ÁCIDO BÓRICO: ESTRUTURA QUÍMICA, PROPRIEDADES, PREPARAÇÃO, USOS - QUÍMICA - 2024

O ácido bórico é um composto inorgânico com a fórmula química H ₃ BO ₃. Consiste em um sólido branco ou incolor. É um ácido fraco que em solução aquosa produz, dependendo da 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.

Amostra sólida de ácido bórico em vidro de relógio. Fonte: Walkerma via Wikipedia.

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

Este ácido é um composto altamente útil que possui 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

Molécula de ácido bórico representada por um modelo de esferas e barras. Fonte: Benjah-bmm27

Na imagem superior, temos a molécula real de H ₃ BO ₃. 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 os átomos de oxigênio, representados por esferas vermelhas.

Assim, uma fórmula mais conveniente, embora menos utilizada, para o ácido bórico é B (OH) ₃, indicando que sua acidez se deve aos íons H ⁺ liberados de seus grupos OH. A molécula B (OH) ₃ tem uma geometria de plano trigonal, com seu átomo de boro tendo uma hibridização química sp ².

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

Cristais

Célula unitária para o cristal H3BO3. Fonte: Benjah-bmm27

A imagem superior mostra a célula unitária correspondente à estrutura cristalina triclínica do ácido bórico que, sob certas condições sintéticas, 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 (não estão sobrepostas uma na outra).

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

Camadas cristalinas de H3BO3 observadas de um eixo superior. Fonte: Benjah-bmm27

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 do B (OH) ₃, mantêm seu cristal suficientemente coeso que ele precisa de uma temperatura de 171 ºC para derreter. Não se sabe quais efeitos as altas pressões (da ordem de GPa) teriam nas camadas moleculares de B (OH) ₃.

Propriedades

Nomes

IUPAC: ácido bórico e trihidroóxido de boro. 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

Gosto

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. Essas 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: Na ₂ B ₄ O ₇.10H ₂ O, e sais insolúveis com cátions divalentes, CaB ₄ O ₇.6H ₂ O.

Em solução aquosa produz uma solução ácida, pensando que essa propriedade se devia 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 ^-, que libera H ⁺.

Preparação

O ácido bórico é encontrado em um 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 de sódio deca-hidratado) com ácidos minerais, como ácido clorídrico, ácido sulfúrico, etc.

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

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

O ácido bórico é preparado a partir da colemanita (Ca ₂ B ₆ O ₁₁ · 6 H ₂ O). 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 sulfureto de hidrogênio para precipitar o arsênico e as impurezas de 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 endurecimento e tratamento de 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, plástico 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 espalhado nas meias para prevenir infecções nos pés, como o pé de atleta. Da mesma forma, 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. Ele não mata as baratas instantaneamente, pois 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 é incomum 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 permite 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 sobre o 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.

A colocação de ácido bórico, utilizado como inseticida, em locais ao alcance de crianças também deve ser evitada, pois 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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