BORNA KISLINA: KEMIČNA ZGRADBA, LASTNOSTI, PRIPRAVA, UPORABE - KEMIJA - 2026

Borova kislina anorganska spojina s kemijsko formulo H ₃ BO ₃ . Sestavljen je iz bele ali brezbarvne trdne snovi. To je šibka kislina, ki v vodni raztopini proizvede pH med 3,8 in 4,8. Slabo topen je v hladni vodi in zmerno topen v vroči vodi.

Borno kislino je leta 1702 odkril Wilhelm Homberg (1652-1713), ki je zdravil boraks z žveplovo kislino, pri čemer je dobil raztopino z zdravilnim delovanjem, ki je dobila ime Hombergova sedativna voda.

Trden vzorec borove kisline na urnem steklu. Vir: Walkerma prek Wikipedije.

Opozoriti pa je treba tudi, da je Homberg borno kislino pripravil z dodajanjem vode v boraks in segreval raztopino do izhlapevanja, s čimer je pustil kristale borove kisline v usedlini.

Ta kislina je zelo uporabna spojina, ki ima številne namene v industriji in medicini, uporablja pa se tudi kot insekticid, sredstvo za zaščito lesa, zaviralec ognja in je sestavina pH-puferne raztopine.

Kemična zgradba

Molekula borove kisline, ki jo predstavlja model kroglic in palic. Vir: Benjah-bmm27

Na zgornji sliki imamo dejansko molekulo H ₃ BO ₃ . Upoštevajte, da atomi vodika, predstavljeni z belimi kroglami, niso vezani na osrednji atom bora, kot bi lahko nakazovala kemijska formula; temveč do atomov kisika, ki jih predstavljajo rdeče krogle.

Zato je bolj primerna formula za borovo kislino B (OH) ₃ , čeprav je manj uporabljena, kar kaže, da je njena kislost posledica ionov H ^{+, ki se} sproščajo iz njegovih OH skupin. B (OH) ₃ molekula ima trigonalno ravnino geometrijo, s svojo borovim atomom, ki ima sp ² kemično hibridizacijo .

B (OH) ₃ je visoko kovalentna molekula, saj razlika v elektronegativnosti med borovim atomom in kisikom ni zelo velika; zato so vezi BO v bistvu kovalentne. Upoštevajte tudi, da struktura te molekule spominja na strugo. Se bo lahko na enak način vrtel na svoji osi?

Kristali

Enota za kristal H3BO3. Vir: Benjah-bmm27

Zgornja slika prikazuje enotno celico, ki ustreza triklinični kristalni strukturi borove kisline, ki lahko pod določenimi sintetičnimi pogoji prevzame kompaktno šesterokotno strukturo. Upoštevajte, da obstajajo štiri molekule na enoto celice in da so razporejene v dveh plasteh, A in B, ki se medsebojno izmenjujeta (med seboj ne nalegata ena nad drugo).

Zaradi simetrije in orientacije vezi B-OH lahko sklepamo, da je B (OH) ₃ apolarni; vendar obstoj medmolekulskih vodikovih vezi spreminja zgodbo. Vsaka molekula B (OH) ₃ bo dala ali prejela tri od teh mostov s skupno šestimi dipol-dipolnimi interakcijami, kot je prikazano na spodnji sliki:

Kristalne plasti H3BO3, opažene z višje osi. Vir: Benjah-bmm27

Upoštevajte, da so te vodikove vezi usmerjene interakcije, ki upravljajo kristale borove kisline, in vzpostavljajo vzorce okrasnih vidikov; notranji obroči, morda z dovolj prostora, da lahko vkrijejo nekaj nečistoč, razen okvar s kristali.

Kljub nizki molekulski masi B (OH) ₃ te vodikove vezi ohranjajo njegov kristal dovolj koheziven, da potrebuje talno temperaturo 171 ° C. Ni znano, kakšne učinke bi imeli visoki pritiski (v vrstnem redu GPa) na molekularne plasti B (OH) ₃ .

Lastnosti

Imena

IUPAC: borova kislina in borov trihidroksid. Druga imena: ortoborna kislina, borakova kislina, sassolit, borofaks in trihidroksiboran.

