Boorzuur

Boorzuur, ook wel waterstofboraat, boorzuur en orthoboorzuur genoemd, is een zwak, monobasisch Lewis-zuur van boor. Een deel van zijn gedrag ten opzichte van sommige chemische reacties suggereert echter dat het ook in de Brønsted-zin tribasisch zuur is. Boorzuur wordt vaak gebruikt als antisepticum, insecticide, vlamvertrager, neutronenabsorber of voorloper van andere chemische verbindingen. Het heeft de chemische formule H3BO3 (soms geschreven als B (OH) 3) en bestaat in de vorm van kleurloze kristallen of een wit poeder dat oplost in water. Wanneer het als mineraal voorkomt, wordt het sassoliet genoemd.

Toepassingen

-Industrieel

Het primaire industriële gebruik van boorzuur is bij de vervaardiging van monofilament glasvezel, gewoonlijk textielglasvezel genoemd. Textiel glasvezel wordt gebruikt om kunststoffen te versterken in toepassingen die variëren van boten, industriële leidingen tot computerprintplaten.

In de sieradenindustrie wordt boorzuur vaak gebruikt in combinatie met gedenatureerde alcohol om de oxidatie van het oppervlak en de vorming van vuuraanslag op metalen tijdens gloeien en solderen te verminderen.

Boorzuur wordt gebruikt bij de productie van het glas in LCD-flatpanel-displays.

Bij het galvaniseren wordt boorzuur gebruikt als onderdeel van sommige gepatenteerde formules. Een dergelijke bekende formule vraagt ​​om een ​​verhouding van 1 tot 10 van H3BO3 naar NiSO4, een heel klein deel van natriumlaurylsulfaat en een klein deel van H2SO4

Boorzuur, gemengd met borax (natriumtetraboraatdecahydraat) in een gewichtsverhouding van 4: 5, is zeer goed oplosbaar in water, hoewel ze niet zo afzonderlijk oplosbaar zijn. De oplossing wordt gebruikt voor brandvertragend hout door impregnatie.

Het wordt ook gebruikt bij de fabricage van stampmassa, een fijn silica-bevattend poeder dat wordt gebruikt voor het produceren van inductieovenbekleding en keramiek.

Boorzuur is een van de meest gebruikte stoffen die de schadelijke effecten van reactief fluorwaterstofzuur (HF) kan tegengaan na accidenteel contact met de huid. Het werkt door de vrije F-ions in complexe zouten te dwingen. Dit proces verslaat de extreme toxiciteit van fluorwaterstofzuur, met name het vermogen om ionisch calcium uit bloedserum te verwijderen, wat kan leiden tot hartstilstand en botontleding; een dergelijke gebeurtenis kan optreden bij slechts een klein huidcontact met HF.

Boorzuur wordt toegevoegd aan borax voor gebruik als lasstroom door smeden.

Boorzuur, in combinatie met polyvinylalcohol (PVA) of siliconenolie, wordt gebruikt om Silly Putty te vervaardigen.

Boorzuur is ook aanwezig in de lijst van chemische additieven die worden gebruikt voor hydrofracturering (fracking) in de Marcellus Shale in Pennsylvania. Het wordt inderdaad vaak gebruikt in combinatie met guargom als verknopings- en geleermiddel voor het regelen van de viscositeit en de reologie van de frackvloeistof die onder hoge druk in de put wordt geïnjecteerd. Inderdaad, het is belangrijk om de viscositeit van de vloeistof te regelen om op lange transportafstanden de korrels van de steunmiddelen in suspensie te houden om de scheuren in de schalie voldoende open te houden om de gaswinning te vergemakkelijken nadat de hydraulische druk is afgenomen. De reologische eigenschappen van met boraat verknoopte guargom-hydrogel hangen voornamelijk af van de pH-waarde

-Insecticide

Boorzuur werd in 1948 voor het eerst in de VS geregistreerd als insecticide voor de bestrijding van kakkerlakken, termieten, vuurmieren, vlooien, zilvervissen en vele andere insecten. Over het algemeen wordt aangenomen dat het product veilig is in huishoudelijke keukens om kakkerlakken en mieren te bestrijden. Het werkt als een maaggif dat de stofwisseling van insecten beïnvloedt, en het droge poeder is schurend voor de exoskeletten van de insecten. Boorzuur heeft ook de reputatie "het geschenk dat maar blijft doden", omdat kakkerlakken die door licht stoffige gebieden trekken, niet onmiddellijk afsterven, maar dat het effect is alsof glasscherven ze uit elkaar snijden. Hierdoor kan een voorn vaak terugkeren naar het nest waar hij snel sterft. Omdat kakkerlakken kannibalistisch zijn, eten ze anderen die zijn gedood door contact of consumptie van boorzuur, consumeren ze het poeder dat vastzit in de dode voorn en doden ze ook.

-Behoud

In combinatie met het gebruik als insecticide, voorkomt en vernietigt boorzuur ook bestaand nat en droog rot in hout. Het kan gebruikt worden in combinatie met een ethyleenglycol drager om extern hout te behandelen tegen aantasting door schimmels en insecten. Het is mogelijk om met boraat geïmpregneerde staven te kopen om in hout te steken via boorgaten waarvan bekend is dat vocht zich verzamelt. Het is verkrijgbaar in gelvorm en injecteerbare pastavorm voor de behandeling van hout dat door rot is aangetast zonder het hout te hoeven vervangen. Concentraten van op boraat gebaseerde behandelingen kunnen worden gebruikt om de groei van slijm, mycelium en algen te voorkomen, zelfs in mariene omgevingen.

