BOORIHAPPO: KEMIALLINEN RAKENNE, OMINAISUUDET, VALMISTELU, KÄYTTÖ - KEMIA - 2026

Boorihappo on epäorgaaninen yhdiste, jonka kemiallinen kaava on H ₃ BO ₃. Se koostuu valkoisesta tai värittömästä kiinteästä aineesta. Se on heikko happo, joka vesipitoisessa liuoksessa tuottaa pitoisuudestaan ​​riippuen pH: n 3,8 - 4,8. Se liukenee huonosti kylmään veteen ja kohtuullisesti liukenee kuumaan veteen.

Boorihapon löysi vuonna 1702 Wilhelm Homberg (1652-1713), joka käsitteli booraksia rikkihapolla saaden lääkevaikutteisen liuoksen, joka sai nimensä Hombergin rauhoittava vesi.

Kiinteä boorihapon näyte kellolasille. Lähde: Walkerma Wikipedian kautta.

On kuitenkin myös huomattava, että Homberg valmisti boorihapon lisäämällä vettä booraksiin ja kuumentamalla liuosta haihtumiseen, jolloin boorihappokiteet jätettiin sedimenttiin.

Tämä happo on erittäin hyödyllinen yhdiste, jolla on lukuisia sovelluksia teollisuudessa ja lääketieteessä, ja sitä käytetään myös hyönteismyrkkynä, puunsuoja-aineena, palonestoaineena ja se on pH-puskuriliuoksen aineosa.

Kemiallinen rakenne

Boorihappomolekyyli, jota edustaa pallojen ja tankojen malli. Lähde: Benjah-bmm27

Yläkuvassa meillä on todellinen H ₃ BO ₃ -molekyyli. Huomaa, että vetyatomit, joita edustavat valkoiset pallot, eivät ole sitoutuneet keskimääräiseen booriatomiin, kuten kemiallinen kaava saattaa viitata; vaan pikemminkin happiatomeihin, joita edustavat punaiset pallot.

Siten, boorihapon helpompi kaava, vaikka sitä käytetään vähemmän, on B (OH) ₃, mikä osoittaa, että sen happamuus johtuu H ⁺ -ioneista, jotka vapautuvat sen OH-ryhmistä. B (OH) ₃ -molekyyli on trigonaalinen tasogeometria, jossa sen booriatomin, jonka sp ² kemiallista hybridisaation.

B (OH) ₃ on erittäin kovalenttinen molekyyli, koska booriatomin ja hapen elektronegatiivisuusero ei ole kovin suuri; joten BO-sidokset ovat olennaisesti kovalentteja. Huomaa myös, että tämän molekyylin rakenne muistuttaa kehruun rakennetta. Pystyykö se pyörimään omalla akselillaan samalla tavalla?

kiteet

Yksikkökenno H3BO3-kristallille. Lähde: Benjah-bmm27

Yläkuvassa on boorihapon trikliinistä kiteistä rakennetta vastaava yksikkösolu, joka tietyissä synteettisissä olosuhteissa voi omaksua kompakti kuusikulmainen rakenne. Huomaa, että soluyksikköä kohden on neljä molekyyliä ja että ne on järjestetty kahteen kerrokseen, A ja B, vuorotellen (niitä ei ole asetettu toistensa päällekkäin).

B-OH-sidosten symmetriasta ja orientaatiosta johtuen voidaan olettaa, että B (OH) ₃ on apolaarinen; kuitenkin molekyylien välisten vety sidosten olemassaolo muuttaa tarinan. Jokainen B (OH) ₃ -molekyyli antaa tai vastaanottaa kolme näistä silloista, yhteensä kuuden dipoli-dipoli-vuorovaikutuksen kanssa, kuten seuraavasta kuvasta nähdään:

H3BO3: n kiteisiä kerroksia korkeammalta akselilta. Lähde: Benjah-bmm27

Huomaa, että nämä vety sidokset ovat suunnattuja vuorovaikutuksia, jotka hallitsevat boorihappokiteitä ja muodostavat kuvioita koristeellisista näkökohdista; sisärenkaat, joissa on ehkä tarpeeksi tilaa estämään epäpuhtauksia, joita ei ole kidevikoissa.

Nämä vety sidokset pitävät B (OH) _{3: n} pienimolekyylimassasta huolimatta kiteensä riittävän koheesiona, jotta sen sulamiseen tarvitaan 171 ºC: n lämpötila. Ei tiedetä, mitä vaikutuksia korkeilla paineilla (GPa: n luokassa) olisi B (OH) ₃: n molekyylikerroksiin.

ominaisuudet

nimet

IUPAC: boorihappo ja booritrihydroksidi. Muut nimet: ortoboorihappo, boraiinihappo, sassoliitti, borofaksi ja trihydroksiboraani.

