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Ácido bórico
Fórmula estructural
Modelo que llena el espacio
Cristales de ácido bórico
Nombres
Nombres IUPAC
Ácido bórico
Trihydrooxidoboron
Otros nombres
Ácido ortobórico, ácido
bórico,
sassolita,
Optibor,
borofax,
trihidroxiborano,
hidróxido de boro (III),
trihidróxido de boro
Identificadores
Modelo 3D ( JSmol )
CHEBI
CHEMBL
ChemSpider
Tarjeta de información ECHA100.030.114 Edita esto en Wikidata
Número CE
  • 233-139-2
Número eE284 (conservantes)
KEGG
UNII
  • EnChI = 1S / BH3O3 / c2-1 (3) 4 / h2-4H chequeY
    Clave: KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N chequeY
  • EnChI = 1 / BH3O3 / c2-1 (3) 4 / h2-4H
    Clave: KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYAI
  • OB (O) O
  • [OH +] = [B -] (O) O
Propiedades
B H 3 O 3
Masa molar61,83  g · mol −1
AparienciaSólido cristalino blanco
Densidad1.435 g / cm 3
Punto de fusion 170,9 ° C (339,6 ° F; 444,0 K)
Punto de ebullición 300 ° C (572 ° F; 573 K)
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)
Solubilidad en otros disolventes.Soluble en alcoholes inferiores
moderadamente soluble en piridina
muy poco soluble en acetona
log P-0,29 [1]
Acidez (p K a )9.24, 12.4, 13.3
Base conjugadaBorato
Susceptibilidad magnética (χ)
-34,1 · 10 −6 cm 3 / mol
Estructura
Forma molecular
Trigonal plana
Momento bipolar
Cero
Farmacología
Código ATC
S02AA03 ( OMS ) D08AD ( OMS )
Peligros
Ficha de datos de seguridadVer: página de datos
Pictogramas GHS
NFPA 704 (diamante de fuego)
1
0
0
punto de inflamabilidadNo es inflamable
Dosis o concentración letal (LD, LC):
LD 50 ( dosis mediana )
2660 mg / kg, oral (rata)
Compuestos relacionados
Compuestos relacionados
Trióxido de boro
Borax
Página de datos complementarios
Estructura y propiedades
Índice de refracción ( n ),
constante dieléctrica (ε r ), etc.

Datos termodinámicos
Comportamiento de fase
sólido-líquido-gas
Datos espectrales
UV , IR , RMN , MS
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
chequeY verificar  ( ¿qué es   ?)chequeY☒norte
Referencias de Infobox

El ácido bórico , también llamado borato de hidrógeno , ácido bórico y ácido ortobórico es un ácido de boro de Lewis monobásico débil . Sin embargo, parte de su comportamiento hacia algunas reacciones químicas sugiere que también es ácido tribásico en el sentido de Brønsted . El ácido bórico se utiliza a menudo como antiséptico , insecticida , retardante de llama , absorbente de neutrones o precursor de otros compuestos químicos. Tiene la fórmula química H 3 B O 3 (a veces escrito B (OH) 3), y existe en forma de cristales incoloros o un polvo blanco que se disuelve en agua . Cuando se presenta como mineral , se llama sassolita .

Ocurrencia [ editar ]

El ácido bórico, o sassolita , se encuentra principalmente en su estado libre en algunos distritos volcánicos, por ejemplo, en la región italiana de Toscana , las islas Lipari y el estado estadounidense de Nevada . En estos entornos volcánicos emana, mezclado con vapor, de fisuras en el suelo. También se encuentra como componente de muchos minerales naturales: bórax , boracita , ulexita (boronatrocalcita) y colemanita . El ácido bórico y sus sales se encuentran en el agua de mar. También se encuentra en plantas, incluidas casi todas las frutas. [2]

El ácido bórico fue preparado por primera vez por Wilhelm Homberg (1652-1715) a partir del bórax, por la acción de ácidos minerales, y recibió el nombre de sal sedativum Hombergi ("sal sedante de Homberg"). Sin embargo , los boratos , incluido el ácido bórico, se han utilizado desde la época de los antiguos griegos para limpiar, conservar alimentos y otras actividades. [3]

