กรดบอริก: โครงสร้างทางเคมีคุณสมบัติการเตรียมการใช้งาน - เคมี - 2026

กรดบอริกเป็นสารอนินทรีที่มีสูตรทางเคมี H ₃ BO 3 ประกอบด้วยของแข็งสีขาวหรือไม่มีสี เป็นกรดอ่อนที่ในสารละลายในน้ำผลิตขึ้นอยู่กับความเข้มข้น pH ระหว่าง 3.8 ถึง 4.8 ละลายได้ไม่ดีในน้ำเย็นและละลายในน้ำร้อนได้ปานกลาง

กรดบอริกถูกค้นพบในปี 1702 โดย Wilhelm Homberg (1652-1713) ซึ่งรักษาบอแรกซ์ด้วยกรดซัลฟิวริกโดยได้รับสารละลายที่มีฤทธิ์ทางยาซึ่งได้รับชื่อของน้ำกล่อมประสาทของ Homberg

ตัวอย่างของแข็งของกรดบอริกบนกระจกนาฬิกา ที่มา: Walkerma ผ่าน Wikipedia

อย่างไรก็ตามมีข้อสังเกตด้วยว่า Homberg เตรียมกรดบอริกโดยการเติมน้ำลงในบอแรกซ์และให้ความร้อนแก่สารละลายจนระเหยจึงทิ้งผลึกกรดบอริกไว้ในตะกอน

กรดนี้เป็นสารประกอบที่มีประโยชน์อย่างมากซึ่งมีการใช้งานมากมายในอุตสาหกรรมและการแพทย์รวมถึงใช้เป็นยาฆ่าแมลงการถนอมเนื้อไม้สารหน่วงไฟและเป็นส่วนประกอบของสารละลายบัฟเฟอร์ pH

โครงสร้างทางเคมี

โมเลกุลของกรดบอริกแสดงโดยแบบจำลองของทรงกลมและแท่ง ที่มา: Benjah-bmm27

ในภาพด้านบนเรามีโมเลกุลที่เกิดขึ้นจริงของ H ₃ BO 3 โปรดสังเกตว่าอะตอมของไฮโดรเจนซึ่งแสดงด้วยทรงกลมสีขาวไม่ได้ผูกมัดกับอะตอมโบรอนกลางตามที่สูตรทางเคมีอาจแนะนำ แต่สำหรับอะตอมของออกซิเจนแทนด้วยทรงกลมสีแดง

ดังนั้นสูตรที่สะดวกกว่าแม้ว่าจะใช้น้อยกว่า แต่สำหรับกรดบอริกคือ B (OH) ₃ซึ่งบ่งชี้ว่าความเป็นกรดเป็นผลมาจากไอออน H ^{+ ที่}ปล่อยออกมาจากกลุ่ม OH บี (OH) ₃โมเลกุลมีรูปทรงเรขาคณิตเครื่องบินสามเส้ากับอะตอมของโบรอนมี SP ²ผสมพันธุ์เคมี

B (OH) ₃เป็นโมเลกุลโคเวเลนต์สูงเนื่องจากความแตกต่างของอิเล็กโทรเนกาติวิตีระหว่างอะตอมโบรอนและออกซิเจนมีขนาดไม่ใหญ่มาก ดังนั้นพันธบัตร BO จึงเป็นโควาเลนต์เป็นหลัก สังเกตด้วยว่าโครงสร้างของโมเลกุลนี้มีลักษณะคล้ายกับสปินเนอร์ จะสามารถหมุนบนแกนของตัวเองในลักษณะเดียวกันได้หรือไม่?

รัตนากร

เซลล์ยูนิตสำหรับคริสตัล H3BO3 ที่มา: Benjah-bmm27

ภาพด้านบนแสดงเซลล์หน่วยที่สอดคล้องกับโครงสร้างผลึกไตรคลีนิกสำหรับกรดบอริกซึ่งภายใต้สภาวะสังเคราะห์บางอย่างสามารถใช้โครงสร้างหกเหลี่ยมขนาดกะทัดรัดได้ โปรดสังเกตว่ามีโมเลกุลสี่โมเลกุลต่อหนึ่งหน่วยเซลล์และมีการจัดเรียงเป็นสองชั้น A และ B สลับกัน (ไม่ได้ซ้อนทับกันบนอีกเซลล์หนึ่ง)

เนื่องจากความสมมาตรและการวางแนวของพันธะ B-OH จึงสามารถสันนิษฐานได้ว่า B (OH) ₃คืออะโพลาร์ อย่างไรก็ตามการดำรงอยู่ของพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุลเปลี่ยนเรื่องราว โมเลกุล B (OH) _{3 แต่ละ}โมเลกุลจะให้หรือรับสะพานทั้งสามนี้โดยมีปฏิสัมพันธ์ไดโพล - ไดโพลทั้งหมดหกตัวดังที่เห็นในภาพด้านล่าง:

