AXIT BORIC: CẤU TRÚC HÓA HỌC, TÍNH CHẤT, ĐIỀU CHẾ, SỬ DỤNG - HÓA HỌC - 2026

Các axit boric là một hợp chất vô cơ với công thức hóa học H ₃ BO ₃ . Nó bao gồm một chất rắn màu trắng hoặc không màu. Nó là một axit yếu mà trong dung dịch nước tạo ra, tùy thuộc vào nồng độ của nó, có độ pH từ 3,8 đến 4,8. Nó hòa tan kém trong nước lạnh và hòa tan vừa phải trong nước nóng.

Axit boric được phát hiện vào năm 1702 bởi Wilhelm Homberg (1652-1713), người đã xử lý hàn the bằng axit sulfuric, thu được một dung dịch có tác dụng chữa bệnh được đặt tên là nước an thần của Homberg.

Mẫu axit boric rắn trên mặt kính đồng hồ. Nguồn: Walkerma qua Wikipedia.

Tuy nhiên, cũng lưu ý rằng Homberg đã điều chế axit boric bằng cách thêm nước vào borax và đun nóng dung dịch cho đến khi bay hơi, do đó để lại các tinh thể axit boric trong trầm tích.

Axit này là một hợp chất rất hữu ích, có nhiều ứng dụng trong công nghiệp và y học, cũng được sử dụng làm chất diệt côn trùng, bảo quản gỗ, chống cháy và là thành phần của dung dịch đệm pH.

Cấu tạo hóa học

Phân tử axit boric được biểu diễn bằng mô hình hình cầu và thanh. Nguồn: Benjah-bmm27

Trong hình trên, chúng ta có phân tử thực tế của H ₃ BO ₃ . Lưu ý rằng các nguyên tử hydro, được đại diện bởi các quả cầu màu trắng, không liên kết với nguyên tử bo trung tâm, như công thức hóa học có thể gợi ý; mà đúng hơn, đối với các nguyên tử oxy, được biểu thị bằng các quả cầu màu đỏ.

Do đó, một công thức thuận tiện hơn, mặc dù ít được sử dụng hơn, cho axit boric là B (OH) ₃ , cho thấy rằng tính axit của nó là do các ion H ⁺ được giải phóng từ các nhóm OH của nó. Phân tử B (OH) ₃ có dạng hình học phẳng tam giác, với nguyên tử bo của nó có kiểu lai hóa sp ² .

B (OH) ₃ là một phân tử có cộng hóa trị cao, vì hiệu số độ âm điện giữa nguyên tử bo và oxy không lớn lắm; vì vậy liên kết BO về bản chất là cộng hóa trị. Cũng lưu ý rằng cấu trúc của phân tử này giống cấu trúc của một con quay. Nó sẽ có thể quay trên trục của chính nó theo cách tương tự?

Pha lê

Ô đơn vị của tinh thể H3BO3. Nguồn: Benjah-bmm27

Hình ảnh trên cho thấy ô đơn vị tương ứng với cấu trúc tinh thể triclinic của axit boric, trong những điều kiện tổng hợp nhất định, có thể áp dụng cấu trúc lục giác nhỏ gọn. Lưu ý rằng có bốn phân tử trên mỗi ô đơn vị, và chúng được sắp xếp thành hai lớp, A và B, xen kẽ (chúng không được xếp chồng lên nhau).

Do tính đối xứng và định hướng của các liên kết B-OH, có thể giả thiết rằng B (OH) ₃ là cực; tuy nhiên, sự tồn tại của các liên kết hydro giữa các phân tử làm thay đổi câu chuyện. Mỗi phân tử B (OH) ₃ sẽ cho hoặc nhận ba trong số các cầu nối này, với tổng số sáu tương tác lưỡng cực-lưỡng cực, như trong hình dưới đây:

Các lớp tinh thể của H3BO3 quan sát từ một trục cao hơn. Nguồn: Benjah-bmm27

Lưu ý rằng các liên kết hydro này là các tương tác có hướng chi phối các tinh thể axit boric và thiết lập các hình thái của các khía cạnh trang trí; các vòng bên trong có lẽ có đủ không gian để che lấp một số tạp chất không có trong các khuyết tật của tinh thể.

Các liên kết hydro này, mặc dù khối lượng phân tử của B (OH) _{3 thấp} , vẫn giữ cho tinh thể của nó kết dính đủ đến mức cần nhiệt độ 171ºC để nóng chảy. Vẫn chưa biết áp suất cao (theo thứ tự GPa) sẽ có ảnh hưởng gì đến các lớp phân tử của B (OH) ₃ .

Tính chất

Tên

IUPAC: axit boric và bo trihydrooxit. Tên khác: axit orthoboric, axit boracic, sassolit, borofax, và trihydroxyborane.

Khối lượng phân tử

61,83 g / mol

Ngoại hình

Chất rắn màu trắng trong, không màu, kết tinh. Nó cũng có sẵn dưới dạng hạt hoặc bột màu trắng. Hơi kem khi chạm vào.