Preparación [ editar ]

El ácido bórico se puede preparar haciendo reaccionar bórax (tetraborato de sodio decahidratado) con un ácido mineral , como el ácido clorhídrico :

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

También se forma como un subproducto de la hidrólisis de trihaluros de boro y diborano : [4]

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)

Propiedades [ editar ]

El ácido bórico es soluble en agua hirviendo. Cuando se calienta por encima de 170 ° C, se deshidrata y forma ácido metabórico (HBO 2 ):

H 3 BO 3 → HBO 2 + H2O

El ácido metabórico es un sólido cristalino cúbico blanco y solo es ligeramente soluble en agua. El ácido metabórico se derrite a aproximadamente 236 ° C, y cuando se calienta por encima de aproximadamente 300 ° C se deshidrata aún más, formando ácido tetrabórico, también llamado ácido pirobórico (H 2 B 4 O 7 ):

4 HBO 2 → H 2 B 4 O 7 + H2O

El término ácido bórico a veces puede referirse a cualquiera de estos compuestos. Un calentamiento adicional (hasta aproximadamente 330 ° C) [5] conduce a trióxido de boro .

H 2 B 4 O 7 → 2 B 2 O 3 + H2O

Existen interpretaciones contradictorias sobre el origen de la acidez de las soluciones acuosas de ácido bórico. La espectroscopia Raman de soluciones fuertemente alcalinas ha demostrado la presencia de B (OH)-
4ion, [6] lo que lleva a algunos a concluir que la acidez se debe exclusivamente a la extracción de OH - del agua: [6] [7] [8] [9]

B (OH) 3 + H2O ⇌ B (OH)-
4+ H + ( K = 7.3 × 10 −10 ; p K = 9.14) 

o más propiamente expresado en la solución acuosa:

B (OH) 3 + 2 H2O ⇌ B (OH)-
4+ H
3O+

Esto se puede caracterizar [7] [8] [9] como acidez de Lewis del boro hacia OH - , más que como acidez de Brønsted .

Los aniones poliborato se forman a un pH de 7 a 10 si la concentración de boro es superior a aproximadamente 0,025 mol / L. El más conocido de ellos es el ion 'tetraborato', que se encuentra en el mineral bórax:

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

El ácido bórico contribuye de manera importante a la absorción del sonido de baja frecuencia en el agua de mar. [10]

Reacciones [ editar ]

Con polioles que contienen dioles cis - vecinales , como glicerol y manitol , aumenta la acidez de la solución de ácido bórico. Con diferentes concentraciones de manitol , el pK de B (OH) 3 se extiende en cinco órdenes de magnitud (de 9 a 4): esta acidez exacerbada del ácido bórico en presencia de manitol también se denomina a veces "ácido manitobórico" . [11] Greenwood y Earnshawn (1997) [12] se refieren a un valor de pK de 5,15 mientras que un valor de pK de 3,80 también se informa en el libro de Vogel. [13] Esto se debe a la formación de un quelato de boro-manitol, [B (C 6H 8 O 2 (OH) 4 ) 2 ] - , también conocido como complejo de manitoborato, según la siguiente reacción de complejación que libera un protón:

(ácido manitobórico)ácido bóricoB (OH) 3 + 2 manitolC 6 H 14 O 6 ⇌ complejo de manitoborato[B (C 6 H 8 O 2 (OH) 4 ) 2 ] -+ 3 H 2 O + H +
(p K a entre 4 y 9, dependiendo de la concentración de manitol)

Esta característica se utiliza en química analítica para determinar el contenido de boro en solución acuosa mediante titulación potenciométrica con una base fuerte, como NaOH. [12]

El ácido bórico también se disuelve en ácido sulfúrico anhidro: [12]

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

El ácido bórico reacciona con alcoholes para formar ésteres de borato , B (OR) 3 donde R es alquilo o arilo . Por lo general, se agrega un agente deshidratante, como ácido sulfúrico concentrado : [14]

B (OH) 3 + 3 ROH → B (OR) 3 + 3 H 2 O

También se conocen una variedad de sales, que involucran el anión borato BO 3 3- borato trigonal planar .