ชั้นผลึกของ H3BO3 สังเกตได้จากแกนที่สูงขึ้น ที่มา: Benjah-bmm27

โปรดสังเกตว่าพันธะไฮโดรเจนเหล่านี้เป็นปฏิกิริยาระหว่างทิศทางที่ควบคุมผลึกกรดบอริกและสร้างรูปแบบของลักษณะประดับ วงแหวนชั้นในอาจมีพื้นที่เพียงพอที่จะอุดสิ่งสกปรกบางอย่างที่ไม่ได้อยู่ในข้อบกพร่องของคริสตัล

พันธะไฮโดรเจนเหล่านี้แม้จะมีมวลโมเลกุลต่ำของ B (OH) ₃แต่ก็ยังคงให้ผลึกของมันเหนียวแน่นเพียงพอที่จะต้องมีอุณหภูมิ 171 ºCในการละลาย มันเป็นที่รู้จักสิ่งที่มีผลกระทบสูงแรงกดดัน (ในคำสั่งของจีพี) จะมีในชั้นโมเลกุลของ B (OH) 3

คุณสมบัติ

ชื่อ

IUPAC: กรดบอริกและโบรอนไตรไฮโดรออกไซด์ ชื่ออื่น ๆ : กรดออร์โธบอริกกรดบอราซิคซัสโซไลต์บอโรแฟกซ์และไตรไฮดรอกซีโบราน

มวลโมลาร์

61.83 ก. / โมล

ลักษณะทางกายภาพ

ของแข็งสีขาวใสไม่มีสีเป็นผลึก นอกจากนี้ยังมีให้เลือกเป็นเม็ดหรือเป็นผงสีขาว ครีมเล็กน้อยเพื่อสัมผัส

กลิ่น

ห้องน้ำ

ลิ้มรส

ขมเล็กน้อย

จุดหลอมเหลว

170.9 ºC

จุดเดือด

300 ºC

ความสามารถในการละลายน้ำ

ละลายได้ปานกลางในน้ำเย็นและละลายในน้ำร้อน:

2.52 ก. / 100 มล. (0 ºC)

27.50 ก. / 100 มล. (100 ºC)

กรดบอริกละลายได้บางส่วนในน้ำและมีแนวโน้มที่จะจมลงไป กล่าวว่าความสามารถในการละลายมีแนวโน้มที่จะเพิ่มขึ้นเมื่อมีกรดเช่นไฮโดรคลอริกซิตริกและทาร์ทาริก

ความสามารถในการละลายในตัวทำละลายอื่น ๆ

- กลีเซอรอล: 17.5% ที่25ºC

- เอทิลีนไกลคอล: 18.5% ที่25ºC

-Acetone: 0.6% ที่ 25 ºC

-Ethyl acetate: 1.5% ที่25ºC

-Meethanol: 172 g / L ที่ 25 ºC

- เอทานอล: 94.4 g / L ที่ 25 25C

ค่าสัมประสิทธิ์การแบ่งออกทานอล / น้ำ

บันทึก P = -0.29

ความเป็นกรด (pKa)

9.24 12.4 13.3 นี่คือค่าคงที่ทั้งสามของการแยกตัวตามลำดับเพื่อปลดปล่อย H ⁺ในน้ำ

พีเอช

3.8 - 4.8 (3.3% ในสารละลายในน้ำ)

5.1 (0.1 โมลาร์)

ความดันไอ

1.6 10 ^-6มม. ปรอท

ความมั่นคง

เสถียรในน้ำ

การจำแนก

สลายตัวเมื่อได้รับความร้อนสูงกว่า100ºCกลายเป็นบอริกแอนไฮไดรด์และน้ำ

การเกิดปฏิกิริยา

กรดบอริกเป็นเกลือที่ละลายน้ำได้โดยมีไอออนบวกโมโนวาเลนต์ตัวอย่างเช่น Na ₂ B ₄ O ₇ .10H ₂ O และเกลือที่ไม่ละลายน้ำด้วยไอออนบวกที่แยกตัวออกมา CaB ₄ O ₇ .6H ₂ O.