Molarna masa

61,83 g / mol

Fizični videz

Bistra, brezbarvna, kristalno bela trdna snov. Na voljo je tudi v obliki zrnc ali kot bel prah. Rahlo kremna na otip.

Neprijeten vonj

WC

Okus

Rahlo grenak

Tališče

170,9 ºC

Vrelišče

300 ° C

Topnost v vodi

Zmerno topen v hladni vodi in topen v vroči vodi:

2,52 g / 100 ml (0 ° C)

27,50 g / 100 ml (100 ° C)

Borna kislina je delno topna v vodi in se v njej ponavadi potopi. Omenjena topnost se povečuje v prisotnosti kislin, kot so klorovodikova, citronska in vinska.

Topnost v drugih topilih

-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

Porazdelitveni koeficient oktanol / voda

Dnevnik P = -0,29

Kislost (pKa)

9.24. 12.4. 13.3. To so tri konstante njihovih disociacij, da se H ⁺ sprosti v vodi.

pH

3,8 - 4,8 (3,3% v vodni raztopini)

5,1 (0,1 mola)

Parni tlak

1,6 10 ^-6 mmHg

Stabilnost

Stabilno v vodi

Razgradnja

Pri segrevanju nad 100 ° C se razgradi in tvori anhidrid bora in vode.

Reaktivnost

Borna kislina tvori topne soli z monovalentnimi kationi, na primer: Na ₂ B ₄ O ₇ .10H ₂ O, netopne soli pa z dvovalentnimi kationi, CaB ₄ O ₇ .6H ₂ O.

V vodni raztopini nastane kisla raztopina, misleč, da je ta lastnost posledica odvzema OH ^- skupin iz vode. Borna kislina je razvrščena kot šibka kislina tipa Lewis.

Borna kislina reagira z glicerolom in manitom, povečuje kislost vodnega medija. PKa se spremeni z 9,2 na 5 zaradi tvorbe boro-manitol-kelata ^- , ki sprošča H ⁺ .

Priprava

Borna kislina je v prostem stanju v vulkanskih izsekih v regijah, kot so Toskana v Italiji, Lipari in v zvezni državi Nevada, ZDA. Najdemo ga tudi v mineralih, kot so boraks, boracit, uleksit in kolemanit.

Borna kislina se v glavnem pripravi z reakcijo mineralnega boraksa (natrijev tetraborat dekahidrat) z mineralnimi kislinami, kot so klorovodikova kislina, žveplova kislina itd.

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

Pripravimo ga tudi s hidrolizo borovega trihalida in diborana.

Borna kislina je pripravljena iz kolemanita (Ca ₂ B ₆ O ₁₁ · 6 H ₂ O). Postopek obsega obdelavo minerala z žveplovo kislino za raztapljanje borovih spojin.

Nato raztopino, v kateri je borna kislina, ločimo od neraztopljenih fragmentov. Raztopino obdelamo z vodikovim sulfidom, da oborimo arzen in železove nečistoče. Supernatant ohladimo, da dobimo oborino borove kisline in jo ločimo od suspenzije.

Prijave

V industriji

Borna kislina se uporablja pri izdelavi steklenih vlaken. S pomočjo zmanjšanja tališča povečuje trdnost in učinkovitost tekstilnih steklenih vlaken - materiala, ki se uporablja za ojačanje plastike, ki se uporablja na ladjah, industrijskih cevovodih in računalniških ploščah.

Borna kislina sodeluje pri izdelavi borosilikatnega stekla, ki omogoča pridobivanje stekla, odpornega proti temperaturnim spremembam, uporabnega v kuhinji domov, v steklovini v laboratorijih, fluorescenčnih ceveh, optičnih vlaken , LCD zasloni itd.

Uporablja se v metalurški industriji za utrjevanje in obdelavo jeklenih zlitin, pa tudi za promocijo kovinske prevleke materialov.

Uporablja se kot kemična sestavina pri hidravličnem lomljenju (fracking): metoda, ki se uporablja pri črpanju nafte in plina. Borna kislina deluje kot zaviralec ognja v celuloznih materialih, plastiki in tekstilu, ki je impregniran z borovo kislino, da poveča njihovo odpornost proti ognju.

