Structure chimique d'acide borique, propriétés, préparation, utilisations

Il acide borique C'est un composé inorganique dont la formule chimique est H₃Bêle₃. Il se compose d'un solide blanc ou incolore. C'est un acide faible qui produit dans une solution aqueuse, en fonction de sa concentration, un pH entre 3,8 et 4,8. Il est peu soluble dans l'eau chaude froide et modérément soluble.

L'acide borique a été découvert en 1702 par Wilhelm Man.

Échantillon solide d'acide borique sur le verre d'horloge. Source: Walkerma via Wikipedia.

Cependant, il est également souligné que Boerg a préparé l'acide borique en ajoutant de l'eau au borax et en chauffant la solution pour l'évaporer, laissant ainsi dans les sédiments les cristaux d'acide cryal.

Cet acide est un composé très utile qui possède de nombreuses applications dans l'industrie et la médecine, également utilisés comme insecticide, préservation du bois, incendie et constituant une solution d'amortissement de pH.

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Structure chimique

Molécule d'acide borique représenté par un modèle de sphères et de barres. Source: Benjah-Bmm27 [domaine public]

Dans l'image supérieure, nous avons la molécule elle-même de H₃Bêle₃. Notez que les atomes d'hydrogène, représentés par des sphères blanches, ne sont pas liées à l'atome du bore central, comme cela pourrait suggérer la formule chimique; mais plutôt aux atomes d'oxygène, représentés par des sphères rouges.

Ainsi, une formule plus pratique, bien que moins utilisée, pour l'acide borique est B (OH)₃, indiquant que leur acidité est due aux ions⁺ Libéré de leurs groupes OH. Molecule B (OH)₃ Il a une géométrie plate trigonale, avec son atome de bore ayant une hybridation chimique SP².

Le b (oh)₃ Il s'agit d'une molécule élevée covalente, car la différence d'électronégativité entre l'atome de bore et l'oxygène n'est pas très grande; Ainsi, les liens B-O sont essentiellement covalents. Notez que la structure de cette molécule ressemble à celle d'un spinner. Puis-je allumer votre propre axe de la même manière?

Cristaux

Cellule unitaire pour le cristal H3BO3. Source: Benjah-Bmm27 [domaine public]

L'image supérieure montre la cellule unitaire correspondant à la structure cristalline du tricyclage pour l'acide borique qui, dans certaines conditions de synthèse, peut adopter la structure hexagonale compacte. Notez qu'il y a quatre molécules par cellule unitaire, et qui sont ordonnées en deux couches, A et B, alternées (elles ne sont pas superposées les unes sur les autres).

En raison de la symétrie et de la direction des liens B-OH, on peut supposer que B (OH)₃ C'est apolaire; Cependant, l'existence de ponts hydrogène intermoléculaires change d'histoire. Chaque molécule b (oh)₃ pour donner ou recevoir trois de ces ponts, avec un total de six interactions dipol-dipolo, telles que celles observées dans l'image ci-dessous:

Peut vous servir: terpenos Couches cristallines de H3BO3 observées à partir d'un axe supérieur. Source: Benjah-Bmm27 [domaine public]

Notez que ces ponts d'hydrogène sont les interactions directionnelles qui régissent les cristaux d'acide borique et établissent des schémas d'aspects ornementaux; Anneaux internes peut-être avec suffisamment d'espace pour occlus certaines impuretés qui ne sont pas en défauts cristallins.

Ces ponts d'hydrogène, malgré la faible masse moléculaire de B (OH)₃, Ils gardent leur verre suffisamment cohérent pour qu'il ait besoin d'une température de 171 ºC pour fondre. On ne sait pas quels effets auraient des pressions élevées (dans l'ordre du GPA) sur les couches moléculaires de B (OH)₃.

Propriétés

Des noms

IUPAC: acide borique et trihydrooxydobor. Autres noms: acide orthoborique, acide borratique, sassolite, borofax et trihydroxiborano.

