Ácido bórico - Boric acid

Nomes
	Nomes IUPAC Ácido bórico ; Trihydroxidoboron
	Outros nomes Ácido ortobórico, ; boracic ácido, ; sassolite, ; Optibor, ; Borofax, ; Trihydroxyborane, ; boro (III) hidróxido, ; boro trihidróxido
Identificadores
Número CAS
Modelo 3D ( JSmol )
ChEBI
ChEMBL
ChemSpider
ECHA InfoCard	100.030.114
Número EC
Número E	E284 (conservantes)
KEGG
PubChem CID
UNII
Painel CompTox ( EPA )
	InChI InChI = 1S / BH3O3 / c2-1 (3) 4 / h2-4H Chave: KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N ; InChI = 1 / BH3O3 / c2-1 (3) 4 / h2-4H Chave: KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYAI ;
	SORRISOS OB (O) O; [OH +] = [B -] (O) O;
Propriedades
Fórmula química	B H 3 O 3
Massa molar	61,83 g · mol −1
Aparência	Sólido cristalino branco
Densidade	1,435 g / cm 3
Ponto de fusão	170,9 ° C (339,6 ° F; 444,0 K)
Ponto de ebulição	300 ° C (572 ° F; 573 K)
Solubilidade em Água	2,52 g / 100 mL (0 ° C) ; 4,72 g / 100 mL (20 ° C) ; 5,7 g / 100 mL (25 ° C) ; 19,10 g / 100 mL (80 ° C) ; 27,53 g / 100 mL (100 ° C)
Solubilidade em outros solventes	Solúvel em álcoois inferiores ; moderadamente solúvel em piridina ; muito ligeiramente solúvel em acetona
log P	-0,29
Acidez (p K a )	9,24, 12,4, 13,3
Base conjugada	Borato
Suscetibilidade magnética (χ)	-34,1 · 10 −6 cm 3 / mol
Estrutura
Forma molecular	Trigonal planar
Momento dipolo	Zero
Farmacologia
Código ATC	S02AA03 ( OMS ) D08AD ( OMS )
Perigos
Ficha de dados de segurança	Veja: página de dados
Pictogramas GHS
NFPA 704 (diamante de fogo)	1 0 0
Ponto de inflamação	Não inflamável
	Dose ou concentração letal (LD, LC):
LD 50 ( dose mediana )	2660 mg / kg, oral (rato)
Compostos relacionados
Compostos relacionados	Trióxido de boro ; Bórax
Página de dados suplementares
Estrutura e ; propriedades	Índice de refração ( n ), ; constante dielétrica (ε r ), etc.
; Dados termodinâmicos	Comportamento da fase; sólido-líquido-gás
Dados espectrais	UV , IR , NMR , MS
	Exceto onde indicado de outra forma, os dados são fornecidos para materiais em seu estado padrão (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
	verificar (o que é ?)
	Referências da Infobox

O ácido bórico , também chamado de hidrogenoborato , ácido borácico e ácido ortobórico é um ácido de Lewis monobásico de boro fraco . No entanto, parte de seu comportamento em relação a algumas reações químicas sugere que seja também ácido tribásico no sentido de Brønsted . O ácido bórico é freqüentemente usado como um anti - séptico , inseticida , retardador de chamas , absorvedor de nêutrons ou precursor de outros compostos químicos. Tem a fórmula química H ₃B O ₃ (às vezes escrita B (OH) ₃ ) e existe na forma de cristais incolores ou um pó branco que se dissolve em água . Quando ocorre como mineral , é denominada sassolita .

Ocorrência

O ácido bórico, ou sassolita , é encontrado principalmente em seu estado livre em alguns distritos vulcânicos, por exemplo, na região italiana da Toscana , nas Ilhas Lipari e no estado americano de Nevada . Nessas configurações vulcânicas, ele sai, misturado ao vapor, de fissuras no solo. Também é encontrado como um constituinte de muitos minerais que ocorrem naturalmente - bórax , boracite , ulexita (boronatrocalcite) e colemanite . O ácido bórico e seus sais são encontrados na água do mar. Também é encontrado nas plantas, incluindo quase todas as frutas.