V medicini

Borna kislina se uporablja razredčena pri izpiranju oči. Želatinske kapsule borove kisline se uporabljajo za zdravljenje glivičnih okužb, zlasti Candida albicans. Uporabljali so ga tudi pri zdravljenju aken.

Borna kislina se posipa po nogavicah, da prepreči okužbe stopal, na primer športnikovo stopalo. Tudi raztopine, ki vsebujejo borovo kislino, se uporabljajo pri zdravljenju zunanjega otitisa pri ljudeh, pa tudi pri živalih.

V steklenice, ki se uporabljajo za odvzem urina, se doda borova kislina, ki prepreči bakterijsko kontaminacijo, preden jo pregledajo v diagnostičnih laboratorijih.

Insekticid

Borna kislina se uporablja za nadzor širjenja žuželk, kot so ščurki, termiti, mravlje itd. Ščurke takoj ne ubijejo, saj najprej prizadenejo njihov prebavni in živčni sistem, pa tudi uničijo njihov eksoskelet.

Borna kislina deluje počasi, kar omogoča, da žuželke, ki so jo zaužile, pridejo v stik z drugimi žuželkami in tako širijo zastrupitve.

Ohranjanje

Borna kislina se uporablja za preprečevanje napada lesa, ki ga glive in žuželke uporabljajo v ta namen v povezavi z etilen glikolom. To zdravljenje je učinkovito tudi pri zatiranju blata in alg.

PH pufer

Borna kislina in njena konjugirana baza tvorita puferski sistem pKa = 9,24, kar kaže, da je ta pufer najbolj učinkovit pri alkalnem pH, kar pri živih bitjih ni običajno. Vendar se boratni pufer uporablja pri uravnavanju pH v bazenih.

Jedrski reaktorji

Borna kislina ima sposobnost zajemanja toplotnih nevtronov, kar zmanjšuje možnost nenadzorovanega jedrskega cepljenja, ki lahko privede do jedrskih nesreč.

kmetovanje

Bor je bistven element za rast rastlin, kar je povzročilo uporabo borove kisline za prispevek elementa. Vendar pa preveč borove kisline lahko škoduje rastlinam, zlasti agrumom.

Kontraindikacije

Izogibati se je treba uporabi borove kisline na koži, rani ali opeklinah, ki omogoča njeno absorpcijo. To je strupena spojina v telesu in v nekaterih primerih lahko povzroči omedlevico, krče, krče, obrazne tike in nizek krvni tlak.

Za uporabo vaginalnih kapsul borove kisline pri nosečnicah se je treba posvetovati z zdravnikom, saj je bilo ugotovljeno, da lahko povzroči deformacijo ploda in zmanjšanje telesne teže otroka ob rojstvu.

Izogibati se je treba tudi namestitvi borove kisline, ki se uporablja kot insekticid, na mesta, ki so nedosegljiva otrokom, saj imajo otroci večjo dovzetnost za toksično delovanje borove kisline, pri čemer se v njih ugotovi smrtni odmerek od 2.000 do 3.000 mg .

Reference

1. Shiver & Atkins. (2008). Anorganska kemija. (Četrta izdaja). Mc Graw Hill.
2. Wikipedija. (2019). Borova kislina. Pridobljeno: en.wikipedia.org
3. Nacionalni center za informacije o biotehnologiji. (2019). Borova kislina. Baza podatkov PubChem. CID = 7628. Pridobljeno: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Uredniki Encyclopeedia Britannica. (28. marec 2019). Borova kislina. Encyclopædia Britannica. Pridobljeno: britannica.com
5. Nosilec vibrira. (9. november 2018). Skrite uporabe borove kisline v vašem vsakdanjem življenju. Pridobljeno od: carriervibrating.com
6. Nacionalni informacijski center za pesticide (sf). Borova kislina. Pridobljeno: npic.orst.edu
7. Osnutek. (30. november 2017). Borna kislina: lastnosti in uporabe te kemične spojine. Pridobljeno: acidos.info
8. Klorid natrij. (2019). Borova kislina. Pridobljeno: chlorurosodio.com
9. Špansko društvo bolnišnične farmacije. (sf). Borova kislina. . Pridobljeno: delovne skupine.sefh.es