Acide borique

L'acide borique, également connu sous le nom de borate d'hydrogène, d'acide borique et d'acide orthobique, est un acide de Lewis monobasique faible de bore. Cependant, certains de ses comportements vis-à-vis de certaines réactions chimiques suggèrent qu'il s'agit également d'acide tribasique au sens de Brønsted. L'acide borique est souvent utilisé comme antiseptique, insecticide, retardateur de flamme, absorbeur de neutrons ou précurseur d'autres composés chimiques. Il a la formule chimique H3BO3 (parfois écrite comme B (OH) 3) et existe sous la forme de cristaux incolores ou d'une poudre blanche qui se dissout dans l'eau. Lorsqu'il se présente sous forme de minéral, il est appelé sassolite.

Applications

-Industriel

La principale utilisation industrielle de l'acide borique est dans la fabrication de fibre de verre monofilament, communément appelée fibre de verre textile. La fibre de verre textile est utilisée pour renforcer les plastiques dans des applications allant des bateaux, des tuyaux industriels aux cartes de circuits imprimés informatiques.

Dans l'industrie de la bijouterie, l'acide borique est souvent utilisé en conjonction avec de l'alcool dénaturé pour réduire l'oxydation de surface et la formation de dépôts de feu sur les métaux pendant le recuit et le brasage.

L'acide borique est utilisé dans la production du verre dans les écrans plats LCD.

En galvanoplastie, l'acide borique est utilisé dans le cadre de certaines formulations propriétaires. Une telle formule connue nécessite un rapport de 1 à 10 de H3BO3 sur NiSO4, une très petite partie de laurylsulfate de sodium et une petite partie de H2SO4

L'acide borique, mélangé avec du borax (tétraborate de sodium décahydraté) dans un rapport pondéral de 4: 5, est très soluble dans l'eau, bien qu'ils ne soient pas solubles séparément. La solution est utilisée pour le bois ignifuge par imprégnation.

Il est également utilisé dans la fabrication du bourrage, une poudre fine contenant de la silice utilisée pour produire des revêtements de fours à induction et des céramiques.

L'acide borique est l'une des substances les plus utilisées pour contrer les effets nocifs de l'acide fluorhydrique réactif (HF) après un contact accidentel avec la peau. Il fonctionne en forçant les ions F libres en sels complexes. Ce processus vainc la toxicité extrême de l'acide fluorhydrique, en particulier sa capacité à éliminer le calcium ionique du sérum sanguin, ce qui peut entraîner un arrêt cardiaque et une décomposition osseuse; un tel événement peut se produire avec un contact cutané mineur avec HF seulement.

L'acide borique est ajouté au borax pour être utilisé comme courant de soudage par forgeage.

L'acide borique, en combinaison avec de l'alcool polyvinylique (PVA) ou de l'huile de silicone, est utilisé pour fabriquer Silly Putty.

L'acide borique est également inclus dans la liste des additifs chimiques utilisés pour la fracturation hydraulique (fracturation hydraulique) dans les schistes de Marcellus, en Pennsylvanie. En effet, il est souvent utilisé conjointement avec la gomme de guar comme agent de réticulation et gélifiant pour contrôler la viscosité et la rhéologie du fluide de fracturation injecté dans le puits sous haute pression. En effet, il est important de contrôler la viscosité du liquide pour maintenir les grains des agents de soutènement en suspension sur de longues distances de transport afin de maintenir les fissures dans le schiste suffisamment ouvertes pour faciliter la récupération du gaz après la diminution de la pression hydraulique. Les propriétés rhéologiques de l'hydrogel de gomme de guar réticulé au borate dépendent principalement de la valeur du pH.

-Insecticide

L'acide borique a été homologué pour la première fois aux États-Unis en 1948 en tant qu'insecticide pour la lutte contre les blattes, les termites, les fourmis de feu, les puces, les lépismes argentés et de nombreux autres insectes. On pense généralement que le produit est sans danger dans les cuisines domestiques pour lutter contre les cafards et les fourmis. Il agit comme un poison gastrique qui affecte le métabolisme des insectes et la poudre sèche est abrasive pour les exosquelettes des insectes. L'acide borique a également la réputation d'être "le cadeau qui tue" car les cafards qui traversent des zones légèrement poussiéreuses ne meurent pas immédiatement, mais l'effet est comme des éclats de verre qui les coupent. Cela permet souvent à un gardon de retourner au nid où il meurt rapidement. Puisque les cafards sont cannibales, ils mangent d'autres tués par contact ou par consommation d'acide borique, consomment la poudre coincée dans le cafard mort et les tuent également.

- Conservation

Lorsqu'il est utilisé comme insecticide, l'acide borique prévient et détruit également la pourriture sèche et humide du bois. Il peut être utilisé en association avec un support d'éthylène glycol pour traiter le bois externe contre les attaques fongiques et d'insectes. Il est possible d'acheter des tiges imprégnées de borate à insérer dans le bois à travers des trous de forage où l'humidité est connue pour s'accumuler. Il est disponible sous forme de gel et de pâte injectable pour traiter le bois touché par la pourriture sans remplacer le bois. Les concentrés de traitements à base de borate peuvent être utilisés pour empêcher la croissance de la boue, du mycélium et des algues, même en milieu marin.