O ácido bórico foi preparado por Wilhelm Homberg (1652–1715) a partir do bórax, pela ação de ácidos minerais, e recebeu o nome de sal sedativum Hombergi ("sal sedativo de Homberg"). No entanto , os boratos , incluindo o ácido bórico, têm sido usados desde os tempos dos antigos gregos para limpeza, preservação de alimentos e outras atividades.

Preparação

O ácido bórico pode ser preparado pela reação de bórax (tetraborato de sódio deca-hidratado) com um ácido mineral , como o ácido clorídrico :

Na ₂ B ₄ O ₇ · 10H ₂ O + 2 HCl → 4 B (OH) ₃ [ou H ₃ BO ₃ ] + 2 NaCl + 5 H ₂ O

Também é formado como um subproduto da hidrólise de trihaletos de boro e diborano :

B ₂ H ₆ + 6 H ₂ O → 2 B (OH) ₃ + 6 H ₂

BX ₃ + 3 H ₂ O → B (OH) ₃ + 3 HX (X = Cl, Br, I)

Propriedades

O ácido bórico é solúvel em água fervente. Quando aquecido acima de 170 ° C, desidrata, formando ácido metaborico (HBO ₂ ):

H ₃ BO ₃ → HBO ₂ + H
2O

O ácido metaboric é um sólido cristalino cúbico branco e é apenas ligeiramente solúvel em água. O ácido metaboric funde a cerca de 236 ° C, e quando aquecido acima de cerca de 300 ° C desidrata ainda mais, formando ácido tetraboric , também chamado de ácido pirobórico (H ₂ B ₄ O ₇ ):

4 HBO ₂ → H ₂ B ₄ O ₇ + H
2O

O termo ácido bórico pode por vezes referir-se a qualquer um destes compostos. Aquecimento adicional (a cerca de 330 ° C) leva ao trióxido de boro .

H ₂ B ₄ O ₇ → 2 B ₂ O ₃ + H
2O

Existem interpretações conflitantes para a origem da acidez das soluções aquosas de ácido bórico. A espectroscopia Raman de soluções fortemente alcalinas mostrou a presença de B (OH)^-
₄íon, levando alguns a concluir que a acidez se deve exclusivamente à abstração de OH ^- da água:

B (OH) ₃ + H
2O ⇌ B (OH)^-
₄+ H ⁺ ( K = 7,3 × 10 ⁻¹⁰ ; p K = 9,14)

ou mais apropriadamente expresso na solução aquosa:

B (OH) ₃ + 2 H
2O ⇌ B (OH)^-
₄+ H
3O+

Isso pode ser caracterizado como acidez de Lewis do boro em direção a OH ^- , ao invés de acidez de Brønsted .

Os ânions poliboratos são formados em pH 7–10 se a concentração de boro for superior a cerca de 0,025 mol / L. O mais conhecido deles é o íon 'tetraborato', encontrado no bórax mineral:

4 [B (OH) ₄ ] ^- + 2 H ⁺ ⇌ [B ₄ O ₅ (OH) ₄ ] ²⁻ + 7 H
2O

O ácido bórico dá uma contribuição importante para a absorção do som de baixa frequência na água do mar.