Mùi

Phòng vệ sinh

Nếm thử

Hơi đắng

Độ nóng chảy

170,9 ºC

Điểm sôi

300 ºC

Khả năng hòa tan trong nước

Hòa tan vừa phải trong nước lạnh và hòa tan trong nước nóng:

2,52 g / 100 mL (0 ºC)

27,50 g / 100 mL (100 ºC)

Axit boric hòa tan một phần trong nước và có xu hướng chìm trong nước. Cho biết độ hòa tan có xu hướng tăng khi có mặt của axit, chẳng hạn như hydrochloric, citric và tartaric.

Khả năng hòa tan trong các dung môi khác

-Glycerol: 17,5% ở 25 ºC

-Ethylene glycol: 18,5% ở 25 ºC

-Acetone: 0,6% ở 25 ºC

-Etyl axetat: 1,5% ở 25 ºC

-Meetanol: 172 g / L ở 25 ºC

-Ethanol: 94,4 g / L ở 25 ºC

Hệ số phân vùng Octanol / nước

Nhật ký P = -0,29

Tính axit (pKa)

9.24. 12.4. 13.3. Đây là ba hằng số của sự phân ly tương ứng của chúng để giải phóng H ⁺ trong nước.

độ pH

3,8 - 4,8 (3,3% trong dung dịch nước)

5,1 (0,1 mol)

Áp suất hơi

1,6 ^10-6 mmHg

Ổn định

Ổn định trong nước

Sự phân hủy

Nó bị phân hủy khi đun nóng trên 100ºC, tạo thành anhydrit boric và nước.

Phản ứng

Axit boric tạo thành muối hòa tan với cation hóa trị một, ví dụ: Na ₂ B ₄ O ₇ .10H ₂ O, và muối không hòa tan với cation hóa trị hai, CaB ₄ O ₇ .6H ₂ O.

Trong dung dịch nước, nó tạo ra một dung dịch có tính axit, nghĩ rằng tính chất này là do sự trừ các nhóm OH ^- khỏi nước. Axit boric được xếp vào loại axit yếu thuộc loại Lewis.

Axit boric phản ứng với glixerol và mannitol, làm tăng tính axit của môi trường nước. PKa được sửa đổi từ 9,2 thành 5, do sự hình thành của chelate boron-mannitol ^- , giải phóng H ⁺ .

Sự chuẩn bị

Axit boric được tìm thấy ở trạng thái tự do trong núi lửa phun ở các vùng như Tuscany ở Ý, quần đảo Lipari và ở bang Nevada, Hoa Kỳ. Nó cũng được tìm thấy trong các khoáng chất như borax, boracite, ulexite và colemanite.

Axit boric chủ yếu được điều chế bằng phản ứng của borax khoáng (natri tetraborat decahydrat) với các axit khoáng, chẳng hạn như axit clohydric, axit sunfuric, v.v.

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

Nó cũng được điều chế bằng cách thủy phân bo trihalide và diborane.

Axit boric được điều chế từ colemanite (Ca ₂ B ₆ O ₁₁ · 6 H ₂ O). Quy trình bao gồm xử lý khoáng chất bằng axit sulfuric để hòa tan các hợp chất bo.

Sau đó, dung dịch có axit boric được tách ra khỏi các mảnh không phân hủy. Dung dịch này được xử lý bằng hydro sunfua để kết tủa các tạp chất asen và sắt. Phần nổi phía trên được làm lạnh để tạo ra kết tủa axit boric và tách nó ra khỏi huyền phù.

Các ứng dụng

Trong ngành công nghiệp

Axit boric được sử dụng trong sản xuất sợi thủy tinh. Bằng cách giúp hạ nhiệt độ nóng chảy, nó làm tăng độ bền và hiệu quả của sợi thủy tinh dệt - một vật liệu được sử dụng để gia cố nhựa được sử dụng trong tàu thủy, đường ống công nghiệp và bảng mạch máy tính.

Axit boric tham gia sản xuất thủy tinh borosilicat, cho phép thu được thủy tinh chịu được sự thay đổi nhiệt độ, sử dụng được trong nhà bếp của gia đình, trong đồ thủy tinh trong phòng thí nghiệm, ống huỳnh quang, sợi quang , Màn hình LCD, v.v.

Nó được sử dụng trong ngành công nghiệp luyện kim để làm cứng và xử lý các hợp kim thép, cũng như để thúc đẩy lớp phủ kim loại của vật liệu.

Nó được sử dụng như một thành phần hóa học trong bẻ gãy thủy lực (fracking): một phương pháp được sử dụng trong khai thác dầu khí. Axit boric hoạt động như một chất chống cháy trong vật liệu xenlulo, nhựa và vật liệu dệt được ngâm tẩm với axit boric để tăng khả năng chống cháy.

