Ácido bórico
El ácido bórico o ácido trioxobórico (III) es un compuesto químico, ligeramente ácido. Es usado como antiséptico, insecticida, retardante de la llama y precursor de otros compuestos químicos. Es usado también como agente tampón para regulación del pH.
| Ácido bórico | ||
|---|---|---|
| | ||
| Nombre IUPAC | ||
| Ácido trioxobórico (III) | ||
| General | ||
| Otros nombres | Borato (III) de hidrógeno Ácido ortobórico | |
| Fórmula semidesarrollada | B(OH)3 | |
| Fórmula estructural | Véase imagen | |
| Fórmula molecular | H3BO3 | |
| Identificadores | ||
| Número CAS | 10043-35-3[1] | |
| ChEBI | 33118 | |
| ChEMBL | CHEMBL42403 | |
| ChemSpider | 7346 | |
| DrugBank | 11326 | |
| PubChem | 7628 | |
| UNII | R57ZHV85D4 | |
| KEGG | D01089 | |
| InChI=InChI=1S/BH3O3/c2-1(3)4/h2-4H Key: KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N | ||
| Propiedades físicas | ||
| Apariencia | Blanco cristalino | |
| Densidad | 1435 kg/m³; 1,435 g/cm³ | |
| Masa molar | 61,83 g/mol | |
| Punto de fusión | 442 K (169 °C) | |
| Punto de ebullición | 573 K (300 °C) | |
| Propiedades químicas | ||
| Acidez | 1=9,236; 2=12,74; 3=13,80 pKa | |
| Termoquímica | ||
| ΔfH0gas | -992.28 kJ/mol | |
| ΔfH0sólido | -1093.99 kJ/mol | |
| S0gas, 1 bar | 295.23 J·mol–1·K | |
| S0sólido | 88,7 J·mol–1·K–1 | |
| Peligrosidad | ||
| NFPA 704 | 0 1 0 | |
| Riesgos | ||
| Ingestión | Tóxico. Vómitos y diarrea en pequeñas dosis; en dosis mayores puede ser letal. | |
| Inhalación | Puede causar irritación. | |
| Piel | Puede causar irritación. | |
| Ojos | Puede causar irritación. | |
| Valores en el SI y en condiciones estándar (25 ℃ y 1 atm), salvo que se indique lo contrario. | ||
Hasta 1981 se usaba como ingrediente en abonos foliares y en la conservación de alimentos como el marisco, aunque a partir de 1983, por recomendación de las administraciones, se fue sustituyendo por el metabisulfito sódico y, en la actualidad, su uso es ilegal.
Existe en forma cristalina (polvo de cristales blancos) que se disuelve fácilmente en agua. Su fórmula química es H3BO3. La forma mineral de este compuesto se denomina sassolita. Comúnmente se utiliza para realizar baños pédicos.
Fuentes naturales y descubrimiento
El ácido bórico no solo se encuentra en ciertos distritos volcánicos como la Toscana, la Islas Eolias y Nevada, sino que también se encuentra como componente de muchos minerales - bórax, boracita, boronatrocaicita y colemanita. La presencia de ácido bórico y sus sales se ha observado en el agua de mar. También existe en las plantas y, especialmente, en casi todos los frutos.[2]
El ácido bórico lo preparó por primera vez Wilhelm Homberg, a partir del bórax, por la acción de ácidos minerales, y se le dio el nombre de sal sedativum Hombergi (‘sal sedante de Homberg’). Sin embargo, se han usado boratos como el ácido bórico desde la época de los griegos, para la limpieza, la conservación de alimentos y para otras actividades.
Preparación
El ácido bórico se puede preparar por reacción de calentamiento del bórax (tetraborato sódico decahidrato) con un ácido inorgánico, como el ácido clorhídrico:
- Na2B4O7·10H2O + 2 HCl → 4 B(OH)3 [o H3BO3] + 2 NaCl + 5 H2O
También se forma como un subproducto de la hidrólisis de trihaluros de boro y diborano:[3]
- B2H6 + 6 H2O → 2 B(OH)3 + 6 H2
- BX3 + 3 H2O → B(OH)3 + 3 HX (X = Cl, Br, I)
Propiedades
El ácido bórico es soluble en agua en ebullición. Cuando se calienta por encima de 170 °C, se deshidrata, formando ácido metabórico (HBO2 ):
- H3BO3 → HBO2 + H2O
El ácido metabórico es un sólido blanco, cristalino cúbico y es solo ligeramente soluble en agua. Funde a aproximadamente 236 °C, y cuando se calienta por encima de aproximadamente 300 °C se deshidrata más, formando ácido tetrabórico o ácido pirobórico (H2B4O7):
- 4 HBO2 → H2B4O7 + H2O
El término ácido bórico a veces puede referirse a cualquiera de estos compuestos. El calentamiento adicional conduce a trióxido de boro.