Reações

Com polióis contendo dióis cis - vicinais , como glicerol e manitol , a acidez da solução de ácido bórico é aumentada. Com diferentes concentrações de manitol , o pK de B (OH) ₃ se estende em cinco ordens de magnitude (de 9 a 4): essa acidez exacerbada do ácido bórico na presença de manitol também é algumas vezes referida como "ácido manitobórico" . Greenwood e Earnshawn (1997) referem-se a um valor de pK de 5,15, enquanto um valor de pK de 3,80 também é relatado no livro de Vogel. Isso se deve à formação de um quelato de boro-manitol, [B (C ₆ H ₈ O ₂ (OH) ₄ ) ₂ ] ^- , também conhecido como complexo de manitoborato, de acordo com a seguinte reação de complexação liberando um próton:

⇌ + 3 H ₂ O + H ⁺

(p K _a variando de 4 a 9, dependendo da concentração de manitol)

Esse recurso é usado em química analítica para determinar o teor de boro em solução aquosa por titulação potenciométrica com uma base forte, como NaOH.

O ácido bórico também se dissolve em ácido sulfúrico anidro:

B (OH) ₃ + 6 H ₂ SO ₄ → B (HSO ₄ ) ₄^- + 2 HSO ₄^- + 3 H ₃ O ⁺

O ácido bórico reage com álcoois para formar ésteres de borato , B (OR) ₃ onde R é alquil ou aril . Um agente desidratante, como ácido sulfúrico concentrado , é normalmente adicionado:

B (OH) ₃ + 3 ROH → B (OR) ₃ + 3 H ₂ O

Uma variedade de sais também são conhecidos, envolvendo o ânion trigonal BO ₃^3- borato planar .

Estrutura molecular e cristalina

Os três átomos de oxigênio formam uma geometria trigonal plana ao redor do boro. O comprimento da ligação BO é 136 pm e o OH é 97 pm. O grupo de pontos moleculares é C _3h .

O ácido bórico cristalino consiste em camadas de moléculas B (OH) ₃ mantidas juntas por ligações de hidrogênio de comprimento 272 pm. A distância entre duas camadas adjacentes é 318 pm.


A célula unitária do ácido bórico	ligações de hidrogênio (linhas tracejadas) permitem que as moléculas de ácido bórico formem camadas paralelas no estado sólido

Toxicologia

Com base na classificação da dose letal média em mamíferos (DL ₅₀ ) de 2.660 mg / kg de massa corporal, o ácido bórico só é venenoso se tomado internamente ou inalado em grandes quantidades. A décima quarta edição do Merck Index indica que o LD ₅₀ do ácido bórico é de 5,14 g / kg para dosagens orais administradas a ratos, e que 5 a 20 g / kg produziu morte em humanos adultos. Para efeito de comparação, o LD ₅₀ do sal é relatado como 3,75 g / kg em ratos, de acordo com o Índice Merck . De acordo com a Agency for Toxic Substances and Disease Registry , "A dose letal mínima de boro ingerido (como ácido bórico) foi relatada em 2-3 g em bebês, 5-6 g em crianças e 15-20 g em adultos. [...] No entanto, uma revisão de 784 intoxicações humanas com ácido bórico (10–88 g) não relatou mortes, com 88% dos casos sendo assintomáticos. "

A exposição a longo prazo ao ácido bórico pode ser mais preocupante, causando danos aos rins e, eventualmente, insuficiência renal (veja os links abaixo). Embora não pareça ser carcinogênico , estudos em cães relataram atrofia testicular após exposição a 32 mg / kg pc / dia por 90 dias. Este nível é muito inferior ao LD ₅₀ .

De acordo com o relatório CLH para ácido bórico publicado pelo Bureau for Chemical Substances Lodz, Polônia, o ácido bórico em altas doses mostra toxicidade de desenvolvimento significativa e teratogenicidade em fetos de coelho, rato e camundongo, bem como defeitos cardiovasculares, variações esqueléticas e rim leve lesões. Como consequência do 30º ATP da diretiva 67/548 / EEC da UE de agosto de 2008, a Comissão Europeia decidiu alterar sua classificação como reprotóxico categoria 2 e aplicar as frases de risco R60 (pode prejudicar a fertilidade) e R61 (pode causar danos para o feto).