ในสารละลายมันก่อให้เกิดการแก้ปัญหาที่เป็นกรดคิดว่าคุณสมบัตินี้เป็นผลจากการลบของโอ้^-กลุ่มจากน้ำ กรดบอริกจัดเป็นกรดอ่อนประเภทลิวอิส

กรดบอริกทำปฏิกิริยากับกลีเซอรอลและแมนนิทอลเพิ่มความเป็นกรดของตัวกลางที่เป็นน้ำ pKa มีการแก้ไข 9.2-5 เนื่องจากการก่อตัวของคีเลตโบรอน mannitol ^-ซึ่งเผยแพร่ H +

การจัดเตรียม

กรดบอริกพบได้ในสภาพที่เป็นอิสระในการเล็ดลอดของภูเขาไฟในภูมิภาคต่างๆเช่นทัสคานีในอิตาลีหมู่เกาะลิปารีและในรัฐเนวาดาสหรัฐอเมริกา นอกจากนี้ยังพบในแร่ธาตุเช่นบอแรกซ์บอราไซต์ยูเล็กไซต์และโคลแมนไนต์

กรดบอริกส่วนใหญ่เตรียมโดยปฏิกิริยาของแร่บอแรกซ์ (โซเดียมเตตระโบเรตเดคาไฮเดรต) กับกรดแร่เช่นกรดไฮโดรคลอริกกรดซัลฟิวริกเป็นต้น

นา₂ B ₄ O ₉ 10H ₂ O + HCl => 4 H ₃ BO ₃ + 2 NaCl + 5 H ₂ O

นอกจากนี้ยังเตรียมโดยการไฮโดรไลซิสของโบรอนไตรฮาไลด์และไดโบราน

กรดบอริกเตรียมจากโคลแมนไนต์ (Ca ₂ B ₆ O ₁₁ · 6 H ₂ O) ขั้นตอนประกอบด้วยการบำบัดแร่ด้วยกรดซัลฟิวริกเพื่อละลายสารประกอบโบรอน

จากนั้นสารละลายที่มีกรดบอริกจะถูกแยกออกจากส่วนที่ไม่ละลายน้ำ สารละลายได้รับการบำบัดด้วยไฮโดรเจนซัลไฟด์เพื่อตกตะกอนสารหนูและสิ่งสกปรกจากเหล็ก ส่วนเหนือตะกอนถูกทำให้เย็นลงเพื่อผลิตกรดบอริกตกตะกอนและแยกออกจากสารแขวนลอย

การประยุกต์ใช้งาน

ในอุตสาหกรรม

กรดบอริกใช้ในการผลิตไฟเบอร์กลาส การช่วยลดจุดหลอมเหลวจะช่วยเพิ่มความแข็งแรงและประสิทธิภาพของไฟเบอร์กลาสสิ่งทอซึ่งเป็นวัสดุที่ใช้เสริมแรงพลาสติกที่ใช้ในเรือท่ออุตสาหกรรมและแผงวงจรคอมพิวเตอร์

กรดบอริกมีส่วนร่วมในการผลิตแก้วบอโรซิลิเกตซึ่งช่วยให้ได้แก้วที่ทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิใช้งานได้ในห้องครัวของบ้านในเครื่องแก้วในห้องปฏิบัติการหลอดฟลูออเรสเซนต์ไฟเบอร์ออปติก , จอ LCD ฯลฯ

ใช้ในอุตสาหกรรมโลหะเพื่อชุบแข็งและบำบัดโลหะผสมเหล็กรวมทั้งส่งเสริมการเคลือบโลหะของวัสดุ

ใช้เป็นส่วนประกอบทางเคมีในการแตกหักแบบไฮดรอลิก (fracking): วิธีการที่ใช้ในการสกัดน้ำมันและก๊าซ กรดบอริกทำหน้าที่เป็นสารหน่วงไฟในวัสดุเซลลูโลสพลาสติกและสิ่งทอที่ชุบด้วยกรดบอริกเพื่อเพิ่มความต้านทานต่อไฟ

ในทางการแพทย์

กรดบอริกใช้เจือจางในน้ำยาล้างตา แคปซูลเจลาตินกรดบอริกใช้ในการรักษาการติดเชื้อราโดยเฉพาะ Candida albicans นอกจากนี้ยังถูกนำมาใช้ในการรักษาสิว

กรดบอริกโรยบนถุงเท้าเพื่อป้องกันการติดเชื้อที่เท้าเช่นเท้าของนักกีฬา ในทำนองเดียวกันสารละลายที่มีกรดบอริกถูกนำมาใช้ในการรักษาโรคหูน้ำหนวกภายนอกในมนุษย์และในสัตว์

กรดบอริกจะถูกเติมลงในขวดที่ใช้ในการเก็บปัสสาวะซึ่งจะป้องกันการปนเปื้อนของแบคทีเรียก่อนที่จะนำไปตรวจในห้องปฏิบัติการวินิจฉัย

ยาฆ่าแมลง

กรดบอริกใช้ในการควบคุมการแพร่กระจายของแมลงเช่นแมลงสาบปลวกมดเป็นต้น มันไม่ได้ฆ่าแมลงสาบในทันทีเนื่องจากมันส่งผลกระทบต่อระบบย่อยอาหารและระบบประสาทของพวกมันก่อนรวมทั้งทำลายโครงกระดูกภายนอกของมันด้วย

