Ácido bórico

El ácido bórico, también llamado borato de hidrógeno, ácido bórico y ácido ortobico, 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 usa a menudo como antiséptico, insecticida, retardante de llama, absorbente de neutrones o precursor de otros compuestos químicos. Tiene la fórmula química H3BO3 (a veces escrito como 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 le llama sassolita.

Aplicaciones

-Industrial

El principal uso industrial del ácido bórico es la fabricación de fibra de vidrio monofilamento, comúnmente conocida como fibra de vidrio textil. La fibra de vidrio textil se utiliza para reforzar plásticos en aplicaciones que van desde barcos, tuberías industriales hasta placas de circuitos impresos para computadoras.

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

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

En galvanoplastia, el ácido bórico se utiliza como parte de algunas formulaciones patentadas. Una fórmula tan conocida requiere una proporción de 1 a 10 de H3BO3 a NiSO4, una parte muy pequeña de lauril sulfato de sodio y una pequeña parte de H2SO4.

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 lo son por separado. La solución se utiliza para madera ignífuga por impregnación.

También se utiliza en la fabricación 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 el contacto accidental con la piel. Funciona obligando a los iones F libres a formar sales complejas. Este proceso derrota la extrema toxicidad del ácido fluorhídrico, especialmente su capacidad para eliminar el calcio iónico del suero sanguíneo, lo que puede provocar un paro cardíaco y la descomposición ósea; tal evento puede ocurrir con solo un contacto menor de la piel con HF.

El ácido bórico se agrega al bórax para usarlo como corriente de soldadura mediante la forja.

El ácido bórico, en combinación con alcohol polivinílico (PVA) o aceite de silicona, se usa para hacer Silly Putty.

El ácido bórico también se incluye en la lista de aditivos químicos utilizados para la fracturación hidráulica (fracking) en Marcellus Shale, Pennsylvania. De hecho, a menudo se utiliza junto con goma guar como agente reticulante y gelificante para controlar la viscosidad y reología del fluido de fracturación hidráulica inyectado en el pozo a alta presión. De hecho, es importante controlar la viscosidad del líquido para mantener los granos de los apuntalantes en suspensión durante largas distancias de transporte para mantener las grietas en la lutita lo suficientemente abiertas para facilitar la recuperación de gas después de que la presión hidráulica haya disminuido. Las propiedades reológicas del hidrogel de goma guar ligada a borato dependen principalmente del valor de pH.

-Insecticida

El ácido bórico se registró por primera vez en los EE. UU. En 1948 como insecticida para el control de cucarachas, termitas, hormigas rojas, pulgas, lepismas y muchos otros insectos. Generalmente se cree que el producto es seguro en las 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. El ácido bórico también tiene la reputación de ser "el regalo que sigue matando" porque las cucarachas que pasan por áreas ligeramente polvorientas no mueren instantáneamente, pero el efecto es como fragmentos de vidrio que las cortan. Esto a menudo permite que una cucaracha regrese al nido donde muere rápidamente. Dado que las cucarachas son caníbales, se comen a otras muertas por contacto o consumo de ácido bórico, consumen el polvo pegado en la cucaracha muerta y también las matan.

- conservación

Cuando se usa como insecticida, el ácido bórico también previene y destruye la pudrición húmeda y seca existente en la madera. Se puede utilizar junto 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 se acumula la humedad. Está disponible en forma de gel y pasta inyectable para el tratamiento de la madera podrida sin 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 vaca, piel de becerro y piel de oveja. Esto ayuda a controlar el desarrollo bacteriano y ayuda a controlar los insectos.

tampón de pH

Distribución entre el ácido bórico y el ión borato frente al pH, suponiendo que pKa = 9,0 (por ejemplo, piscina de agua salada)
El ácido bórico predomina en solución por debajo de pH 9
Capacidad tampón del sistema ácido bórico - borato frente al pH basado en pKa = 9,0 (por ejemplo, piscina de agua salada)
Amortiguadores de ácido bórico contra el aumento de 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 suplementario en piscinas. El ácido bórico es un ácido débil, con un pKa (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 el pKa aparente es significativamente menor en la piscina o agua del océano debido a interacciones con 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 tampón primario (reemplazando el sistema de bicarbonato con pKa1 = 6.0 y pKa2 = 9.4 en las condiciones típicas de una piscina de agua salada) en piscinas con generadores de cloro de agua salada que tienden a elevar el pH desde un rango de trabajo de pH 7, 5 - 8.2. La capacidad amortiguadora es mayor frente al aumento del pH (al 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 la limpieza de la piscina, pero puede contribuir marginalmente a los efectos fotoprotectores del ácido cianúrico y proporcionar otros beneficios a través de la actividad anticorrosiva o la suavidad percibida del agua, según la composición general del soluto en la piscina.

-Lubricación

Las suspensiones coloidales de ácido bórico nanoparticulado disuelto en petróleo o aceite vegetal pueden formar un lubricante notable en superficies cerámicas o metálicas con un coeficiente de fricción deslizante que disminuye al aumentar la presión a un valor entre 0,10 y 0,02. Las películas de H3BO3 autolubricantes son el resultado de una reacción química espontánea entre las moléculas de agua y los recubrimientos de B2O3 en un ambiente húmedo. A gran escala, existe una relación inversa entre el coeficiente de fricción y la presión de contacto hertziana causada por la carga aplicada.

El ácido bórico se utiliza para lubricar los discos de carrom y novuss, lo que permite una reproducción más rápida.

-Energía nuclear

El ácido bórico se utiliza como veneno de neutrones en algunas centrales nucleares. El ácido bórico en el ácido bórico reduce el riesgo de fisión térmica al absorber algunos neutrones térmicos. Las reacciones en cadena de fisión generalmente están impulsadas por la probabilidad de que los neutrones libres causen fisión y están determinadas 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. El boro-10 tiene un diámetro alto para la absorción de neutrones energéticamente eficientes (térmicos). El aumento de la concentración de ácido bórico en el refrigerante del reactor reduce la probabilidad de que un neutrón provoque fisión. Los cambios en la concentración de ácido bórico pueden regular eficazmente la velocidad de fisión en el reactor. El ácido bórico solo se usa en reactores de agua a presión (PWR), mientras que los reactores de agua hirviendo (BWR) usan un cartucho de varilla de control y flujo de refrigerante para controlar la potencia. Los BWR utilizan una solución acuosa de ácido bórico y bórax o pentaborato de sodio para un sistema de parada de emergencia. El ácido bórico se puede disolver en tanques de combustible que se utilizan para almacenar conjuntos de combustible gastado. 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 derretirlo para evitar una nueva reacción.

-Agricultura

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.