- H2B4O7 → 2 B2O3 + H2O
El ácido bórico no se disocia en solución acuosa como un ácido de Brønsted, pero es un ácido de Lewis que interactúa con las moléculas de agua para formar iones tetrahidroxiborato, como se confirma por espectroscopia Raman:[4]
- B(OH)3 + H2O B(OH)−
4 + H+ (Ka = 5,8 × 10−10 mol/L; pKa = 9,24)
Se forman aniones poliborato a pH 7-10 si la concentración de boro es mayor que aproximadamente 0,025 mol/L. El más conocido de ellos es el ion tetraborato, que se encuentra en el mineral bórax:
- 4 B(OH)−
4 + 2 H+ B4O2−
7 + 9 H2O
El ácido bórico hace una importante contribución a la absorción de sonido de baja frecuencia en el agua de mar.[5]
Usos
- Se usa como agente tampón para regular el pH.
- Es un conocido antiséptico y bactericida.
- Es muy útil para combatir el acné, desinfectar quemaduras leves.
- Sirve para contrarrestar el pie de atleta y el mal olor (se hacen baños pédicos).
- Es retardante del fuego: si hay un incendio y no hay forma de apagarlo, se puede usar ácido bórico para apagar el fuego.
- Se usa como abonos foliares y conservador de alimentos.
- Absorbe los neutrones del contenido nuclear. El uso más importante de este ácido es la reducción de accidentes nucleares.
- Por su toxicidad, el ácido bórico es un buen matacucarachas, termitas, hormigas y moscas.
- El bórax, parte del boro, se emplea como suavizante de agua y agentes de limpieza.
- Se aplica sobre madera para protegerla del fuego; es un preservante y se utiliza en la fabricación de vidrio, esmaltes, en la industria.
- Es muy útil en la elaboración de la cerámica, cosméticos, cemento, porcelana, madera, cuero, alfombras, sombreros, jabones y piedras preciosas artificiales. Se utiliza en curtiembres, imprentas, tintorerías, pinturas y fotografías y en pomadas.
- Se le utiliza para dar baños de níquel, en condensadores eléctricos, para impregnar mechas y endurecer aceros.
- El boro se usa en metalurgia como un agente desgasificante, y se forman aleaciones junto con hierro, acero y aluminio, para aumentar la dureza.
Contraindicaciones
Puede ser letal, si su uso no se hace en forma responsable:
- Si se usa como insecticida para vectores es necesario hacerlo en lugares alejados, para evitar que estos no sean fuente alimenticia de otros animales lo que ocasionaría un desequilibrio en la cadena alimentaria.
- En caso de quemaduras, si se aplica en exceso, probablemente deje una cicatriz que nunca desaparecerá.
- Olerlo o ingerirlo puede provocar algunas molestias, como diarrea y vómitos, especialmente a las personas alérgicas e incluso la muerte.
Medicina
El ácido bórico en polvo se suele vender en las farmacias sin receta médica. Puede usarse como antiséptico para quemaduras leves o cortes y a veces se usa en aderezos o pomadas. También se aplica en una solución muy diluida para el lavado de ojos, para tratar algunos tipos de otitis externa (infección del oído) en seres humanos y animales o como una ducha de uso vaginal para tratar la vaginosis bacteriana, debida a la alcalinidad excesiva.[6] Como compuesto antibacteriano, puede utilizarse como tratamiento para el acné. Además, sirve como prevención del pie de atleta, mediante la inserción de polvo en los calcetines o medias.
Otro uso es como conservante en muestras de orina, en algunos países.
Las soluciones de ácido bórico para lavado de ojos o en la piel erosionada pueden ser especialmente tóxicas para los recién nacidos, especialmente después de un uso repetido, debido a la lenta velocidad de eliminación.[7]
Insecticida
El ácido bórico se registró por primera vez en los Estados Unidos como insecticida en 1948, para el control de cucarachas, termitas, hormigas, pulgas, pececillos de plata, y muchos otros insectos. Generalmente, se considera seguro para usar en cocinas domésticas, para controlar las cucarachas y las hormigas.[8] Actúa como veneno estomacal que afecta al metabolismo de los insectos, y el polvo seco es abrasivo para su exoesqueleto.