L'acide borique est ajouté au sel lors du séchage des peaux de vache, de veau et de mouton. Cela aide à contrôler le développement bactérien et aide à contrôler les insectes.

tampon pH

Distribution entre l'acide borique et l'ion borate en fonction du pH, en supposant que pKa = 9,0 (par exemple, piscine d'eau salée)
L'acide borique prédomine en solution en dessous de pH 9
Capacité tampon du système acide borique - borate par rapport au pH basé sur pKa = 9,0 (par exemple piscine d'eau salée)
Tampons d'acide borique contre l'élévation du pH dans les piscines

L'acide borique en équilibre avec sa base conjuguée, l'ion borate est largement utilisé (dans la plage de concentration 50-100 ppm d'équivalents bore) comme système tampon de pH primaire ou supplémentaire dans les piscines. L'acide borique est un acide faible, avec un pKa (le pH auquel le tampon est le plus fort car l'acide libre et l'ion borate sont à concentrations égales) de 9,24 dans de l'eau pure à 25 ° C.Mais le pKa apparent est significativement plus bas en piscine ou l'eau de mer en raison d'interactions avec diverses autres molécules en solution. Il sera d'environ 9,0 dans une piscine d'eau salée. Quelle que soit la forme de bore soluble ajoutée, dans la plage acceptable de pH et de concentration en bore pour les piscines, l'acide borique est la forme prédominante en solution aqueuse, comme le montre la figure ci-jointe. Le système acide borique - borate peut être utile comme système tampon primaire (en remplaçant le système bicarbonate par pKa1 = 6,0 et pKa2 = 9,4 dans des conditions typiques de piscine d'eau salée) dans les piscines avec des générateurs de chlore d'eau salée qui ont tendance à dériver vers le haut en pH à partir d'une plage de travail de pH 7, 5 - 8.2. La capacité du tampon est plus grande contre l'augmentation du pH (jusqu'au pKa d'environ 9,0), comme illustré dans le graphique ci-joint. L'utilisation d'acide borique dans cette plage de concentration ne permet aucune réduction de la concentration de HOCl libre requise pour le nettoyage de la piscine, mais elle peut contribuer marginalement aux effets photo-protecteurs de l'acide cyanurique et fournir d'autres avantages de l'activité anticorrosive ou de la douceur perçue de l'eau, selon la composition globale du soluté dans la piscine.

-Lubrification

Les suspensions colloïdales d'acide borique nanoparticulaire dissout dans du pétrole ou de l'huile végétale peuvent former un lubrifiant remarquable sur des surfaces céramiques ou métalliques avec un coefficient de frottement glissant qui diminue avec l'augmentation de la pression jusqu'à une valeur comprise entre 0,10 et 0,02. Les films H3BO3 autolubrifiants sont le résultat d'une réaction chimique spontanée entre les molécules d'eau et les revêtements B2O3 dans un environnement humide. Sur une échelle de volume, il existe une relation inverse entre le coefficient de frottement et la pression de contact hertzienne causée par la charge appliquée.

L'acide borique est utilisé pour lubrifier les disques carrom et novuss, permettant une lecture plus rapide.

-Énergie nucléaire

L'acide borique est utilisé comme poison neutronique dans certaines centrales nucléaires. L'acide borique contenu dans l'acide borique réduit le risque de fission thermique en absorbant certains neutrons thermiques. Les réactions en chaîne de fission sont généralement dictées par la probabilité que les neutrons libres provoquent une fission et sont déterminées par le matériau et les propriétés géométriques du réacteur. Le bore naturel se compose d'environ 20% d'isotopes de bore-10 et de 80% de bore-11. Le bore-10 a un diamètre élevé pour l'absorption des neutrons (thermiques) écoénergétiques. L'augmentation de la concentration d'acide borique dans le liquide de refroidissement du réacteur réduit la probabilité qu'un neutron provoque une fission. Les changements de la concentration d'acide borique peuvent réguler efficacement le taux de fission dans le réacteur. L'acide borique n'est utilisé que dans les réacteurs à eau pressurisée (REP), tandis que les réacteurs à eau bouillante (REB) utilisent une cartouche de tige de commande et un débit de liquide de refroidissement pour le contrôle de la puissance. Les REB utilisent une solution aqueuse d'acide borique et de borax ou de pentaborate de sodium pour un système d'arrêt d'urgence L'acide borique peut être dissous dans des réservoirs de combustible utilisés pour stocker les assemblages de combustible usé. La concentration est suffisamment élevée pour maintenir la multiplication des neutrons au minimum. L'acide borique a été déversé sur le réacteur 4 de la centrale nucléaire de Tchernobyl après sa fusion pour empêcher une nouvelle réaction.

-Agriculture

L'acide borique est utilisé pour traiter ou prévenir les carences en bore dans les plantes. Il est également utilisé dans la conservation des céréales telles que le riz et le blé.