Estructura molecular y cristalina [ editar ]

Los tres átomos de oxígeno forman una geometría plana trigonal alrededor del boro. La longitud del enlace BO es 136 pm y la OH es 97 pm. El grupo de puntos moleculares es C 3h .

El ácido bórico cristalino consta de capas de moléculas de B (OH) 3 unidas por enlaces de hidrógeno de 272 pm de longitud. La distancia entre dos capas adyacentes es de 318 pm. [12]

La celda unitaria del ácido bórico
El enlace de hidrógeno (líneas discontinuas)
permite que las moléculas de ácido bórico formen
capas paralelas en el estado sólido.

Toxicología [ editar ]

Según la clasificación de la dosis letal mediana (LD 50 ) en mamíferos de 2660 mg / kg de masa corporal, el ácido bórico solo es venenoso si se toma internamente o se inhala en grandes cantidades. La Decimocuarta Edición del Índice Merck indica que el LD 50 de ácido bórico es de 5.14 g / kg para las dosis orales administradas a las ratas, y que de 5 a 20 g / kg ha producido la muerte en los seres humanos adultos. Por el bien de la comparación, el LD 50 de sal es informado de que 3,75 g / kg en ratas de acuerdo con el Índice de Merck . Según la Agencia para el Registro de Sustancias Tóxicas y Enfermedades, "Se informó que la dosis letal mínima de boro ingerido (como ácido bórico) era de 2 a 3 g en los bebés, de 5 a 6 g en los niños y de 15 a 20 g en los adultos. [...] Sin embargo, una revisión de 784 intoxicaciones humanas con ácido bórico (10-88 g) no informaron muertes, y el 88% de los casos fueron asintomáticos ". [15]

La exposición prolongada al ácido bórico puede ser más preocupante, ya que causa daño renal y, finalmente, insuficiencia renal (consulte los enlaces a continuación). Aunque no parece ser cancerígeno , los estudios en perros han informado atrofia testicular después de la exposición a 32 mg / kg pc / día durante 90 días. Este nivel es mucho más bajo que el LD 50 . [dieciséis]

Según el informe de CLH para el ácido bórico publicado por la Oficina de Sustancias Químicas de Lodz, Polonia, el ácido bórico en dosis altas muestra una toxicidad significativa para el desarrollo y teratogenicidad en fetos de conejo, rata y ratón, así como defectos cardiovasculares, variaciones esqueléticas y riñón leve. lesiones. [17] Como consecuencia de la trigésima ATP de la directiva de la UE 67/548 / CEE de agosto de 2008, la Comisión Europea decidió modificar su clasificación como categoría 2 para la reproducción y aplicar las frases de riesgo R60 (puede perjudicar la fertilidad) y R61 ( puede causar daño al feto). [18] [19] [20] [21] [22]

En una reunión de la Asociación Europea de Fabricación de Diagnósticos (EDMA) de 2010, se discutieron varias adiciones nuevas a la lista de sustancias de muy alta preocupación (SVHC) en relación con el Reglamento de registro, evaluación, autorización y restricción de sustancias químicas de 2007 (REACH). Tras el registro y la revisión completados como parte de REACH, la clasificación del ácido bórico CAS 10043-35-3 / 11113-50-1 se enumera a partir del 1 de diciembre de 2010 es H360FD (Puede dañar la fertilidad. Puede dañar al feto). [23 ] [24]

Usos [ editar ]

Industrial [ editar ]

El uso industrial principal del ácido bórico es en la fabricación de fibra de vidrio monofilamento, generalmente denominada fibra de vidrio textil. La fibra de vidrio textil se utiliza para reforzar plásticos en aplicaciones que van desde embarcaciones hasta tuberías industriales y placas de circuitos de computadoras. [25]

En la industria de la joyería, el ácido bórico se usa a menudo en combinación con alcohol desnaturalizado para reducir la oxidación de la superficie y la formación de incrustaciones de fuego en los metales durante las operaciones de recocido y soldadura .