Moolimassa

61,83 g / mol

Fyysinen ulkonäkö

Kirkas, väritön, kiteinen valkoinen kiinteä aine. Sitä on saatavana myös rakeina tai valkoisena jauheena. Hieman kermainen kosketus.

Haju

WC

Maku

Hieman katkera

Sulamispiste

170,9 ° C

Kiehumispiste

300 ºC

Vesiliukoisuus

Liukoisesti liukenee kylmään veteen ja liukenee kuumaan veteen:

2,52 g / 100 ml (0 ° C)

27,50 g / 100 ml (100 ºC)

Boorihappo liukenee osittain veteen ja pyrkii vajoamaan siihen. Mainitulla liukoisuudella on taipumus kasvaa happojen, kuten kloorivety-, sitruuna- ja viinihapon, läsnä ollessa.

Liukoisuus muihin liuottimiin

-Glyseroli: 17,5% 25 ° C: ssa

-Etyleeniglykoli: 18,5% 25 ° C: ssa

- asetoni: 0,6% 25 ºC: ssa

-Etyyliasetaatti: 1,5% 25 ° C: ssa

-Metanoli: 172 g / l 25 ° C: ssa

-Etanoli: 94,4 g / l 25 ° C: ssa

Oktanoli / vesi-jakaantumiskerroin

Loki P = -0,29

Happamuus (pKa)

9.24. 12.4. 13.3. Nämä ovat vastaavien dissosiaatioiden kolme vakiota H ⁺: n vapauttamiseksi vedessä.

pH

3,8 - 4,8 (3,3% vesiliuoksessa)

5,1 (0,1 moolia)

Höyrynpaine

1,6 10 - ⁶ mmHg

pysyvyys

Vakaa vedessä

hajoaminen

Se hajoaa, kun sitä kuumennetaan yli 100 ºC, muodostaen boorihappoanhydridiä ja vettä.

reaktiivisuus

Boorihappo muodot vesiliukoisten suolojen kanssa yksiarvoisten kationien, esimerkiksi: Na ₂ B ₄ O ₇.10H ₂ O, ja liukenemattomat suolat kaksiarvoisten kationien kanssa, CaB ₄ O ₇ -6H ₂ O.

Vesiliuoksessa se tuottaa happaman liuoksen, ajatellen, että tämä ominaisuus johtui vähennyslasku OH ^- ryhmien vedestä. Boorihappo luokitellaan heikkona Lewis-tyyppiseksi hapoksi.

Boorihappo reagoi glyserolin ja mannitolin kanssa lisäämällä vesipitoisen väliaineen happamuutta. PKa on modifioitu 9,2-5, koska muodostumista boori-mannitoli kelaatti ^-, joka vapauttaa H ⁺.

Valmistautuminen

Boorihappoa on vapaassa tilassa tulivuorenpurkauksissa sellaisilla alueilla kuin Toscana Italiassa, Lipari-saaret ja Nevadan osavaltio Yhdysvalloissa. Sitä löytyy myös mineraaleista, kuten booraksista, borasiitista, ulexiitista ja kolemaniitista.

Boorihappo valmistetaan pääasiassa mineraali booraksin (natriumtetraboraattidekahydraatti) reaktiolla mineraalihappojen, kuten kloorivetyhapon, rikkihapon jne. Kanssa.

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

Se valmistetaan myös hydrolysoimalla booritrihalogenidia ja diboraania.

Boorihappo valmistetaan kolemaniitista (Ca ₂ B ₆ O ₁₁ · 6 H ₂ O). Menetelmä käsittää mineraalin käsittelemisen rikkihapolla booriyhdisteiden liuottamiseksi.

Sitten liuos, jossa boorihappoa on läsnä, erotetaan liukenemattomista fragmenteista. Liuosta käsitellään rikkivedyllä arseenin ja raudan epäpuhtauksien saostamiseksi. Supernatantti jäähdytetään boorihapon saostuman tuottamiseksi ja erottamiseksi suspensiosta.

Sovellukset

Teollisuudessa

Boorihappoa käytetään lasikuidun valmistuksessa. Auttamalla laskemaan sulamispistettä, se lisää tekstiilikuitulajin lujuutta ja tehokkuutta - materiaalia, jota käytetään vahvistamaan laivissa käytettyä muovia, teollisuusputkistoja ja tietokonepiirilevyjä.

Boorihappo osallistuu borosilikaattilasin valmistukseen, joka mahdollistaa lämpötilanmuutoksilta kestävän lasin, jota voidaan käyttää kodien keittiössä, laboratorioissa olevissa lasiesineissä, loisteputkissa, kuituoptiikassa, LCD-näytöt jne.

Sitä käytetään metallurgisessa teollisuudessa teräslejeeringien karkaisemiseksi ja käsittelemiseksi sekä materiaalien metallipinnoituksen edistämiseksi.