Conservación
En combinación con su uso como insecticida, el ácido bórico también previene y destruye la podredumbre húmeda y seca existente en las maderas. Se puede utilizar en combinación con un portador de glicol de etileno para tratar la madera exterior contra el ataque de hongos e insectos. Es posible comprar borato impregnado con varillas para la inserción en madera a través de agujeros de perforación donde se sabe que hay humedad acumulada. Está disponible en forma de gel y pasta inyectable para el tratamiento de la putrefacción de la madera afectada sin la necesidad de reemplazar la madera. Pueden usarse tratamientos de base de concentrados de borato para prevenir la proliferación de moho, algas y micelio, incluso en ambientes marinos.
El ácido bórico se añade a la sal en el curado de pieles de ganado vacuno, pieles de becerro y pieles de oveja. Esto ayuda a controlar el desarrollo de bacterias y a controlar los insectos.
Lubricación
Las suspensiones coloidales de nanopartículas de ácido bórico disuelto en aceite de petróleo o en aceite vegetal pueden formar un lubricante notable sobre superficies cerámicas o de metal[9] con un coeficiente de fricción de deslizamiento que disminuye con el aumento de la presión a un valor que va desde 0,10 hasta 0,02. Pueden obtenerse películas autolubricantes H3BO3 Cómo resultado de una reacción química espontánea entre las moléculas de agua y capas de B2O3 en un ambiente húmedo. En mayor escala, existe una relación inversa entre el coeficiente de fricción y la presión de contacto de Hertz inducida por la carga aplicada.
El ácido bórico se usa para lubricar los tableros de juego de carrom y de novuss, lo que permite un juego más rápido.[10]
Energía nuclear
El ácido bórico se utiliza en las centrales nucleares como un veneno neutrónico para reducir la velocidad a la que se está produciendo la fisión. Las reacciones de fisión en cadena generalmente son impulsadas por la cantidad de neutrones presentes (como los productos de fisiones anteriores). El boro natural es 20 % de boro-10 y aproximadamente 80 % de boro-11. El boro-10 tiene una alta sección eficaz de absorción de neutrones de baja energía (térmica). La adición de ácido bórico, además del refrigerante que circula a través del reactor, ocasiona que se reduzca la probabilidad de que un neutrón pueda sobrevivir y causar la fisión. Los cambios en la concentración de ácido bórico regulan eficazmente la tasa de fisión que tiene lugar en el reactor. Este método solo se utiliza en reactores de agua presurizada (PWR). El boro también se disuelve en las piscinas de combustible gastado que contienen barras de uranio gastado. La concentración es lo suficientemente alta para mantener la multiplicación de neutrones al mínimo. El ácido bórico se vertió sobre el reactor 4 de la instalación nuclear de Chernobyl después del accidente, para evitar que se produjera otra reacción.
Industrial
El principal uso industrial del ácido bórico es la fabricación de monofilamento de fibra de vidrio, comúnmente conocido como fibra de vidrio textil. La fibra de vidrio textil se utiliza para reforzar los plásticos en aplicaciones diversas, que incluyen barcos, tuberías industriales y tableros de circuitos informáticos.[11]
En la industria de la joyería, el ácido bórico se utiliza a menudo en combinación con alcohol desnaturalizado para reducir la superficie de oxidación y la formación de firescale en metales durante las operaciones de recocido y soldadura.
Se utiliza en la producción de vidrio de las pantallas planas de LCD.
En la galvanoplastia, se aplica como parte de algunas fórmulas de propiedad. Una de estas fórmulas conocidas requiere una relación de aproximadamente 1 a 10 de H3 BO3 a NISO4, una porción muy pequeña de lauril sulfato de sodio y una pequeña porción de ácido sulfúrico (H2SO4).
El ácido bórico se mezcla con bórax (tetraborato sódico decahidrato) en la relación en peso de 4:5; es altamente soluble en agua, aunque no son tan soluble por separado.[12] La solución se utiliza para el agente retardante al fuego de la madera por impregnación.[13]
También se utiliza en la fabricación de masa compactada, que contiene un fino polvo de sílice, utilizado para la producción de revestimientos de hornos de inducción y materiales cerámicos.