El ácido bórico se utiliza en la producción de vidrio en pantallas planas LCD .

En galvanoplastia , el ácido bórico se usa como parte de algunas fórmulas patentadas. Una de estas fórmulas conocidas requiere una proporción de aproximadamente 1 a 10 de H
3BO
3a NiSO4, una porción muy pequeña de lauril sulfato de sodio y una pequeña porción de H2ENTONCES4.

El ácido bórico, mezclado con bórax ( tetraborato de sodio decahidratado ) en una proporción en peso de 4: 5, es muy soluble en agua, aunque no son tan solubles por separado. [26] La solución se utiliza como agente retardante del fuego de la madera por impregnación. [27]

También se utiliza en la fabricación de masa de apisonamiento, un polvo fino que contiene sílice que se utiliza para producir revestimientos y cerámicas para hornos de inducción .

El ácido bórico es una de las sustancias más utilizadas que puede contrarrestar los efectos nocivos del ácido fluorhídrico (HF) reactivo tras un contacto accidental con la piel. Funciona forzando el libre F - aniones en la inerte tetrafluoroborato de aniones. Este proceso derrota la extrema toxicidad del ácido fluorhídrico, en particular su capacidad para secuestrar calcio iónico del suero sanguíneo, lo que puede provocar un paro cardíaco y la descomposición ósea; tal evento puede ocurrir por un contacto leve de la piel con HF. [28]

El ácido bórico se añade a bórax para su uso como la soldadura de flujo por herreros . [29]

El ácido bórico, en combinación con alcohol polivinílico (PVA) o aceite de silicona , se utiliza para fabricar Silly Putty . [30]

El ácido bórico también está presente en la lista de aditivos químicos utilizados para la fracturación hidráulica (fracking) en Marcellus Shale en Pensilvania. [31] De hecho, a menudo se utiliza junto con la goma guar como agente reticulante y gelificante para controlar la viscosidad y la reología del fluido de fracturación hidráulica inyectado a alta presión en el pozo. De hecho, es importante controlar la viscosidad del fluido para mantener en suspensión en largas distancias de transporte los granos de los agentes de apuntalamiento destinados a mantener las grietas en las lutitas suficientemente abiertas para facilitar la extracción de gas después de que se libera la presión hidráulica.[32] [33] [34] Las propiedades reológicas del hidrogel de goma guar reticulada con boratodependen principalmente delvalor del pH . [35]

Médico [ editar ]

El ácido bórico se puede usar como antiséptico para quemaduras o cortes leves y, a veces, se usa en ungüentos y apósitos , como la pelusa boracica . El ácido bórico se aplica en una solución muy diluida como enjuague ocular. El ácido bórico diluido se puede usar como ducha vaginal para tratar la vaginosis bacteriana debido a una alcalinidad excesiva, [36] así como la candidiasis debida a cándida no albicans. [37] Como compuesto antibacteriano , el ácido bórico también se puede utilizar como tratamiento para el acné . También se utiliza como prevención del pie de atleta., mediante la inserción de polvo en los calcetines o medias. Se pueden usar varias preparaciones para tratar algunos tipos de otitis externa (infección del oído) tanto en humanos como en animales. [38] El conservante de las botellas de muestras de orina en el Reino Unido es el ácido bórico.

Se sabe que las soluciones de ácido bórico usadas como lavado de ojos o sobre la piel raspada son tóxicas, particularmente para los bebés, especialmente después de un uso repetido; esto se debe a su lenta tasa de eliminación. [39]

Insecticida [ editar ]

