Ácido bórico: estrutura química, propriedades, preparação, usos - Ciência - 2023

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o ácido bórico é um composto inorgânico cuja fórmula química é H₃BO₃. Consiste em um sólido branco ou incolor. É um ácido fraco que em solução aquosa produz, dependendo de sua concentração, um pH entre 3,8 e 4,8. É pouco solúvel em água fria e moderadamente solúvel em água quente.

O ácido bórico foi descoberto em 1702 por Wilhelm Homberg (1652-1713), que tratou o bórax com ácido sulfúrico, obtendo uma solução com ação medicinal que recebeu o nome de água sedativa de Homberg.

No entanto, também é notado que Homberg preparou o ácido bórico adicionando água ao bórax e aquecendo a solução até sua evaporação, deixando assim os cristais de ácido bórico no sedimento.

Este ácido é um composto muito útil que tem inúmeras aplicações na indústria e na medicina, sendo também utilizado como inseticida, preservador de madeira, retardante de fogo e é um constituinte de solução tampão de pH.

Estrutura química

Na imagem superior, temos a própria molécula de H₃BO₃. Observe que os átomos de hidrogênio, representados por esferas brancas, não estão ligados ao átomo central de boro, como a fórmula química pode sugerir; mas sim, para átomos de oxigênio, representados por esferas vermelhas.

Assim, uma fórmula mais conveniente, embora menos usada, para ácido bórico é B (OH)₃, indicando que sua acidez é devida aos íons H⁺ liberados de seus grupos OH. A molécula B (OH)₃ tem uma geometria plana trigonal, com seu átomo de boro tendo uma hibridização química sp².

O B (OH)₃ É uma molécula altamente covalente, pois a diferença de eletronegatividade entre o átomo de boro e o oxigênio não é muito grande; portanto, as ligações B-O são essencialmente covalentes. Observe também que a estrutura desta molécula se assemelha à de um spinner. Ele será capaz de girar em seu próprio eixo da mesma maneira?

Cristais

A imagem superior mostra a célula unitária correspondente à estrutura cristalina triclínica do ácido bórico que, sob certas condições de síntese, pode adotar a estrutura hexagonal compacta. Observe que existem quatro moléculas por célula unitária, e que elas estão dispostas em duas camadas, A e B, alternadas (elas não são sobrepostas uma sobre a outra).

Devido à simetria e orientação das ligações B-OH, pode-se assumir que o B (OH)₃ é apolar; entretanto, a existência de ligações de hidrogênio intermoleculares muda a história. Cada molécula de B (OH)₃ dar ou receber três dessas pontes, com um total de seis interações dipolo-dipolo, conforme observado na imagem abaixo:

Observe que essas ligações de hidrogênio são as interações direcionais que governam os cristais de ácido bórico e estabelecem padrões de aspectos ornamentais; anéis internos talvez com espaço suficiente para ocluir algumas impurezas que não estão nos defeitos do cristal.

Essas ligações de hidrogênio, apesar da baixa massa molecular de B (OH)₃, mantenha seu cristal suficientemente coeso para que ele precise de uma temperatura de 171 ºC para derreter. Não se sabe quais efeitos altas pressões (na ordem de GPa) teriam nas camadas moleculares de B (OH)₃.

Propriedades

Nomes

IUPAC: ácido bórico e trihidroóxido bórico. Outros nomes: ácido ortobórico, ácido borácico, sassolita, borofax e trihidroxiborano.

Massa molar

61,83 g / mol

Aparência física

Sólido branco cristalino, incolor, claro. Também está disponível em grânulos ou pó branco. Ligeiramente cremoso ao toque.

Odor

Banheiro

Sabor

Ligeiramente amargo

Ponto de fusão

170,9 ºC

Ponto de ebulição

300 ºC

Solubilidade em água

Moderadamente solúvel em água fria e solúvel em água quente:

2,52 g / 100 mL (0 ºC)

27,50 g / 100 mL (100 ºC)

O ácido bórico é parcialmente solúvel em água e tende a afundar nela. Essa solubilidade tende a aumentar na presença de ácidos, como o clorídrico, o cítrico e o tartárico.

Solubilidade em outros solventes

-Glicerol: 17,5% a 25 ºC

-Etilenoglicol: 18,5% a 25 ºC

-Acetona: 0,6% a 25 ºC

-Acetato de etila: 1,5% a 25 ºC

-Metanol: 172 g / L a 25 ºC

-Etanol: 94,4 g / L a 25 ºC

Coeficiente de partição octanol / água

Log P = -0,29

Acidez (pKa)

9.24. 12,4. 13,3. Estas são as três constantes de suas respectivas dissociações para liberar H⁺ na água.

pH

3,8 - 4,8 (3,3% em solução aquosa)

5,1 (0,1 molar)

Pressão de vapor

1,6·10^-6 mmHg

Estabilidade

Estável na água

Decomposição

Ele se decompõe quando aquecido acima de 100ºC, formando anidrido bórico e água.

Reatividade

O ácido bórico forma sais solúveis com cátions monovalentes, por exemplo: Na₂B₄OU₇.10H₂O, e sais insolúveis com cátions divalentes, CaB₄OU₇.6H₂OU.

