BORSKĀBE: ĶĪMISKĀ STRUKTŪRA, ĪPAŠĪBAS, SAGATAVOŠANA, LIETOJUMI - ĶĪMIJA - 2025

Borskābe ir neorganisks savienojums ar ķīmiskā formula H ₃ BO ₃ . Tas sastāv no baltas vai bezkrāsainas cietas vielas. Tā ir vāja skābe, kas ūdens šķīdumā atkarībā no koncentrācijas rada pH no 3,8 līdz 4,8. Tas slikti šķīst aukstā ūdenī un vidēji šķīst karstā ūdenī.

Borskābi 1702. gadā atklāja Vilhelms Hombergs (1652-1713), kurš booraks apstrādāja ar sērskābi, iegūstot medicīnisku šķīdumu, kas saņēma Homberga nomierinošā ūdens nosaukumu.

Cieti borskābes paraugi uz pulksteņa stikla. Avots: Walkerma caur Wikipedia.

Tomēr arī tiek atzīmēts, ka Hombergs sagatavoja borskābi, pievienojot boraksu ūdeni un karsējot šķīdumu līdz iztvaikošanai, tādējādi borskābes kristālus atstājot nogulumos.

Šī skābe ir ļoti noderīgs savienojums, kuru var daudz izmantot rūpniecībā un medicīnā, un to izmanto arī kā insekticīdu, koksnes konservēšanu, antipirēnu un tā ir pH buferšķīduma sastāvdaļa.

Ķīmiskā struktūra

Borskābes molekula, ko attēlo sfēru un stieņu modelis. Avots: Benjah-bmm27

Augšējā attēlā mums ir faktiskā H ₃ BO ₃ molekula . Ņemiet vērā, ka ūdeņraža atomi, ko attēlo baltas sfēras, nav piesaistīti centrālajam bora atomam, kā var domāt ķīmiskā formula; drīzāk skābekļa atomiem, ko attēlo sarkanās sfēras.

Tādējādi ērtāka formula, kaut arī mazāk izmantota, borskābei ir B (OH) ₃ , norādot, ka tās skābums ir saistīts ar H ⁺ joniem, kas atbrīvoti no tā OH grupām. B (OH) ₃ molekulai ir trigonālās plaknes ģeometrija, ar bora atomu notiek sp ² ķīmiska hibridizācija .

B (OH) ₃ ir ļoti kovalenta molekula, jo elektronegativitātes starpība starp bora atomu un skābekli nav ļoti liela; tāpēc BO obligācijas būtībā ir kovalentas. Ņemiet vērā arī to, ka šīs molekulas struktūra atgādina vērpšanas struktūru. Vai tas spēs griezties uz savas ass tādā pašā veidā?

Kristāli

H3BO3 kristāla vienības šūna. Avots: Benjah-bmm27

Augšējā attēlā parādīta vienības šūna, kas atbilst bolskābes triklīnu kristāliskajai struktūrai, kas noteiktos sintētiskos apstākļos var izmantot kompakto sešstūra struktūru. Ņemiet vērā, ka uz vienas šūnas vienības ir četras molekulas un ka tās ir sakārtotas divos slāņos A un B, pārmaiņus (tās neatrodas viena otrai virs otras).

B-OH saišu simetrijas un orientācijas dēļ var pieņemt, ka B (OH) ₃ ir apolāri; tomēr starpmolekulāro ūdeņraža saišu esamība maina stāstu. Katra B (OH) ₃ molekula dos vai saņems trīs no šiem tiltiem ar kopējo sešu dipola-dipola mijiedarbību, kā redzams attēlā zemāk:

H3BO3 kristāliskie slāņi, kas novēroti no augstākas ass. Avots: Benjah-bmm27

Ņemiet vērā, ka šīs ūdeņraža saites ir virziena mijiedarbība, kas regulē borskābes kristālus un veido dekoratīvo aspektu modeļus; iekšējie gredzeni, iespējams, ar pietiekami daudz vietas, lai aizklātu dažus piemaisījumus, kas nav kristāla defektos.

Šīs ūdeņraža saites, neskatoties uz B (OH) ₃ zemo molekulāro masu , saglabā savu kristālu pietiekami saliedētu, lai tā izkausēšanai būtu nepieciešama 171 ° C temperatūra. Nav zināms, kā augsts spiediens (GPa secībā) varētu ietekmēt B (OH) ₃ molekulāros slāņus .

Īpašības

Vārdi

IUPAC: borskābe un bora trihidroksīds. Citi nosaukumi: ortoborskābe, boraukskābe, sassolīts, borofakss un trihidroksiborāns.

