BORSYRE: KJEMISK STRUKTUR, EGENSKAPER, PREPARERING, BRUK - KJEMI - 2026

Den borsyre er en uorganisk forbindelse med den kjemiske formel H ₃ BO ₃ . Den består av et hvitt eller fargeløst fast stoff. Det er en svak syre som i vandig løsning produserer, avhengig av konsentrasjonen, en pH på mellom 3,8 og 4,8. Den er dårlig løselig i kaldt vann og moderat løselig i varmt vann.

Borsyre ble oppdaget i 1702 av Wilhelm Homberg (1652-1713), som behandlet boraks med svovelsyre, og fikk en løsning med medisinsk virkning som fikk navnet Hombergs beroligende vann.

Fast prøve av borsyre på urglass. Kilde: Walkerma via Wikipedia.

Det bemerkes imidlertid også at Homberg fremstilte borsyren ved å tilsette vann til boraksen og varme oppløsningen til fordampning, og dermed la borsyrekrystallene ligge i sedimentet.

Denne syren er en meget nyttig forbindelse som har mange anvendelser innen industri og medisin, og brukes også som et insektmiddel, trebeskyttelse, brannhemmende middel og er en bestanddel av en pH-bufferløsning.

Kjemisk struktur

Borsyremolekyl representert av en modell av kuler og stenger. Kilde: Benjah-bmm27

I det øvre bildet har vi det faktiske molekylet av H ₃ BO ₃ . Legg merke til at hydrogenatomene, representert av hvite sfærer, ikke er bundet til sentralt boratom, som den kjemiske formelen kan antyde; men heller til oksygenatomene, representert av røde kuler.

En mer praktisk formel, selv om den er mindre brukt, for borsyre er B (OH) ₃ , noe som indikerer at dens surhet skyldes H ⁺ -ionene frigjort fra dens OH-grupper. B (OH) ₃ -molekyl har en trigonal plan geometri, med sin bor-atom som har en sp ^to kjemisk hybridisering .

B (OH) ₃ er et sterkt kovalent molekyl, siden elektronegativitetsforskjellen mellom boratom og oksygen ikke er veldig stor; så BO-obligasjoner er i hovedsak kovalente. Legg også merke til at strukturen til dette molekylet ligner strukturen til en spinner. Vil den kunne rotere på sin egen akse på samme måte?

krystaller

Enhetscelle for H3BO3-krystall. Kilde: Benjah-bmm27

Det øvre bildet viser enhetscellen som tilsvarer den trikliniske krystallstrukturen for borsyre som under visse syntetiske forhold kan ta i bruk den kompakte sekskantede strukturen. Legg merke til at det er fire molekyler per enhetscelle, og at de er ordnet i to lag, A og B, vekslende (de er ikke lagt over hverandre på toppen av det andre).

På grunn av symmetrien og orienteringen av B-OH-bindinger, kan det antas at B (OH) ₃ er apolar; eksistensen av intermolekylære hydrogenbindinger endrer imidlertid historien. Hvert B (OH) _3- molekyl vil gi eller motta tre av disse broene, med til sammen seks dipol-dipol-interaksjoner, som vist på bildet nedenfor:

Krystallinske lag med H3BO3 observert fra en høyere akse. Kilde: Benjah-bmm27

Legg merke til at disse hydrogenbindingene er retningsinteraksjonene som styrer borsyrekrystaller, og skaper mønstre for dekorative aspekter; indre ringer kanskje med nok plass til å okkludere noen urenheter som ikke er i krystalldefekten.

Til tross for den lave molekylmassen til B (OH) ₃ , holder disse hydrogenbindelsene sin krystall tilstrekkelig sammenhengende til at den trenger en temperatur på 171 ºC for å smelte. Det er ukjent hvilke effekter høyt trykk (i størrelsesorden GPa) vil ha på molekylærlagene til B (OH) ₃ .

Egenskaper

navnene

IUPAC: borsyre og bor-trihydrooksyd. Andre navn: ortoborinsyre, boracic acid, sassolite, borofax og trihydroxyborane.