Em solução aquosa produz uma solução ácida, pensando que esta propriedade se deve à subtração de grupos OH^– da água. O ácido bórico é classificado como um ácido fraco do tipo Lewis.

O ácido bórico reage com o glicerol e o manitol, aumentando a acidez do meio aquoso. O pKa é modificado de 9,2 para 5, devido à formação do quelato de boro-manitol [BC₆H₈OU₂(OH)₂]^–, que libera H⁺.

Preparação

O ácido bórico é encontrado em estado livre em emanações vulcânicas em regiões como a Toscana, na Itália, as ilhas Lipari e no estado de Nevada, EUA. Também é encontrado em minerais como bórax, boracita, ulexita e colemanita.

O ácido bórico é preparado principalmente pela reação do bórax mineral (tetraborato deca-hidratado de sódio) com ácidos minerais, como ácido clorídrico, ácido sulfúrico, etc.

N / D₂B₄OU₉10h₂O + HCl => 4 H₃BO₃ + 2 NaCl + 5 H₂OU

Também é preparado por hidrólise de trihaleto de boro e diborano.

O ácido bórico é preparado a partir da colemanita (Ca₂B₆OU₁₁6 H₂OU). O procedimento consiste em tratar o mineral com ácido sulfúrico para dissolver os compostos de boro.

Em seguida, a solução onde o ácido bórico está presente é separada dos fragmentos não dissolvidos. A solução é tratada com sulfeto de hidrogênio para precipitar as impurezas de arsênio e ferro. O sobrenadante é resfriado para produzir um precipitado de ácido bórico e separá-lo da suspensão.

Formulários

Na indústria

O ácido bórico é usado na fabricação de fibra de vidro. Ao ajudar a diminuir o ponto de fusão, aumenta a resistência e a eficiência da fibra de vidro têxtil - um material usado para reforçar o plástico usado em navios, tubulações industriais e placas de circuito de computador.

O ácido bórico participa da fabricação do vidro borossilicato, o que permite a obtenção de um vidro resistente às mudanças de temperatura, utilizável na cozinha das residências, nas vidrarias de laboratórios, tubos fluorescentes, fibras ópticas , Telas de LCD, etc.

É utilizado na indústria metalúrgica para endurecer e tratar ligas de aço, bem como para promover o revestimento metálico de materiais.

É utilizado como componente químico no fraturamento hidráulico (fracking): método utilizado na extração de óleo e gás. O ácido bórico atua como um retardador de fogo em materiais de celulose, plásticos e têxteis que são impregnados com ácido bórico para aumentar sua resistência ao fogo.

Em medicina

O ácido bórico é usado diluído na lavagem dos olhos. As cápsulas de gelatina de ácido bórico são usadas para tratar infecções fúngicas, especialmente Candida albicans. Também tem sido usado no tratamento da acne.

O ácido bórico é borrifado nas meias para prevenir infecções nos pés, como o pé de atleta. Da mesma forma, as soluções contendo ácido bórico são utilizadas no tratamento da otite externa em humanos, bem como em animais.

O ácido bórico é adicionado aos frascos usados para a coleta de urina, o que evita a contaminação bacteriana antes de ser examinado em laboratórios de diagnóstico.

Inseticida

O ácido bórico é usado para controlar a proliferação de insetos, como baratas, cupins, formigas, etc. Não mata as baratas instantaneamente, uma vez que afeta primeiro seus sistemas digestivo e nervoso, além de destruir seu exoesqueleto.

O ácido bórico age lentamente, permitindo que os insetos que o ingeriram entrem em contato com outros insetos, espalhando o envenenamento.

Preservação

O ácido bórico é utilizado para prevenir o ataque da madeira por fungos e insetos, sendo utilizado para esse fim em conjunto com o etilenoglicol. Este tratamento também é eficaz no controle de sedimentos e algas.

Buffer PH

O ácido bórico e sua base conjugada formam um sistema tampão de pKa = 9,24, o que indica que esse tampão é mais eficaz em pH alcalino, o que não é comum em seres vivos. No entanto, o tampão borato é usado na regulação do pH em piscinas.

Reatores nucleares

O ácido bórico tem a capacidade de capturar nêutrons térmicos, o que reduz a possibilidade de fissão nuclear descontrolada que pode levar a acidentes nucleares.

agricultura

O boro é um elemento essencial para o crescimento da planta, o que levou ao uso do ácido bórico para a contribuição do elemento. No entanto, muito ácido bórico pode prejudicar as plantas, especialmente as frutas cítricas.

Contra-indicações

Deve-se evitar o uso de ácido bórico na pele desnudada, ferida ou queimadura que permita sua absorção. Este é um composto tóxico dentro do corpo e, em alguns casos, pode causar desmaios, convulsões, espasmos, tiques faciais e pressão arterial baixa.

O médico deve ser consultado quanto ao uso de cápsulas vaginais de ácido bórico em mulheres grávidas, pois está indicado que pode causar deformação fetal e diminuição do peso corporal da criança ao nascer.

O ácido bórico, usado como inseticida, também deve ser evitado em locais ao alcance das crianças, uma vez que as crianças apresentam maior suscetibilidade à ação tóxica do ácido bórico, estabelecendo-se nelas a dose fatal de 2.000 a 3.000 mg .

Referências

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