer

I branchen

Borsyre bruges til fremstilling af glasfiber. Ved at hjælpe med at sænke smeltepunktet øger det styrken og effektiviteten af ​​tekstilfiberglas - et materiale, der bruges til at forstærke plast brugt i skibe, industrielle rørsystemer og computerkredsløbskort.

Borsyre deltager i fremstillingen af ​​borosilikatglas, som tillader opnåelse af et glas, der er modstandsdygtigt over for temperaturændringer, der kan bruges i køkkenet til hjemmet, i glasvarer i laboratorier, lysstofrør, fiberoptik, LCD-skærme osv.

Det bruges i den metallurgiske industri til at hærde og behandle stållegeringer samt til at fremme den metalliske belægning af materialer.

Det bruges som en kemisk komponent i hydraulisk brud (fracking): en metode, der anvendes til olie- og gasekstraktion. Borsyre fungerer som et brandhæmmende middel i cellulosematerialer, plast og tekstiler, der er imprægneret med borsyre for at øge deres brandbestandighed.

I medicin

Borsyre bruges fortyndet i øjenvask. Borsyregelatinekapsler bruges til behandling af svampeinfektioner, især Candida albicans. Det er også blevet brugt til behandling af acne.

Borsyre drysses på sokker for at forhindre fodinfektioner, fx atletens fod. Ligeledes anvendes opløsninger indeholdende borsyre til behandling af otitis ekstern hos mennesker såvel som hos dyr.

Borsyre sættes til de flasker, der bruges til urinopsamling, hvilket forhindrer bakterieforurening, inden de undersøges i diagnostiske laboratorier.

insektmiddel

Borsyre bruges til at kontrollere spredning af insekter, såsom kakerlakker, termitter, myrer osv. Det dræber ikke øjeblikke Kakerlakker, da det først påvirker deres fordøjelses- og nervesystemer samt ødelægger deres eksoskelet.

Borsyre fungerer langsomt, så insekter, der har indtaget den, kommer i kontakt med andre insekter og således spreder forgiftning.

Bevarelse

Borsyre bruges til at forhindre angreb af træ fra svampe og insekter, der bruges til dette formål i forbindelse med ethylenglycol. Denne behandling er også effektiv til bekæmpelse af silt og alger.

PH-buffer

Borsyre og dens konjugatbase danner et puffersystem på pKa = 9,24, hvilket indikerer, at denne puffer er mest effektiv ved alkalisk pH, hvilket ikke er almindeligt i levende væsener. Imidlertid anvendes boratbuffer i pH-regulering i svømmebassiner.

Atomreaktorer

Borsyre har evnen til at fange termiske neutroner, hvilket reducerer muligheden for ukontrolleret nuklear fission, der kan føre til nukleare ulykker.

landbrug

Bor er et vigtigt element i plantevækst, hvilket førte til brugen af ​​borsyre til elementets bidrag. For meget borsyre kan dog skade planter, især citrusfrugter.

Kontraindikationer

Brug af borsyre på denuded hud, sår eller forbrænding produkt, der tillader dets absorption bør undgås. Dette er en giftig forbindelse inde i kroppen, og i nogle tilfælde kan det forårsage besvimelse, krampeanfald, spasmer, ansigtstryk og lavt blodtryk.

Lægen bør konsulteres for brug af vaginalkapsler i borsyre hos gravide, da det er blevet indikeret, at det kan forårsage føtal deformation og et fald i barnets kropsvægt ved fødslen.

Placeringen af ​​borsyre, der bruges som et insekticid, steder inden for rækkevidde af børn, bør også undgås, da børn har en større følsomhed for den giftige virkning af borsyre, idet den dødelige dosis i dem fastlægges på 2.000 til 3.000 mg.

Referencer

1. Shiver & Atkins. (2008). Uorganisk kemi. (Fjerde udgave). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Borsyre. Gendannet fra: en.wikipedia.org
3. National Center for Biotechnology Information. (2019). Borsyre. PubChem-database. CID = 7628. Gendannes fra: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Redaktørerne af Encyclopaedia Britannica. (28. marts, 2019). Borsyre. Encyclopædia Britannica. Gendannes fra: britannica.com
5. Carrier Vibrerende. (9. november 2018). De skjulte anvendelser af borsyre i dit daglige liv. Gendannes fra: carriervibrating.com
6. National Pesticid Information Center. (Sf). Borsyre. Gendannes fra: npic.orst.edu
7. Udarbejdelse. (30. november 2017). Borsyre: egenskaber og anvendelser af denne kemiske forbindelse. Gendannes fra: acidos.info
8. Chloridnatrium. (2019). Borsyre. Gendannes fra: chlorurosodio.com
9. Spanish Society of Hospital Pharmacy. (Sf). Borsyre.. Gendannes fra: workgroups.sefh.es