Molārā masa

61,83 g / mol

Ārējais izskats

Dzidra, bezkrāsaina, kristāliski balta cieta viela. Tas ir pieejams arī granulu veidā vai kā balts pulveris. Nedaudz krēmīgs uz tausti.

Smarža

Tualete

Garša

Nedaudz rūgta

Kušanas punkts

170,9 ºC

Vārīšanās punkts

300 ºC

Šķīdība ūdenī

Mēreni šķīst aukstā ūdenī un šķīst karstā ūdenī:

2,52 g / 100 ml (0 ºC)

27,50 g / 100 ml (100 ºC)

Borskābe daļēji šķīst ūdenī un tiecas tajā izliet. Minētajai šķīdībai ir tendence palielināties skābju, piemēram, sālsskābes, citronskābes un vīnskābes, klātbūtnē.

Šķīdība citos šķīdinātājos

-Glicerīns: 17,5% pie 25 ºC

-Etilēnglikols: 18,5% 25 ° C temperatūrā

-Acetons: 0,6% pie 25 ºC

-Etilacetāts: 1,5% 25 ° C temperatūrā

-Metanols: 172 g / L 25 ºC temperatūrā

-Etanols: 94,4 g / L 25 ºC temperatūrā

Oktanola / ūdens sadalījuma koeficients

Baļķis P = -0,29

Skābums (pKa)

9.24. 12.4. 13.3. Šīs ir trīs to konsekvences, kas izdala H ⁺ ūdenī.

pH

3,8 - 4,8 (3,3% ūdens šķīdumā)

5,1 (0,1 molārs)

Tvaika spiediens

1,6 10 ^-6 mmHg

Stabilitāte

Stabils ūdenī

Sadalīšanās

Karstumā virs 100 ° C tas sadalās, veidojot borskābes anhidrīdu un ūdeni.

Reaģētspēja

Borskābe veido šķīstošus sāļus ar monovalentiem katjoniem, piemēram: Na ₂ B ₄ O ₇ .10H ₂ O un nešķīstošus sāļus ar divvērtīgiem katjoniem, CaB ₄ O ₇ .6H ₂ O.

Ūdens šķīdumā tā rada skābu šķīdumu, domāt, ka šī īpašība bija saistīts ar atņemot OH ^- grupu no ūdens. Borskābi klasificē kā Lūisa tipa vāju skābi.

Borskābe reaģē ar glicerīnu un mannītu, palielinot ūdens vides skābumu. PKa ir pārveidots no 9,2 līdz 5, sakarā ar veidošanos bora-mannīta helātu ^- , izdala H ⁺ .

Sagatavošana

Borskābe ir brīvā stāvoklī vulkānu izdalījumos tādos reģionos kā Toskāna Itālijā, Lipari salas un Nevada štatā ASV. Tas ir atrodams arī tādos minerālos kā boraks, boraksīts, ulexīts un kolemanīts.

Borskābi galvenokārt sagatavo, minerālajam boraks (nātrija tetraborāta dekahidrātam) reaģējot ar minerālskābēm, piemēram, sālsskābi, sērskābi utt.

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

To sagatavo arī bora trihalīda un diborāna hidrolīzē.

Borskābi sagatavo no kolemanīta (Ca ₂ B ₆ O ₁₁ · 6 H ₂ O). Procedūra sastāv no minerāla apstrādes ar sērskābi, lai izšķīdinātu bora savienojumus.

Pēc tam šķīdumu, kurā atrodas borskābe, atdala no neizšķīdušajiem fragmentiem. Šķīdumu apstrādā ar sērūdeņradi, lai izgulsnētu arsēna un dzelzs piemaisījumus. Supernatantu atdzesē, lai iegūtu borskābes nogulsnes un atdalītu to no suspensijas.

Lietojumprogrammas

Rūpniecībā

Stikla šķiedras ražošanā izmanto borskābi. Palīdzot pazemināt kušanas temperatūru, tas palielina tekstila stiklplasta izturību un efektivitāti - materiālu, ko izmanto plastmasas stiprināšanai kuģos, rūpnieciskajos cauruļvados un datoru shēmās.

Borskābe piedalās borsilikāta stikla ražošanā, kas ļauj iegūt stiklu, kas izturīgs pret temperatūras izmaiņām un izmantojams mājas virtuvē, stikla traukos laboratorijās, dienasgaismas lampās, optiskās šķiedras , LCD ekrāni utt.

To izmanto metalurģijas nozarē tērauda sakausējumu sacietēšanai un apstrādei, kā arī materiālu metāliska pārklājuma veicināšanai.