Em uma reunião da European Diagnostics Manufacturing Association (EDMA) em 2010, várias novas adições à lista de candidatos de Substância de Muito Alta Preocupação (SVHC) em relação aos Regulamentos de Registro, Avaliação, Autorização e Restrição de Produtos Químicos de 2007 (REACH) foram discutidos. Após o registro e a revisão concluídos como parte do REACH, a classificação de ácido bórico CAS 10043-35-3 / 11113-50-1 está listada a partir de 1 de dezembro de 2010 como H360FD (pode prejudicar a fertilidade. Pode prejudicar o nascituro).

Usos

Industrial

O principal uso industrial do ácido bórico é na fabricação de fibra de vidro monofilamento, geralmente chamada de fibra de vidro têxtil. A fibra de vidro têxtil é usada para reforçar plásticos em aplicações que variam de barcos a tubulação industrial e placas de circuito de computador.

Na indústria de joias, o ácido bórico é frequentemente usado em combinação com álcool desnaturado para reduzir a oxidação da superfície e a formação de escamas de fogo nos metais durante as operações de recozimento e solda .

O ácido bórico é usado na produção de vidro em monitores LCD de tela plana .

Na galvanoplastia , o ácido bórico é usado como parte de algumas fórmulas patenteadas. Uma dessas fórmulas conhecidas exige uma proporção de cerca de 1 para 10 de H
₃BO
₃para NiSO
₄, uma porção muito pequena de lauril sulfato de sódio e uma pequena porção de H
₂TÃO
₄.

O ácido bórico, misturado com bórax ( tetraborato de sódio deca-hidratado ) na proporção em peso de 4: 5, é altamente solúvel em água, embora não seja tão solúvel separadamente. A solução é usada como agente retardador de fogo da madeira por impregnação.

Ele também é usado na fabricação de massa de compactação, um pó fino contendo sílica usado na produção de revestimentos de fornos de indução e cerâmicas .

O ácido bórico é uma das substâncias mais comumente usadas que pode neutralizar os efeitos nocivos do ácido fluorídrico (HF) reativo após um contato acidental com a pele. Ele funciona, forçando o F livre ^- ânions no inerte tetrafluoroborato ânion. Este processo anula a extrema toxicidade do ácido fluorídrico, particularmente sua capacidade de sequestrar cálcio iônico do soro sanguíneo, o que pode levar à parada cardíaca e decomposição óssea; tal evento pode ocorrer apenas por um pequeno contato da pele com HF.

O ácido bórico é adicionado ao bórax para uso como fluxo de soldagem por ferreiros .

O ácido bórico, em combinação com álcool polivinílico (PVA) ou óleo de silicone , é usado para fabricar Silly Putty .

O ácido bórico também está presente na lista de aditivos químicos usados para fraturamento hidráulico (fracking) em Marcellus Shale na Pensilvânia. Na verdade, é frequentemente usado em conjunção com goma de guar como reticulante e agente de gelificação para controlar a viscosidade e a reologia do fluido de fraturamento hidráulico injetado em alta pressão no poço. Na verdade, é importante controlar a viscosidade do fluido para manter em suspensão em longas distâncias de transporte os grãos dos agentes de sustentação destinados a manter as fissuras nos folhelhos suficientemente abertas para facilitar a extração de gás após a pressão hidráulica ser aliviada. As propriedades reológicas do hidrogel de goma de guar reticulado com borato dependem principalmente do valor de pH .

Médico

O ácido bórico pode ser usado como um anti - séptico para pequenas queimaduras ou cortes e às vezes é usado em unguentos e curativos , como o fiapo borácico . O ácido bórico é aplicado em uma solução muito diluída para lavar os olhos. O ácido bórico diluído pode ser usado como ducha vaginal para tratar a vaginose bacteriana devido à alcalinidade excessiva, bem como candidíase devido à cândida não-albicans. Como um composto antibacteriano , o ácido bórico também pode ser usado como um tratamento para acne . Também é utilizado como prevenção do pé de atleta , inserindo pó nas meias ou meias. Várias preparações podem ser usadas para tratar alguns tipos de otite externa (infecção do ouvido) em humanos e animais. O conservante em frascos de amostra de urina no Reino Unido é o ácido bórico.

