Acido borico

L'acido borico, chiamato anche idrogenoborato, acido borico e acido ortoborico, è un debole acido di Lewis monobasico del boro. Tuttavia, parte del suo comportamento nei confronti di alcune reazioni chimiche suggerisce che sia anche acido tribasico nel senso di Brønsted. L'acido borico è spesso usato come antisettico, insetticida, ritardante di fiamma, assorbitore di neutroni o precursore di altri composti chimici. Ha la formula chimica H3BO3 (a volte scritta come B (OH) 3) ed esiste sotto forma di cristalli incolori o una polvere bianca che si dissolve in acqua. Quando si presenta come minerale, si chiama sassolite.

Applicazioni

-Industriale

L'uso industriale principale dell'acido borico è nella produzione di fibra di vetro monofilamento, comunemente denominata fibra di vetro tessile. La fibra di vetro tessile viene utilizzata per rinforzare la plastica in applicazioni che vanno dalle barche, ai tubi industriali ai circuiti dei computer.

Nell'industria della gioielleria, l'acido borico viene spesso utilizzato in combinazione con alcol denaturato per ridurre l'ossidazione superficiale e la formazione di depositi di fiamma sui metalli durante la ricottura e la saldatura.

L'acido borico è utilizzato nella produzione del vetro negli schermi piatti LCD.

Nella galvanica, l'acido borico viene utilizzato come parte di alcune formule proprietarie. Una formula così nota richiede un rapporto da 1 a 10 di H3BO3 su NiSO4, una piccolissima parte di sodio laurilsolfato e una piccola parte di H2SO4

L'acido borico, miscelato con borace (sodio tetraborato decaidrato) in un rapporto in peso di 4: 5, è altamente solubile in acqua, sebbene non siano così solubili singolarmente. La soluzione viene utilizzata per legno ignifugo per impregnazione.

Viene anche utilizzato nella produzione di rincalzatura, una polvere fine contenente silice utilizzata per produrre rivestimenti e ceramiche per forni a induzione.

L'acido borico è una delle sostanze più utilizzate in grado di contrastare gli effetti nocivi dell'acido fluoridrico (HF) reattivo dopo il contatto accidentale con la pelle. Funziona forzando gli ioni F liberi in sali complessi. Questo processo sconfigge l'estrema tossicità dell'acido fluoridrico, in particolare la sua capacità di rimuovere il calcio ionico dal siero sanguigno, che può portare all'arresto cardiaco e alla decomposizione ossea; un tale evento può verificarsi solo con un minimo contatto della pelle con l'HF.

L'acido borico viene aggiunto al borace per l'uso come corrente di saldatura mediante forgiatura. L'acido borico, in combinazione con alcol polivinilico (PVA) o olio di silicone, viene utilizzato per produrre Silly Putty.

L'acido borico è anche incluso nell'elenco degli additivi chimici utilizzati per la fratturazione idraulica (fracking) nel Marcellus Shale in Pennsylvania. Infatti, è spesso usato in combinazione con gomma di guar come agente reticolante e gelificante per controllare la viscosità e la reologia del fluido di fratturazione iniettato nel pozzo ad alta pressione. Infatti, è importante controllare la viscosità del liquido per mantenere in sospensione i grani dei puntelli su lunghe distanze di trasporto per mantenere le fessure nello scisto abbastanza aperte da facilitare il recupero del gas dopo che la pressione idraulica è diminuita. Le proprietà reologiche dell'idrogel di gomma di guar reticolato con borato dipendono principalmente dal valore del pH

-Insetticida

L'acido borico è stato registrato per la prima volta negli Stati Uniti nel 1948 come insetticida per il controllo di scarafaggi, termiti, formiche del fuoco, pulci, pesciolini d'argento e molti altri insetti. Si ritiene generalmente che il prodotto sia sicuro nelle cucine domestiche per controllare scarafaggi e formiche. Agisce come un veleno per lo stomaco che influenza il metabolismo degli insetti e la polvere secca è abrasiva per l'esoscheletro degli insetti. L'acido borico ha anche la reputazione di "il dono che continua a uccidere" perché gli scarafaggi che passano attraverso aree leggermente polverose non muoiono all'istante, ma l'effetto è come se fossero frammenti di vetro che li tagliano. Questo spesso consente a uno scarafaggio di tornare al nido dove muore rapidamente. Poiché gli scarafaggi sono cannibali, mangiano altri uccisi dal contatto o dal consumo di acido borico, consumano la polvere intrappolata nello scarafaggio morto e uccidono anche loro.

-Preservazione

Insieme al suo uso come insetticida, l'acido borico previene e distrugge anche il marciume secco e umido esistente nel legno. Può essere utilizzato in combinazione con un vettore di glicole etilenico per trattare il legno esterno contro l'attacco di funghi e insetti. È possibile acquistare barre impregnate di borato da inserire nel legno attraverso fori dove è noto che l'umidità si accumula. È disponibile in gel e in pasta iniettabile per trattare il legno marcito senza dover sostituire il legno. Concentrati di trattamenti a base di borato possono essere utilizzati per prevenire la crescita di melma, micelio e alghe, anche in ambienti marini.