Molmasse

61,83 g / mol

Fysisk utseende

Klart, fargeløst, krystallinsk hvitt fast stoff. Det er også tilgjengelig som granulat eller som et hvitt pulver. Litt kremet å ta på.

lukt

Toalett

Smak

Litt bittert

Smeltepunkt

170,9 ºC

Kokepunkt

300 ºC

Vannløselighet

Moderat løselig i kaldt vann og løselig i varmt vann:

2,52 g / 100 ml (0 ºC)

27,50 g / 100 ml (100 ºC)

Borsyre er delvis løselig i vann og har en tendens til å synke ned i den. Nevnte løselighet har en tendens til å øke i nærvær av syrer, så som saltsyre, sitronsyre og vinsyre.

Løselighet i andre løsningsmidler

-Glyserol: 17,5% ved 25 ºC

-Etylenglykol: 18,5% ved 25 ºC

-Aceton: 0,6% ved 25 ºC

-Etylacetat: 1,5% ved 25 ºC

-Metanol: 172 g / l ved 25 ºC

-Etanol: 94,4 g / l ved 25 ºC

Fordelingskoeffisient for oktanol / vann

Logg P = -0,29

Aciditet (pKa)

9.24. 12.4. 13.3. Dette er de tre konstantene i deres respektive dissosjoner for å frigjøre H ⁺ i vann.

pH-

3,8 - 4,8 (3,3% i vandig løsning)

5,1 (0,1 molar)

Damptrykk

1,6 10 ^-6 mmHg

Stabilitet

Stabil i vann

dekomponering

Den spaltes ved oppvarming over 100 ° C, og danner borsyreanhydrid og vann.

reaktivitet

Borsyre danner oppløselige salter med enverdige kationer, for eksempel: Na ₂ B ₄ O ₇ .10H ₂ O, og uløselige salter med toverdige kationer, CAB ₄ O ₇ .6H ₂ O.

I vandig løsning produserer den en sur løsning, og tenkte at denne egenskapen skyldtes subtraksjon av OH ^- grupper fra vann. Borsyre er klassifisert som en svak syre av Lewis-typen.

Borsyre reagerer med glyserol og mannitol, og øker surheten til det vandige mediet. PKa modifiseres fra 9,2 til 5, på grunn av dannelsen av bor-mannitolchelat ^- som frigjør H ⁺ .

Forberedelse

Borsyre finnes i en fri tilstand i vulkanutslipp i regioner som Toscana i Italia, Lipariøyene og i delstaten Nevada, USA. Det finnes også i mineraler som boraks, boracitt, ulexitt og colemanitt.

Borsyre tilberedes hovedsakelig ved omsetning av mineralen boraks (natriumtetraboratdekahydrat) med mineralsyrer, som saltsyre, svovelsyre, etc.

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

Det blir også fremstilt ved hydrolyse av bor trihalid og diboran.

Borsyre fremstilles fra kolemanitt (Ca ₂ B ₆ O ₁₁ · 6 H ₂ O). Prosedyren består i å behandle mineralet med svovelsyre for å oppløse borforbindelsene.

Deretter skilles løsningen der borsyre er til stede fra de uoppløste fragmentene. Oppløsningen behandles med hydrogensulfid for å utfelle arsen og jernforurensninger. Supernatanten avkjøles for å produsere et borsyrebunnfall og skille det fra suspensjonen.

applikasjoner

I bransjen

Borsyre brukes til fremstilling av glassfiber. Ved å bidra til å senke smeltepunktet, øker det styrken og effektiviteten til tekstilfiberglass - et materiale som brukes til å forsterke plast brukt i skip, industrielle rørsystemer og datakretskort.

Borsyre deltar i produksjonen av borosilikatglass, som gjør det mulig å oppnå et glass som er motstandsdyktig mot temperaturendringer, brukbart på kjøkkenet til hjemmet, i glassvarer i laboratorier, lysrør, fiberoptikk , LCD-skjermer, etc.

Det brukes i metallurgisk industri for å herde og behandle stållegeringer, samt for å fremme metallisk belegg av materialer.