As soluções de ácido bórico usadas para lavar os olhos ou na pele esfolada são conhecidas por serem tóxicas, especialmente para crianças, especialmente após o uso repetido; isso ocorre por causa de sua taxa de eliminação lenta.

Inseticida

O ácido bórico foi registrado pela primeira vez nos Estados Unidos como inseticida em 1948 para o controle de baratas , cupins , formigas de fogo , pulgas , silverfish e muitos outros insetos . O produto é geralmente considerado seguro para uso em cozinhas domésticas para controlar baratas e formigas. Ele atua como um veneno estomacal afetando o metabolismo dos insetos , e o pó seco é abrasivo para os exoesqueletos dos insetos . O ácido bórico também tem a reputação de "o presente que continua matando", no sentido de que as baratas que cruzam áreas levemente pulverizadas não morrem imediatamente, mas o efeito é como estilhaços de vidro separando-as. Isso geralmente permite que uma barata volte para o ninho, onde morre logo. As baratas, por serem canibais , comem outras mortas por contato ou consumo de ácido bórico, consumindo o pó preso na barata morta e matando-as também.

Preservação

Em combinação com seu uso como inseticida, o ácido bórico também previne e destrói a podridão úmida e seca existente nas madeiras. Pode ser usado em combinação com um carreador de etilenoglicol para tratar a madeira externa contra o ataque de fungos e insetos. É possível comprar hastes impregnadas de borato para inserção na madeira por meio de furos onde se sabe que a umidade e a umidade se acumulam e assentam. Está disponível na forma de gel e pasta injetável para o tratamento de madeira afetada pelo apodrecimento, sem a necessidade de substituir a madeira. Concentrados de tratamentos à base de borato podem ser usados para prevenir o crescimento de limo, micélio e algas, mesmo em ambientes marinhos.

O ácido bórico é adicionado ao sal na cura de peles de bovinos, peles de bezerro e de ovelha . Isso ajuda a controlar o desenvolvimento bacteriano e ajuda a controlar os insetos.

tampão de pH

O ácido bórico predomina em solução abaixo de pH 9

O ácido bórico protege contra o aumento do pH em piscinas

O ácido bórico em equilíbrio com sua base conjugada, o íon borato, é amplamente utilizado (na faixa de concentração de 50 a 100 ppm de equivalentes de boro) como sistema tampão de pH primário ou adjunto em piscinas . O ácido bórico é um ácido fraco, com p K _a (o pH em que o tamponamento é mais forte porque o ácido livre e o íon borato estão em concentrações iguais) de 9,24 em água pura a 25 ° C. Mas aparente p K _a é substancialmente mais baixo em piscinas ou águas do oceano por causa das interações com várias outras moléculas em solução. Será cerca de 9,0 em uma piscina de água salgada. Independentemente da forma de boro solúvel adicionado, dentro da faixa aceitável de pH e concentração de boro para piscinas, o ácido bórico é a forma predominante em solução aquosa, conforme mostrado na figura a seguir. O sistema de ácido bórico - borato pode ser útil como um sistema tampão primário (substituindo o sistema de bicarbonato com p K _{a ₁} = 6,0 ep K _{a ₂} = 9,4 sob condições típicas de piscina de água salgada) em piscinas com geradores de cloro de água salgada que tendem a mostrar um desvio para cima no pH de uma faixa de trabalho de pH 7,5 a 8,2. A capacidade do tampão é maior contra o aumento do pH (em direção ao pKa em torno de 9,0), conforme ilustrado no gráfico a seguir. O uso de ácido bórico nesta faixa de concentração não permite qualquer redução na concentração de HOCl livre necessária para a higienização da piscina, mas pode adicionar marginalmente aos efeitos fotoprotetores do ácido cianúrico e conferir outros benefícios por meio da atividade anticorrosiva ou suavidade da água percebida , dependendo da composição geral do soluto da piscina.