El ácido bórico se registró por primera vez en los EE.UU. como insecticida en 1948 para el control de cucarachas , termitas , hormigas de fuego , pulgas , pececillos de plata , y muchos otros insectos . En general, se considera que el producto es seguro para su uso en cocinas domésticas para controlar cucarachas y hormigas. Actúa como un veneno estomacal que afecta el metabolismo de los insectos , y el polvo seco es abrasivo para los exoesqueletos de los insectos . [40] [41] [42]El ácido bórico también tiene la reputación de ser "el regalo que sigue matando" en el sentido de que las cucarachas que atraviesan áreas ligeramente espolvoreadas no mueren de inmediato, sino que el efecto es como fragmentos de vidrio que las cortan. Esto a menudo permite que una cucaracha regrese al nido donde pronto muere. Las cucarachas, al ser caníbales , se comen a otros muertos por contacto o consumo de ácido bórico, consumiendo el polvo atrapado en la cucaracha muerta y matándolos también. [ cita requerida ]

Preservación [ editar ]

En combinación con su uso como insecticida, el ácido bórico también previene y destruye la pudrición húmeda y seca existente en las maderas. Se puede usar en combinación con un portador de etilenglicol para tratar la madera externa contra el ataque de hongos e insectos. Es posible comprar varillas impregnadas de borato para insertarlas en la madera a través de taladros donde se sabe que la humedad y la humedad se acumulan y se asientan. Está disponible en forma de gel y pasta inyectable para tratar la madera afectada por la podredumbre sin la necesidad de reemplazar la madera. Pueden usarse concentrados de tratamientos a base de borato para prevenir el crecimiento de limo, micelio y algas, incluso en ambientes marinos.

El ácido bórico se agrega a la sal en el curado de cueros de ganado, pieles de becerro y pieles de oveja . Esto ayuda a controlar el desarrollo bacteriano y ayuda a controlar los insectos.

tampón de pH [ editar ]

El ácido bórico predomina en solución por debajo de pH 9
Amortiguadores de ácido bórico contra el aumento del pH en piscinas

El ácido bórico en equilibrio con su base conjugada, el ión borato, se usa ampliamente (en el rango de concentración de 50 a 100 ppm de equivalentes de boro) como sistema tampón de pH primario o adjunto en piscinas . El ácido bórico es un ácido débil, con un p K a (el pH en el que la amortiguación es más fuerte porque el ácido libre y el ión borato están en concentraciones iguales) de 9,24 en agua pura a 25 ° C. Pero aparente p K aes sustancialmente menor en aguas de piscinas o de océanos debido a las interacciones con varias otras moléculas en solución. Será alrededor de 9.0 en una piscina de agua salada. Independientemente de la forma de boro soluble que se añada, dentro del rango aceptable de pH y concentración de boro para piscinas, el ácido bórico es la forma predominante en la solución acuosa, como se muestra en la figura adjunta. El sistema de ácido bórico-borato puede ser útil como un sistema de amortiguación primario (sustituyendo el sistema de bicarbonato con p K a 1 = 6.0 yp K a 2 = 9.4 en condiciones típicas de piscinas de agua salada) en piscinas con generadores de cloro de agua salada. que tienden a mostrar una variación ascendente en el pH desde un rango de trabajo de 7,5 a 8,2.La capacidad tampón es mayor frente al aumento del pH (hacia el pKa alrededor de 9,0), como se ilustra en el gráfico adjunto. El uso de ácido bórico en este rango de concentración no permite ninguna reducción en la concentración de HOCl libre necesaria para el saneamiento de la piscina, pero puede aumentar marginalmente los efectos fotoprotectores del ácido cianúrico y conferir otros beneficios a través de la actividad anticorrosiva o la suavidad del agua percibida. , dependiendo de la composición general del soluto de la piscina. [43]

Lubricación [ editar ]

Las suspensiones coloidales de nanopartículas de ácido bórico disueltas en petróleo o aceite vegetal pueden formar un lubricante notable en superficies cerámicas o metálicas [44] con un coeficiente de fricción deslizante que disminuye al aumentar la presión hasta un valor que varía de 0,10 a 0,02. Las películas autolubricantes de H 3 BO 3 son el resultado de una reacción química espontánea entre las moléculas de agua y los revestimientos de B 2 O 3 en un ambiente húmedo. A gran escala, existe una relación inversa entre el coeficiente de fricción y la presión de contacto hertziana inducida por la carga aplicada.