Masse molaire

61,83 g / mol

Apparence physique

Cristallin, incolore et transparent blanc blanc. Il est également réalisé sous forme de granules ou sous forme de poussière blanche. Un peu onctueux à toucher.

Odeur

Toilettes

Saveur

Légèrement amer

Point de fusion

170,9 ºC

Point d'ébullition

300 ºC

Solubilité dans l'eau

Modérément soluble dans l'eau froide et soluble dans l'eau chaude:

2,52 g / 100 ml (0 ºC)

27,50 g / 100 ml (100 ºC)

L'acide borique est partiellement soluble dans l'eau et a tendance à y couler. Cette solubilité a tendance à augmenter en présence d'acides, comme le chlorhydrique, le citrique et le tartrique.

Solubilité dans d'autres solvants

-Glycérol: 17,5% à 25 ° C

-Éthylène glycol: 18,5% à 25 ° C

-Acétone: 0,6% à 25 ° C

-Acétate d'éthyle: 1,5% à 25 ° C

-Méthanol: 172 g / L a 25 ºC

-Ethanol: 94,4 g / L A 25 ºC

Coefficient de partition octanol / eau

Journal p = -0,29

Acidité (PKA)

9.24. 12.4. 13.3. Ce sont les trois constantes de leurs dissociations respectives pour libérer H⁺ Dans l'eau.

pH

3,8 - 4,8 (3,3% en solution aqueuse)

5.1 (0,1 molaire)

La pression de vapeur

1,6 · 10^-6 MMHG

La stabilité

Stable dans l'eau

Décomposition

Il se décompose lorsqu'il est chauffé au-dessus de 100 ºC, formant de l'anhydride borique et de l'eau.

Réactivité

L'acide borique forme des sels solubles avec des cations monovalentes, par exemple: Na₂B₄SOIT₇.10h₂Ou, et des sels insolubles avec des cations divalents, Cab₄SOIT₇.6h₂SOIT.

En solution aqueuse, il produit une solution acide, pensant que cette propriété était due à la soustraction des groupes OH^- de l'eau. L'acide borique est qualifié comme un acide faible du type Lewis.

L'acide borique réagit avec le glycérol et le mannitol, augmentant l'acidité de l'environnement aqueux. La PKA est modifiée de 9,2 à 5, en raison de la formation de boro-manitol quelato [BC₆H₈SOIT₂(OH)₂]]^-, qui libère h⁺.

préparation

L'acide borique est en état libre dans les émanations volcaniques dans des régions telles que la Toscane d'Italie, les îles Lipari et dans l'État du Nevada, États-Unis. Il se trouve également dans des minéraux tels que Borax, Boracita, Ulexita et Colemanita.

Peut vous servir: halogènes

L'acide borique est principalement préparé par la réaction du minéral borax (sodium sodium tétraboré) avec des acides minéraux, tels que l'acide chlorhydrique, l'acide sulfurique, etc.

N / A₂B₄SOIT₉· 10h₂O + hcl => 4 h₃Bêle₃  +  2 NaCl +5 H₂SOIT

Il est également préparé par l'hydrolyse de Boro et DiBorano Trihaluro.

L'acide borique est préparé à partir de Collemanite (CA₂B₆SOIT_onze· 6 h₂SOIT). La procédure consiste dans le traitement des minéraux avec de l'acide sulfurique pour dissoudre les composés de bore.

Ensuite, la solution où l'acide borique des fragments non liés est présent est séparé. La solution de sulfure d'hydrogène est traitée pour précipiter les impuretés de l'arsenic et du fer. Le surnageant est refroidi pour produire un précipité d'acide borique et le séparer de la suspension.

Applications

Dans l'industrie

L'acide borique est utilisé dans l'élaboration en fibre de verre. En contribuant à la réduction du point de fusion, il augmente la résistance et l'efficacité de la fibre de verre textile: Matériau utilisé pour renforcer le plastique utilisé dans les navires, les tuyaux industriels et les plaques de circuits informatiques.