กรดบอริกทำงานช้าลงทำให้แมลงที่กินเข้าไปสัมผัสกับแมลงอื่น ๆ ได้จึงทำให้พิษแพร่กระจาย

การเก็บรักษา

กรดบอริกใช้เพื่อป้องกันการโจมตีของไม้โดยเชื้อราและแมลงโดยใช้เพื่อจุดประสงค์นี้ร่วมกับเอทิลีนไกลคอล การรักษานี้ยังมีประสิทธิภาพในการควบคุมตะกอนและสาหร่าย

PH บัฟเฟอร์

กรดบอริกและเบสคอนจูเกตสร้างระบบบัฟเฟอร์ของ pKa = 9.24 ซึ่งบ่งชี้ว่าบัฟเฟอร์นี้มีประสิทธิภาพสูงสุดที่ pH อัลคาไลน์ซึ่งผิดปกติในสิ่งมีชีวิต อย่างไรก็ตามบอเรตบัฟเฟอร์ใช้ในการควบคุม pH ในสระว่ายน้ำ

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์

กรดบอริกมีความสามารถในการจับนิวตรอนความร้อนซึ่งจะช่วยลดความเป็นไปได้ของการเกิดนิวเคลียร์ฟิชชันที่ไม่สามารถควบคุมได้ซึ่งอาจนำไปสู่อุบัติเหตุทางนิวเคลียร์

การทำฟาร์ม

โบรอนเป็นองค์ประกอบที่จำเป็นสำหรับการเจริญเติบโตของพืชซึ่งนำไปสู่การใช้กรดบอริกเพื่อการมีส่วนร่วมของธาตุ อย่างไรก็ตามกรดบอริกที่มากเกินไปอาจเป็นอันตรายต่อพืชโดยเฉพาะผลไม้รสเปรี้ยว

ข้อห้าม

ควรหลีกเลี่ยงการใช้กรดบอริกกับผิวหนังที่ถูกทำลายบาดแผลหรือผลิตภัณฑ์จากแผลไฟไหม้ที่อนุญาตให้ดูดซึมได้ นี่เป็นสารประกอบที่เป็นพิษภายในร่างกายและในบางกรณีอาจทำให้เกิดอาการเป็นลมชักเกร็งใบหน้าและความดันโลหิตต่ำ

ควรปรึกษาแพทย์เกี่ยวกับการใช้กรดบอริกในช่องคลอดแคปซูลในหญิงตั้งครรภ์เนื่องจากมีการระบุว่าอาจทำให้ทารกในครรภ์เสียรูปและน้ำหนักตัวของเด็กที่คลอดลดลง

ควรหลีกเลี่ยงการจัดวางกรดบอริกที่ใช้เป็นยาฆ่าแมลงในสถานที่ที่เด็กเอื้อมไม่ถึงเนื่องจากเด็กมีความไวต่อการเป็นพิษของกรดบอริกมากขึ้นโดยกำหนดขนาดยาที่ร้ายแรงถึง 2,000 ถึง 3,000 มก. .

อ้างอิง

1. ตัวสั่นและแอตกินส์ (2008) เคมีอนินทรีย์. (พิมพ์ครั้งที่สี่). Mc Graw Hill
2. วิกิพีเดีย (2019) กรดบอริก สืบค้นจาก: en.wikipedia.org
3. ศูนย์ข้อมูลเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ (2019) กรดบอริก ฐานข้อมูล PubChem CID = 7628 สืบค้นจาก: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. บรรณาธิการของสารานุกรมบริแทนนิกา (28 มีนาคม 2562). กรดบอริก สารานุกรมบริแทนนิกา. ดึงมาจาก: britannica.com
5. ผู้ให้บริการสั่น (9 พฤศจิกายน 2561). การใช้กรดบอริกที่ซ่อนอยู่ในชีวิตประจำวันของคุณ ดึงมาจาก: carriervibrating.com
6. ศูนย์ข้อมูลสารกำจัดศัตรูพืชแห่งชาติ. (เอสเอฟ) กรดบอริก กู้คืนจาก: npic.orst.edu
7. การจัดทำร่าง (30 พฤศจิกายน 2560). กรดบอริก: คุณสมบัติและการใช้สารประกอบทางเคมีนี้ ดึงมาจาก: acidos.info
8. คลอไรด์โซเดียม. (2019) กรดบอริก สืบค้นจาก: chlorurosodio.com
9. สมาคมเภสัชกรรมโรงพยาบาลแห่งสเปน (เอสเอฟ) กรดบอริก . ดึงมาจาก: workgroups.sefh.es