Det brukes som en kjemisk komponent i hydraulisk brudd (fracking): en metode som brukes i utvinning av olje og gass. Borsyre fungerer som et brannhemmende middel i cellulosematerialer, plast og tekstiler som er impregnert med borsyre for å øke deres brannmotstand.

I medisin

Borsyre brukes fortynnet i øyevask. Borsyregelatinkapsler brukes til å behandle soppinfeksjoner, spesielt Candida albicans. Det har også blitt brukt i behandling av kviser.

Borsyre drysses på sokker for å forhindre fotinfeksjoner, for eksempel fotsopp. Likeledes brukes oppløsninger som inneholder borsyre i behandlingen av mellomørebetennelse hos mennesker, så vel som hos dyr.

Borsyre tilsettes flaskene som brukes til urininnsamling, som forhindrer bakteriell forurensning før de undersøkes i diagnostiske laboratorier.

insektmiddel

Borsyre brukes til å kontrollere spredning av insekter, som kakerlakker, termitter, maur, etc. Det dreper ikke kakerlakker umiddelbart, siden det først påvirker fordøyelsessystemet og nervesystemet, så vel som å ødelegge eksoskjelettet.

Borsyre virker sakte, slik at insekter som har inntatt den kan komme i kontakt med andre insekter, og dermed spre forgiftning.

Bevaring

Borsyre brukes for å forhindre angrep av tre av sopp og insekter, og brukes til dette formålet sammen med etylenglykol. Denne behandlingen er også effektiv for å kontrollere silt og alger.

PH-buffer

Borsyre og dens konjugatbase danner et buffersystem på pKa = 9,24, noe som indikerer at denne bufferen er mest effektiv ved alkalisk pH, noe som er uvanlig i levende vesener. Imidlertid brukes boratbuffer i pH-regulering i svømmebassenger.

Atomreaktorer

Borsyre har muligheten til å fange opp termiske nøytroner, noe som reduserer muligheten for ukontrollert kjernefysjon som kan føre til atomulykker.

jordbruk

Bor er et essensielt element for plantevekst, noe som førte til bruk av borsyre for bidraget til elementet. For mye borsyre kan imidlertid skade planter, spesielt sitrusfrukter.

Kontra

Bruk av borsyre på denuded hud, sår eller brenne produktet som tillater dets absorpsjon bør unngås. Dette er en giftig forbindelse inne i kroppen, og i noen tilfeller kan det føre til besvimelse, anfall, spasmer, ansikts-tics og lavt blodtrykk.

Legen bør konsulteres for bruk av borsyre vaginalkapsler hos gravide, siden det er indikert at det kan føre til deformasjon av foster og en reduksjon i kroppsvekten til barnet ved fødselen.

Plasseringen av borsyre, brukt som et insektmiddel, på steder som er innenfor rekkevidde for barn, bør også unngås, ettersom barn har en større mottakelighet for den giftige virkningen av borsyre, og fastslår den dødelige dosen i dem på 2.000 til 3.000 mg. .

referanser

1. Shiver & Atkins. (2008). Uorganisk kjemi. (Fjerde utgave). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Borsyre. Gjenopprettet fra: en.wikipedia.org
3. Nasjonalt senter for informasjon om bioteknologi. (2019). Borsyre. PubChem-databasen. CID = 7628. Gjenopprettet fra: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Redaktørene av Encyclopaedia Britannica. (28. mars 2019). Borsyre. Encyclopædia Britannica. Gjenopprettet fra: britannica.com
5. Carrier Vibrating. (9. november 2018). Den skjulte bruken av borsyre i ditt daglige liv. Gjenopprettet fra: carriervibrating.com
6. Nasjonalt informasjonssenter for plantevernmidler. (SF). Borsyre. Gjenopprettet fra: npic.orst.edu
7. Utkast. (30. november 2017). Borsyre: egenskaper og anvendelser av denne kjemiske forbindelsen. Gjenopprettet fra: acidos.info
8. Kloridnatrium. (2019). Borsyre. Gjenopprettet fra: chlorurosodio.com
9. Spanish Society of Hospital Pharmacy. (SF). Borsyre. . Gjenopprettet fra: arbeidsgrupper.sefh.es