L'acide borique participe à la fabrication de verre borosilisé, ce qui permet d'obtenir un verre résistant au verre, utilisable dans la cuisine domestique, dans le matériau en verre des laboratoires, des tubes fluorescents, de la fibre optique, des écrans LCD, etc.

Il est utilisé dans l'industrie métallurgique pour durcir et traiter les alliages en acier, ainsi que pour favoriser la doublure métallique des matériaux.

Il est utilisé comme composant chimique en fracturation hydraulique (fracturation): méthode utilisée dans l'extraction pétrolière et gazière. L'acide borique agit comme un ignifuge dans les matériaux de cellulose, les plastiques et les textiles imprégnés d'acide borique pour augmenter leur résistance au feu.

En médecine

L'acide borique est utilisé dilué dans le lavage des yeux. Les capsules de gélatine à l'acide borique sont utilisées pour le traitement des infections fongiques, en particulier Candida albicans. Il a également été utilisé dans le traitement de l'acné.

L'acide borique est saupoudré dans des chaussettes pour éviter les infections des pieds, comme le pied de l'athlète. De même, les solutions contenant de l'acide borique sont utilisées dans le traitement de l'otite externe chez l'homme, ainsi que chez les animaux.

L'acide borique est ajouté dans les bouteilles utilisées pour la collecte d'urine, ce qui empêche la contamination bactérienne avant d'être examinée dans les laboratoires de diagnostic.

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Insecticide

L'acide borique est utilisé dans le contrôle de la prolifération des insectes, comme les cafards, les termites, les fourmis, etc. Les cafards ne tuent pas instantanément, car il affecte d'abord ses systèmes digestifs et nerveux, en plus de détruire son exosquelette.

L'acide borique exerce lentement son action, permettant aux insectes qui l'ont ingéré pour entrer en contact avec d'autres insectes, répartissant ainsi l'empoisonnement.

Préservation

L'acide borique est utilisé pour empêcher l'attaque du bois par des champignons et des insectes, en utilisant à cet effet en conjonction avec l'éthylène glycol. Ce traitement est également efficace pour contrôler le limon et les algues.

Amortisseur de pH

L'acide borique et sa base conjuguée forment un système d'amortissement PKA = 9,24, ce qui indique que cet amortisseur a sa plus grande efficacité au pH alcalin, qui ne sont pas habituels dans les êtres vivants. Cependant, l'amortisseur borato est utilisé dans la régulation du pH dans les piscines.

Réacteurs nucléaires

L'acide borique a la capacité de capturer les neutrons thermiques, ce qui réduit la possibilité d'une fission nucléaire non contrôlée qui peut produire des accidents nucléaires.

Agriculture

Le boro est un élément essentiel pour la croissance des plantes, ce qui a induit l'utilisation de l'acide borique pour la contribution de l'élément. Cependant, en excès d'acide borique peut endommager les plantes, en particulier les agrumes.

Contre-indications

L'utilisation d'acide borique sur le produit de la peau, de la blessure ou de la brûlure dénudé qui permet à l'absorption de la même chose doit être évité. Il s'agit d'un composé toxique à l'intérieur du corps et dans certains cas, il peut provoquer des évanouissements, des convulsions, des spasmes, des tics faciaux et une hypotension artérielle.

Le médecin doit être consulté pour l'utilisation de capsules vaginales d'acide borique chez les femmes enceintes, car il a été souligné que les déformations fœtales et une diminution du poids corporel de l'enfant à la naissance pouvaient produire à la naissance.

Le placement de l'acide borique, utilisé comme insecticide, dans des endroits accessibles aux enfants, car les enfants ont une plus grande sensibilité à l'action toxique de l'acide borique, ce qui leur est une dose mortelle en 2.000 à 3.000 mg.

Les références

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