To izmanto kā ķīmisku sastāvdaļu hidrauliskajā skaldīšanā (sašķelšanā): metodi, ko izmanto naftas un gāzes ieguvē. Borskābe darbojas kā antipirēns celulozes, plastmasas un tekstilmateriālos, kas piesūcināti ar borskābi, lai palielinātu to izturību pret uguni.

Medicīnā

Borskābe tiek atšķaidīta acu mazgāšanā. Borskābes želatīna kapsulas lieto sēnīšu infekciju, īpaši Candida albicans, ārstēšanai. To lieto arī pūtīšu ārstēšanā.

Borskābi smidzina uz zeķēm, lai novērstu pēdu infekcijas, piemēram, sportista pēdas. Tāpat borskābi saturošus šķīdumus izmanto ārējā otīta ārstēšanai cilvēkiem, kā arī dzīvniekiem.

Urīna savākšanai izmantotajās pudelēs pievieno borskābi, kas novērš baktēriju inficēšanos pirms izmeklēšanas diagnostikas laboratorijās.

Insekticīds

Borskābi izmanto, lai kontrolētu kukaiņu, piemēram, prusaku, termītu, skudru, izplatīšanos. Tas uzreiz nenogalina raudas, jo tas vispirms ietekmē viņu gremošanas un nervu sistēmas, kā arī iznīcina viņu eksoskeletu.

Borskābe darbojas lēni, ļaujot kukaiņiem, kas to ir ieteikuši, saskarties ar citiem kukaiņiem, tādējādi izplatot saindēšanos.

Saglabāšana

Borskābe tiek izmantota, lai novērstu sēnīšu un kukaiņu uzbrukumu koksnei, un to šim nolūkam izmanto kopā ar etilēnglikolu. Šī apstrāde ir efektīva arī dūņu un aļģu kontrolei.

PH buferis

Borskābe un tās konjugētā bāze veido buferu sistēmu ar pKa = 9,24, kas norāda, ka šis buferis ir visefektīvākais pie sārmaina pH līmeņa, kas parasti nav dzīvām būtnēm. Tomēr borāta buferšķīdumu izmanto pH regulēšanai peldbaseinos.

Kodolreaktori

Borskābei ir spēja uztvert termiskos neitronus, kas samazina nekontrolētas kodoldalīšanās iespēju, kas var izraisīt kodolnegadījumus.

zemkopība

Bors ir būtisks elements augu augšanā, kā rezultātā borskābe tika izmantota elementa devumā. Tomēr pārāk daudz borskābes var kaitēt augiem, īpaši citrusaugļiem.

Kontrindikācijas

Jāizvairās no borskābes lietošanas novājinātai ādai, brūcēm vai apdegumiem, kas ļauj to absorbēt. Tas ir toksisks savienojums ķermeņa iekšienē, un dažos gadījumos tas var izraisīt ģīboni, krampjus, spazmas, sejas tiku un pazeminātu asinsspiedienu.

Borskābes maksts kapsulu lietošanai grūtniecēm jākonsultējas ar ārstu, jo ir norādīts, ka tas var izraisīt augļa deformāciju un bērna ķermeņa masas samazināšanos piedzimstot.

Jāizvairās arī no borskābes, ko izmanto kā insekticīdu, ievietošanas bērniem pieejamās vietās, jo bērniem ir lielāka jutība pret borskābes toksisko iedarbību, nosakot letālo devu 2000 līdz 3000 mg .

Atsauces

1. Šiveris un Atkins. (2008). Neorganiskā ķīmija. (Ceturtais izdevums). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019. gads). Borskābe. Atgūts no: en.wikipedia.org
3. Nacionālais biotehnoloģijas informācijas centrs. (2019. gads). Borskābe. PubChem datu bāze. CID = 7628. Atgūts no: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Enciklopēdijas Britannica redaktori. (2019. gada 28. marts). Borskābe. Encyclopædia Britannica. Atgūts no: britannica.com
5. Nesēja vibrācija. (2018. gada 9. novembris). Slēptā borskābes lietošana jūsu ikdienas dzīvē. Atgūts no: carriervibrating.com
6. Valsts pesticīdu informācijas centrs. (sf). Borskābe. Atgūts no: npic.orst.edu
7. Projektēšana. (2017. gada 30. novembris). Borskābe: šī ķīmiskā savienojuma īpašības un pielietojums. Atgūts no: acidos.info
8. Nātrija hlorīds. (2019. gads). Borskābe. Atgūts no: chlorurosodio.com
9. Spānijas slimnīcu farmācijas biedrība. (sf). Borskābe. . Atgūts no: workgroups.sefh.es