El ácido bórico es una de las sustancias más comúnmente utilizadas que pueden neutralizar ácido fluorhídrico (HF) activo. Su acción consiste en obligar a la libre F− aniones en sales complejas. Este proceso derrota la extrema toxicidad del ácido fluorhídrico, en particular su capacidad para secuestrar el calcio iónico a partir del suero de la sangre, que puede conducir a un paro cardíaco y a la descomposición ósea; tal caso puede ocurrir por contacto con la piel, solo de menor importancia con HF.[14]
Los herreros y herradores añaden bórax al ácido bórico, para su uso como fundente de soldadura.[15]
El ácido bórico, en combinación con aceite de silicona, se utiliza para la fabricación de Silly Putty.[16]
El ácido bórico, en combinación con otros ochenta productos químicos, se utiliza en la perforación en Marcellus Shale.[17]
Pirotecnia
Se utiliza en pirotecnia para evitar la reacción de formación de amida entre aluminio y nitratos. Se añade una pequeña cantidad de ácido bórico a la composición para neutralizar las amidas alcalinas que pueden reaccionar con el aluminio.
El ácido bórico puede usarse como colorante verde para la ola de mar y de conchas nucleares. Por ejemplo, los malabaristas de fuego, disuelto en metanol, para crear una llama de color verde oscuro.[cita requerida]
Véase también
Referencias
- Número CAS
- Allen, A. H.; Tankard, A. R. (1904). «The Determination of Boric Acid in Cider, Fruits, etc.». Analyst 29 (October): 301-304. doi:10.1039/an9042900301.
- Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). «Chapter 13: The Group 13 Elements». Inorganic Chemistry (3rd edición). Pearson. p. 340. ISBN 978-0-13-175553-6.
- Jolly, W. L. (1984). Modern Inorganic Chemistry. McGraw-Hill. p. 198.
- «Underlying Physics and Mechanisms for the Absorption of Sound in Seawater». National Physical Laboratory. Consultado el 21 de abril de 2008.
- Abercrombie, P. (2010). «Vaginitis». En Maizes, V.; Low Dog, T., ed. Integrative Women's Health. New York, NY: Oxford University Press. p. 192. ISBN 978-0-19-537881-8.
- Harvey, S. C. (1980). «Antiseptics and Disinfectants; Fungicides; Ectoparasiticides». En Gilman, A. G.; Goodman, L. S.; Gilman, A., ed. Goodman and Gillman's: The Pharmacological Basis of Therapeutics (6th edición). p. 971. ISBN 978-0-02-344720-4.
- Office of Prevention, Pesticides and Toxic Substances (1993). (pdf). United States Environmental Protection Agency. Archivado desde el original el 6 de abril de 2008. Consultado el 21 de abril de 2008.
- Düzcükoğlu, H.; Acaroğlu, M. (2009). «Lubrication Properties of Vegetable Oils Combined with Boric Acid and Determination of Their Effects on Wear». Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects 32 (3): 275-285. doi:10.1080/15567030802606053.
- Harpreet Singh. «Standard equipments». Punjab State Carrom Association. Consultado el 24 de septiembre de 2009.
- Kistler, R. B.; Helvaci, C. (1994). «Boron and Borates». En D. D. Carr, ed. Industrial Minerals and Rocks (6th edición). Littleton, CO: SME. pp. 171-186.
- Tsuyumoto, I.; Oshio, T.; Katayama, K. (2007). «Preparation of Highly Concentrated Aqueous Solution of Sodium Borate». Inorganic Chemistry Communications 10 (1): 20-22. doi:10.1016/j.inoche.2006.08.019.
- Tsuyumoto, I.; Oshio, T. (2009). «Development of Fire Resistant Laminated Wood Using Concentrated Sodium Polyborate Aqueous Solution». Journal of Wood Chemistry and Technology 29 (4): 277-285. doi:10.1080/02773810903033721.
- «Method 3052 microwave assisted acid digestion y of siliceous and organically based matrices» (pdf). US EPA.
- Jock Dempsey (1998, 2009). «BORAX». Dempsey's Forge. Consultado el 23 de julio de 2010.
- . Archivado desde el original el 12 de mayo de 2013. Consultado el 23 de septiembre de 2012.
- «Chemicals Used by Hydraulic Fracturing Companies in Pennsylvania for Surface and Hydraulic Fracturing Activities».
Enlaces externos
- Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo de España: ficha internacional de seguridad química del ácido bórico.
- Usos del ácido bórico.
- Ventajas y desventajas del Ácido bórico.