L'acido borico viene aggiunto al sale durante la concia di pelli bovine, vitelli e montoni. Questo aiuta a controllare lo sviluppo batterico e aiuta a controllare gli insetti.

-pH tampone

Distribuzione tra acido borico e ione borato rispetto al pH, assumendo pKa = 9,0 (ad es., piscina di acqua salata)

L'acido borico predomina in soluzione al di sotto del pH 9

Capacità tampone del sistema acido borico - borato rispetto al pH assumendo pKa = 9,0 (ad es., piscina di acqua salata)

Tamponi di acido borico contro l'aumento del pH nelle piscine

L'acido borico in equilibrio con la sua base coniugata lo ione borato è ampiamente utilizzato (nell'intervallo di concentrazione 50 - 100 ppm equivalenti di boro) come sistema tampone di pH primario o supplementare nelle piscine. L'acido borico è un acido debole, con pKa (il pH al quale il tampone è più forte perché l'acido libero e lo ione borato sono in concentrazioni uguali) di 9,24 in acqua pura a 25 ° C. Ma il pKa apparente è significativamente più basso a bordo piscina o l'acqua dell'oceano a causa delle interazioni con varie altre molecole in soluzione. Saranno circa 9,0 in una piscina di acqua salata. Indipendentemente da quale forma di boro solubile viene aggiunta, all'interno dell'intervallo accettabile di pH e concentrazione di boro per le piscine, l'acido borico è la forma predominante in soluzione acquosa, come mostrato nella figura allegata. Il sistema acido borico - borato può essere utile come sistema tampone primario (sostituendo il sistema bicarbonato con pKa1 = 6,0 e pKa2 = 9,4 in condizioni tipiche delle piscine di acqua salata) in piscine con generatori di cloro ad acqua salata che tendono a salire di pH da un intervallo di pH 7, 5 - 8,2. La capacità del tampone è maggiore rispetto all'aumento del pH (verso il pKa intorno a 9,0), come illustrato nel grafico allegato. L'uso di acido borico in questo intervallo di concentrazione non consente alcuna riduzione della concentrazione di HOCl libero necessaria per la pulizia della piscina, ma può contribuire marginalmente agli effetti fotoprotettivi dell'acido cianurico e fornire altri benefici attraverso l'attività anticorrosiva o percepita morbidezza dell'acqua, a seconda della composizione complessiva del soluto nella piscina.

-Lubrificazione

Sospensioni colloidali di nanoparticelle di acido borico disciolte in petrolio o olio vegetale possono formare un notevole lubrificante su superfici ceramiche o metalliche con un coefficiente di attrito radente che diminuisce con l'aumentare della pressione fino ad un valore compreso tra 0,10 e 0,02. I film autolubrificanti H3BO3 sono il risultato di una reazione chimica spontanea tra molecole d'acqua e rivestimenti B2O3 in un ambiente umido. Su scala di massa, esiste una relazione inversa tra coefficiente di attrito e pressione di contatto hertziana causata dal carico applicato.

L'acido borico viene utilizzato per lubrificare i dischi carrom e novuss, consentendo una riproduzione più veloce.

-Energia nucleare

L'acido borico è usato come veleno per neutroni in alcune centrali nucleari. Il boro nell'acido borico riduce la possibilità di fissione termica assorbendo alcuni neutroni termici. Le reazioni a catena della fissione sono generalmente guidate dalla probabilità che i neutroni liberi conducano alla fissione ed è determinata dal materiale e dalle proprietà geometriche del reattore. Il boro naturale è costituito da circa il 20% di isotopi di boro-10 e l'80% di boro-11. Il boro-10 ha un diametro elevato per l'assorbimento di neutroni (termici) efficienti dal punto di vista energetico. L'aumento della concentrazione di acido borico nel refrigerante del reattore riduce la probabilità che un neutrone provochi la fissione. I cambiamenti nella concentrazione di acido borico possono regolare efficacemente la velocità di fissione nel reattore. L'acido borico viene utilizzato solo nei reattori ad acqua pressurizzata (PWR), mentre i reattori ad acqua bollente (BWR) utilizzano uno schema a barre di controllo e un flusso di refrigerante per il controllo della potenza. I BWR utilizzano una soluzione acquosa di acido borico e borace o pentaborato di sodio per un sistema di arresto di emergenza L'acido borico può essere sciolto nei serbatoi di carburante utilizzati per immagazzinare gli elementi di combustibile esaurito. La concentrazione è sufficientemente alta da ridurre al minimo la moltiplicazione dei neutroni. L'acido borico è stato scaricato sul reattore 4 della centrale nucleare di Chernobyl dopo che si è sciolto per prevenire un'altra reazione.

-Agricoltura

L'acido borico è usato per trattare o prevenire le carenze di boro nelle piante. Viene anche utilizzato nella conservazione di cereali come riso e frumento.