Boorzuur wordt aan zout toegevoegd bij het uitharden van runderhuiden, kalfsleer en schapenvacht. Dit helpt de bacteriële ontwikkeling onder controle te houden en helpt insecten te bestrijden.

-pH-buffer

Verdeling tussen boorzuur en boraation versus pH, uitgaande van pKa = 9,0 (bijv. Zoutwaterzwembad)
Boorzuur overheerst in oplossing onder pH 9
Buffercapaciteit van het boorzuur - boraatsysteem versus pH uitgaande van pKa = 9,0 (bijv. Zoutwaterzwembad)
Boorzuurbuffers tegen pH-stijging in zwembaden

Boorzuur in evenwicht met zijn geconjugeerde base het boraation wordt veel gebruikt (in het concentratiebereik 50 - 100 ppm boorequivalenten) als primair of aanvullend pH-buffersysteem in zwembaden. Boorzuur is een zwak zuur, met pKa (de pH waarbij de buffering het sterkst is omdat het vrije zuur en het boraation in gelijke concentraties zijn) van 9,24 in zuiver water bij 25 ° C. Maar schijnbare pKa is aanzienlijk lager in zwembad- of oceaanwater vanwege interacties met verschillende andere moleculen in oplossing. Het zal rond 9.0 zijn in een zoutwaterzwembad. Ongeacht welke vorm van oplosbaar boor wordt toegevoegd, binnen het aanvaardbare bereik van pH en boorconcentratie voor zwembaden is boorzuur de overheersende vorm in waterige oplossing, zoals weergegeven in de bijgaande figuur. Het boorzuur - boraatsysteem kan nuttig zijn als primair buffersysteem (ter vervanging van het bicarbonaatsysteem met pKa1 = 6.0 en pKa2 = 9.4 onder typische zoutwaterpoolcondities) in zwembaden met zoutwater chloorgeneratoren die de neiging hebben opwaartse drift te vertonen in pH vanaf een werkgebied van pH 7,5 - 8,2. Buffercapaciteit is groter tegen stijgende pH (naar de pKa rond 9,0), zoals geïllustreerd in de begeleidende grafiek. Het gebruik van boorzuur in dit concentratiebereik staat geen enkele verlaging toe van de vrije HOCl-concentratie die nodig is voor zwembadreiniging, maar het kan marginaal bijdragen aan de fotobeschermende effecten van cyanuurzuur en andere voordelen opleveren door anticorrosieve activiteit of waargenomen zachtheid van water , afhankelijk van de algehele samenstelling van de opgeloste stof in het zwembad.

-Smering

Colloïdale suspensies van nanodeeltjes boorzuur opgelost in aardolie of plantaardige olie kunnen een opmerkelijk smeermiddel vormen op keramische of metalen oppervlakken met een glijdende wrijvingscoëfficiënt die afneemt bij toenemende druk tot een waarde tussen 0,10 en 0,02. Zelfsmerende H3BO3-films zijn het resultaat van een spontane chemische reactie tussen watermoleculen en B2O3-coatings in een vochtige omgeving. Op bulkschaal bestaat er een omgekeerde relatie tussen wrijvingscoëfficiënt en Hertziaanse contactdruk veroorzaakt door toegepaste belasting.

Boorzuur wordt gebruikt om carrom- en novuss-platen te smeren, waardoor sneller kan worden gespeeld.

-Kernenergie

Boorzuur wordt in sommige kerncentrales gebruikt als neutronengif. Het boor in boorzuur vermindert de kans op thermische splijting door enkele thermische neutronen te absorberen. Splijtingsketenreacties worden in het algemeen gedreven door de waarschijnlijkheid dat vrije neutronen zullen leiden tot splijting en wordt bepaald door het materiaal en de geometrische eigenschappen van de reactor. Natuurlijk boor bestaat uit ongeveer 20% boor-10 en 80% boor-11 isotopen. Boor-10 heeft een hoge doorsnede voor de opname van energiezuinige (thermische) neutronen. Door de boorzuurconcentratie in het reactorkoelmiddel te verhogen, wordt de kans kleiner dat een neutron splijting veroorzaakt. Veranderingen in de boorzuurconcentratie kunnen de splijtingssnelheid in de reactor effectief reguleren. Boorzuur wordt alleen gebruikt in drukwaterreactoren (PWR's), terwijl kokendwaterreactoren (BWR's) een regelstangpatroon en koelvloeistofstroom gebruiken voor vermogensregeling. BWR's gebruiken een waterige oplossing van boorzuur en borax of natriumpentaboraat voor een noodstopsysteem Boorzuur kan worden opgelost in splijtstofreservoirs die worden gebruikt om verbruikte splijtstofelementen op te slaan. De concentratie is hoog genoeg om de vermenigvuldiging van neutronen minimaal te houden. Boorzuur werd na het smelten ervan over Reactor 4 van de kerncentrale van Tsjernobyl gedumpt om een ​​nieuwe reactie te voorkomen.

-landbouw

Boorzuur wordt gebruikt om tekorten aan boor in planten te behandelen of te voorkomen. Het wordt ook gebruikt bij het conserveren van granen zoals rijst en tarwe.