El ácido bórico se utiliza para lubricar las tablas de carrom y novuss , lo que permite un juego más rápido. [45]

Energía nuclear [ editar ]

El ácido bórico se utiliza en algunas plantas de energía nuclear como veneno de neutrones . El boro en el ácido bórico reduce la probabilidad de fisión térmica al absorber algunos neutrones térmicos . Las reacciones en cadena de fisión generalmente son impulsadas por la probabilidad de que los neutrones libres resulten en fisión y está determinada por el material y las propiedades geométricas del reactor. El boro natural consta de aproximadamente un 20% de isótopos de boro-10 y un 80% de isótopos de boro-11. Boro-10 tiene una sección transversal altapara la absorción de neutrones (térmicos) de baja energía. Al aumentar la concentración de ácido bórico en el refrigerante del reactor, se reduce la probabilidad de que un neutrón cause fisión. Los cambios en la concentración de ácido bórico pueden regular eficazmente la velocidad de fisión que tiene lugar en el reactor. El ácido bórico se usa solo en reactores de agua a presión (PWR), mientras que los reactores de agua en ebullición (BWR) emplean un patrón de varilla de control y flujo de refrigerante para el control de potencia. Los BWR utilizan una solución acuosa de ácido bórico y bórax o pentaborato de sodio para un sistema de apagado de emergencia. El ácido bórico puede disolverse en piscinas de combustible gastado utilizadas para almacenar combustible gastado.elementos. La concentración es lo suficientemente alta como para mantener la multiplicación de neutrones al mínimo. Se vertió ácido bórico sobre el Reactor 4 de la central nuclear de Chernobyl después de su fusión para evitar que ocurriera otra reacción. [ cita requerida ]

Pirotecnia [ editar ]

El boro se utiliza en pirotecnia para prevenir la reacción de formación de amida entre el aluminio y los nitratos . Se agrega una pequeña cantidad de ácido bórico a la composición para neutralizar las amidas alcalinas que pueden reaccionar con el aluminio.

El ácido bórico se puede utilizar como colorante para hacer que el fuego sea verde. Por ejemplo, cuando se disuelve en metanol , los malabaristas de fuego y los hilanderos de fuego lo utilizan popularmente para crear una llama de color verde oscuro mucho más fuerte que el sulfato de cobre. [46]

Agricultura [ editar ]

El ácido bórico se usa para tratar o prevenir las deficiencias de boro en las plantas. También se utiliza en la conservación de cereales como el arroz y el trigo. [47]

Referencias [ editar ]

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Lectura adicional [ editar ]

  • Jolly, WL (1991). Química inorgánica moderna (2ª ed.). Nueva York: McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-112651-9.
  • Goodman, L .; Gilman, A .; Brunton, L .; Lazo, J .; Parker, K. (2006). Goodman & Gilman, The Pharmacological Basis of Therapeutics . Nueva York: McGraw Hill.
  • Cordia JA, Bal EA, Mak WA y Wils ERJ (2003), Determinación de algunas propiedades físico-químicas de Optibor EP. Rijswijk, Países Bajos: Laboratorio TNO Prins Maurits, informe PML 2002-C42rr, GLP, datos confidenciales no publicados proporcionados por Bor ax Europe Limited

Enlaces externos [ editar ]

  • Medios relacionados con el ácido bórico en Wikimedia Commons
  • Hoja de datos técnicos del ácido bórico - Centro Nacional de Información sobre Plaguicidas
  • Hoja de datos generales sobre el ácido bórico - Centro Nacional de Información sobre Plaguicidas
  • Tarjeta internacional de seguridad química 0991
  • Decisión de elegibilidad de reinscripción de pesticidas de la EPA de EE. UU.
  • Inventario Nacional de Contaminantes - Boro y compuestos
  • Ácido bórico en ChemicalLand21
  • Agencia Europea de Sustancias Químicas (ECHA) "Nueva consulta pública sobre ocho sustancias potenciales de gran preocupación" - incluye ácido bórico. Cierra el 22 de abril de 2010
  • ChemSub Online: ácido bórico