Lubrificação

As suspensões coloidais de nanopartículas de ácido bórico dissolvidas em petróleo ou óleo vegetal podem formar um lubrificante notável em superfícies de cerâmica ou metal com um coeficiente de atrito deslizante que diminui com o aumento da pressão para um valor que varia de 0,10 a 0,02. Os filmes autolubrificantes de H ₃ BO ₃ resultam de uma reação química espontânea entre as moléculas de água e os revestimentos de B ₂ O ₃ em um ambiente úmido. Em grande escala, existe uma relação inversa entre o coeficiente de atrito e a pressão de contato Hertziana induzida pela carga aplicada.

O ácido bórico é utilizado para lubrificar carrom e novuss placas, permitindo para o jogo mais rápido.

Poder nuclear

O ácido bórico é usado em algumas usinas nucleares como veneno de nêutrons . O boro no ácido bórico reduz a probabilidade de fissão térmica ao absorver alguns nêutrons térmicos . As reações em cadeia de fissão são geralmente conduzidas pela probabilidade de que nêutrons livres resultem em fissão e são determinadas pelo material e pelas propriedades geométricas do reator. O boro natural consiste em aproximadamente 20% de isótopos de boro-10 e 80% de boro-11. O boro-10 tem uma seção transversal alta para absorção de nêutrons de baixa energia (térmicos). Ao aumentar a concentração de ácido bórico no refrigerante do reator, a probabilidade de que um nêutron cause a fissão é reduzida. Mudanças na concentração de ácido bórico podem efetivamente regular a taxa de fissão que ocorre no reator. O ácido bórico é usado apenas em reatores de água pressurizada (PWRs), enquanto os reatores de água fervente (BWRs) empregam padrão de haste de controle e fluxo de refrigerante para controle de energia. Os BWRs usam uma solução aquosa de ácido bórico e bórax ou pentaborato de sódio para um sistema de desligamento de emergência. O ácido bórico pode ser dissolvido em reservatórios de combustível irradiado usados para armazenar elementos de combustível irradiado . A concentração é alta o suficiente para manter a multiplicação de nêutrons no mínimo. O ácido bórico foi despejado sobre o Reator 4 da usina nuclear de Chernobyl após seu derretimento para evitar que outra reação ocorresse.

Pirotecnia

O boro é usado em pirotecnia para prevenir a reação de formação de amida entre o alumínio e os nitratos . Uma pequena quantidade de ácido bórico é adicionada à composição para neutralizar as amidas alcalinas que podem reagir com o alumínio.

O ácido bórico pode ser usado como corante para tornar o fogo esverdeado. Por exemplo, quando dissolvido em metanol , é popularmente usado por malabaristas e fiandeiros para criar uma chama verde-escura muito mais forte do que o sulfato de cobre.

Agricultura

O ácido bórico é usado para tratar ou prevenir deficiências de boro nas plantas. Também é usado na preservação de grãos como arroz e trigo.

Referências

Leitura adicional

Jolly, WL (1991). Modern Inorganic Chemistry (2ª ed.). Nova York: McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-112651-9.
Goodman, L .; Gilman, A .; Brunton, L .; Lazo, J .; Parker, K. (2006). Goodman & Gilman's The Pharmacological Basis of Therapeutics . Nova York: McGraw Hill.
Cordia JA, Bal EA, Mak WA e Wils ERJ (2003), Determinação de algumas propriedades físico-químicas de Optibor EP. Rijswijk, Holanda: Laboratório TNO Prins Maurits, relatório PML 2002-C42rr, GLP, não publicado, dados confidenciais fornecidos por Bor ax Europe Limited

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