Trong y học

Axit boric được pha loãng trong nước rửa mắt. Viên nang gelatin axit boric được sử dụng để điều trị nhiễm nấm, đặc biệt là nấm Candida albicans. Nó cũng đã được sử dụng trong điều trị mụn trứng cá.

Axit boric được rắc trên tất để ngăn ngừa nhiễm trùng chân, chẳng hạn như bệnh nấm da chân. Tương tự như vậy, các dung dịch có chứa axit boric được sử dụng trong điều trị viêm tai ngoài ở người cũng như ở động vật.

Axit boric được thêm vào các chai được sử dụng để lấy nước tiểu, giúp ngăn ngừa nhiễm khuẩn trước khi được kiểm tra trong các phòng thí nghiệm chẩn đoán.

Thuốc trừ sâu

Axit boric được sử dụng để kiểm soát sự sinh sôi của côn trùng, chẳng hạn như gián, mối, kiến, v.v. Nó không giết chết gián ngay lập tức, vì nó ảnh hưởng đầu tiên đến hệ tiêu hóa và thần kinh của chúng, cũng như phá hủy bộ xương ngoài của chúng.

Axit boric hoạt động chậm, cho phép côn trùng đã ăn phải nó tiếp xúc với côn trùng khác, do đó lây lan ngộ độc.

Sự bảo tồn

Axit boric được sử dụng để ngăn chặn sự tấn công của nấm và côn trùng vào gỗ, được sử dụng cho mục đích này cùng với ethylene glycol. Phương pháp xử lý này cũng có hiệu quả trong việc kiểm soát phù sa và tảo.

Đệm PH

Axit boric và bazơ liên hợp của nó tạo thành hệ đệm pKa = 9.24, điều này cho thấy rằng chất đệm này hiệu quả nhất ở pH kiềm, điều này không bình thường ở các sinh vật sống. Tuy nhiên, đệm borat được sử dụng để điều chỉnh độ pH trong bể bơi.

Lò phản ứng hạt nhân

Axit boric có khả năng bắt giữ các nơtron nhiệt, làm giảm khả năng phân hạch hạt nhân không kiểm soát có thể dẫn đến tai nạn hạt nhân.

nông nghiệp

Bo là một nguyên tố cần thiết cho sự phát triển của thực vật, dẫn đến việc sử dụng axit boric cho sự đóng góp của nguyên tố này. Tuy nhiên, quá nhiều axit boric có thể gây hại cho cây trồng, đặc biệt là các loại trái cây có múi.

Chống chỉ định

Nên tránh sử dụng axit boric trên da bị bong tróc, vết thương hoặc sản phẩm bỏng cho phép nó hấp thụ. Đây là một hợp chất độc hại bên trong cơ thể và trong một số trường hợp, nó có thể gây ngất xỉu, co giật, co thắt, căng da mặt và huyết áp thấp.

Nên tham khảo ý kiến ​​bác sĩ về việc sử dụng viên nang âm đạo chứa axit boric cho phụ nữ có thai, vì nó đã được chỉ định rằng nó có thể gây biến dạng thai nhi và giảm trọng lượng cơ thể của trẻ khi sinh.

Cũng nên tránh đặt axit boric, được sử dụng như một chất diệt côn trùng, ở những nơi trong tầm với của trẻ em, vì trẻ em có tính nhạy cảm cao hơn với tác dụng độc hại của axit boric, liều lượng gây tử vong ở trẻ là 2.000 đến 3.000 mg .

Người giới thiệu

1. Rùng mình & Atkins. (2008). Hóa học vô cơ . (Tái bản lần thứ tư). Đồi Mc Graw.
2. Wikipedia. (2019). Axit boric. Khôi phục từ: en.wikipedia.org
3. Trung tâm Thông tin Công nghệ Sinh học Quốc gia. (2019). Axit boric. Cơ sở dữ liệu PubChem. CID = 7628. Được khôi phục từ: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Các biên tập viên của Encyclopaedia Britannica. (Ngày 28 tháng 3 năm 2019). Axit boric. Encyclopædia Britannica. Phục hồi từ: britannica.com
5. Rung sóng mang. (Ngày 9 tháng 11 năm 2018). Công dụng tiềm ẩn của axit boric trong cuộc sống hàng ngày của bạn. Được khôi phục từ: carriervibrating.com
6. Trung tâm thông tin thuốc bảo vệ thực vật quốc gia. (sf). Axit boric. Được khôi phục từ: npic.orst.edu
7. Đang soạn thảo. (Ngày 30 tháng 11 năm 2017). Axit boric: đặc tính và công dụng của hợp chất hóa học này. Phục hồi từ: acidos.info
8. Natri clorua. (2019). Axit boric. Phục hồi từ: chlorurosodio.com
9. Hiệp hội Dược bệnh viện Tây Ban Nha. (sf). Axit boric. . Đã khôi phục từ: workgroups.sefh.es