Sitä käytetään kemiallisena komponenttina hydraulisessa murtamisessa (fracking): menetelmässä, jota käytetään öljyn ja kaasun uuttamiseen. Boorihappo toimii palonestoaineena selluloosa-aineissa, muoveissa ja tekstiileissä, jotka on kyllästetty boorihapolla parantaa niiden palonkestävyyttä.

Lääketieteessä

Boorihappoa käytetään laimennettuna silmien pesussa. Boorihappogelatiinikapseleita käytetään sieni-infektioiden, etenkin Candida albicans, hoitoon. Sitä on käytetty myös aknen hoidossa.

Boorihappoa ripustetaan sukkiin jalkainfektioiden, kuten urheilijan jalan, estämiseksi. Samoin boorihappoa sisältäviä liuoksia käytetään ulkoisen tulehduksentulehduksen hoitamiseen ihmisillä sekä eläimillä.

Boorihappoa lisätään virtsankeräykseen käytettäviin pulloihin, mikä estää bakteerien saastumisen ennen tutkimista diagnostisissa laboratorioissa.

hyönteismyrkky

Boorihappoa käytetään torjumaan hyönteisiä, kuten torakoita, termiittejä, muurahaisia ​​jne. Se ei tapaa heti heti, koska se vaikuttaa ensin niiden ruoansulatus- ja hermostoon sekä tuhoaa heidän luonteensa.

Boorihappo toimii hitaasti, jolloin sen nauttineet hyönteiset voivat joutua kosketuksiin muiden hyönteisten kanssa ja levittää siten myrkytystä.

säilytys

Boorihappoa käytetään estämään sienien ja hyönteisten puun hyökkäykset, ja sitä käytetään tähän tarkoitukseen yhdessä eteeniglykolin kanssa. Tämä käsittely on myös tehokas lieteiden ja levien torjunnassa.

PH-puskuri

Boorihappo ja sen konjugoitu emäs muodostavat puskurijärjestelmän, jonka pKa = 9,24, mikä osoittaa, että tämä puskuri on tehokkain alkalisessa pH: ssa, mikä ei ole tavallista elävissä olennoissa. Boraattipuskuria käytetään kuitenkin uima-altaiden pH: n säätelemiseen.

Ydinreaktorit

Boorihapolla on kyky vangita termisiä neutroneja, mikä vähentää hallitsemattoman ydinfission mahdollisuutta, joka voi johtaa ydinonnettomuuksiin.

viljely

Boori on olennainen osa kasvien kasvua, mikä johti boorihapon käyttämiseen alkuaineen osuuteen. Liian paljon boorihappoa voi kuitenkin vahingoittaa kasveja, erityisesti sitrushedelmiä.

Vasta

Boorihapon käyttöä heikentyneelle iholle, haavalle tai palavalle tuotteelle, joka mahdollistaa sen imeytymisen, tulisi välttää. Tämä on myrkyllinen yhdiste kehon sisällä ja joissakin tapauksissa se voi aiheuttaa pyörtymistä, kouristuksia, kouristuksia, kasvojen tikit ja matalan verenpaineen.

Lääkäriin on kuultava boorihappo-emätinkapselien käyttöä raskaana olevilla naisilla, koska on osoitettu, että ne voivat aiheuttaa sikiön muodonmuutoksia ja vähentää lapsen painoa syntymän yhteydessä.

Hyönteismyrkkynä käytetyn boorihapon sijoittamista lasten ulottuville olisi myös vältettävä, koska lapsilla on suurempi alttius boorihapon myrkylliselle vaikutukselle, koska niiden kuolemaan johtava annos on 2 000–3 000 mg..

Viitteet

1. Shiver ja Atkins. (2008). Epäorgaaninen kemia. (Neljäs painos). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Boorihappo. Palautettu osoitteesta: en.wikipedia.org
3. Kansallinen bioteknologiatietokeskus. (2019). Boorihappo. PubChem-tietokanta. CID = 7628. Palautettu: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Encyclopaedia Britannican toimittajat. (28. maaliskuuta 2019). Boorihappo. Encyclopædia Britannica. Palautettu osoitteesta: britannica.com
5. Kantolaitteen tärinä. (9. marraskuuta 2018). Boorihapon piilotetut käytöt päivittäisessä elämässäsi. Palautettu sivustolta: carriervibrating.com
6. Kansallinen torjunta-aineiden tiedotuskeskus. (SF). Boorihappo. Palautettu osoitteesta: npic.orst.edu
7. Laatimiseen. (30. marraskuuta 2017). Boorihappo: tämän kemiallisen yhdisteen ominaisuudet ja käyttötarkoitukset. Palautettu osoitteesta: acidos.info
8. Kloridinatrium. (2019). Boorihappo. Palautettu osoitteesta: chlorurosodio.com
9. Espanjan sairaalafarmasäätiö. (SF). Boorihappo.. Palautettu: workgroups.sefh.es