اسید بوریک، اسید بسیار ضعیفی است که از بورات ها یا هیدرولیز هالیدهای بوربا هیبراسیون SP² وبا فرمولB(OH)₃ تحت نام اسید ارتوبوریک به دست می آید. این اسید به صورت بلورهای سفیدسوزنی شکل است که در آنواحدهای B(OH)₃ از طریق پیوندهای هیدروژنی به یکدیگر متصل شده اندو لایه های نامحدودی با تقارن تقریباشش ضلعی تشکیل می دهند. فاصله این لایه هااز هم 3.18 A⁰است که موید خاصیت تورق خوب آن است.

اسید بوریک در آب تا حدودی حل می شود و گرمای انحلال آن عدد منفی بزرگی است؛ در نتیجهانحلال پذیری آن با افزایش دما به طور مشخص زیاد می شود.اسید بوریک، اسیدی ضعیف منحصرا تک بازی(اسید یک ظرفیتی) است و تصور می رود که به صورت اسید لوئیس،یعنی پذیرنده OH^- عمل می کند نه دهنده پروتون. 

دقیقا به همین دلیل است که حلالیت آن در آب با افزایش اسید کلریدریک، اسید سیتریک یا اسیدتارتاریک اسید زیاد میشود.                                                         

B(OH)₃  +  H₂O  ⇄  B(OH)₄^-  +  H⁺                Pk = 9 

یون B(OH)₄^- در غلظت های کمتر از 0.025 M یا برابر آن اساسا فقط به صورت نمونه های یک هسته ایB(OH) ^- و B(OH)₄^- وجود دارند ولی در غلظت های بالاتر قدرت اسیدی افزایش می یابد و اندازهگیری PH موید تشکیل نمونه های بسپار مانند است: 

3B(OH)₃   ⇄ B₃O₃(OH)₄^-  +  H⁺  + 2H₂O                     Pk = 6.84 

بنا بر شواهد موجود در محلول های مختلف اسید بوریک و بورات ها بسپار هایی مثل B₃O₃(OH)₄ وجود دارد. 

3B(OH)₃  + B(OH)₄^-   ⇄  B₃O₃(OH)₄^- +  3H₂O                        Pk = 110   

به نظر میرسد که بسپار اصلی حلقوی باشد و وجود چنین حلقه هایی در بورات های متبلور مانند 

CsO₂ , 2B₂O₃محرز است. 

از تعادل سریعی که بین اسید بوریک نشان دار شده با ¹⁸O و بورات ها انجام می شود؛ می توان نتیجه گرفت که درمحلول تعادل به سرعت روی می دهد. اسید بوریک و بورات ها با سرعت فوق العاده زیاد با پلی اولها مانند گلیسرول و a –هیدروکسی کربوکسیلیک اسید ها ترکیب شده و کمپلکس هلی بسیار پایداری تشکیل می دهند. این ترکیب ها اساسا به صورت 1:1 هستند.  

در نتیجه این واکنش، قدرت اسیدی اسید بوریک افزایش می یابد و سنجش مستقیم آن با NaOH امکان پذیر می شود. 

گلیسرول یک ماده کمپلکس دهنده که اگر غلظت آن را کمتر کنیم تعداد کمپلکس های پایدار کمتر می شود و در نتیجهقدرت اسیدی بوریک اسید کمتر افزایش می یابد در نتیجه با حجم کمتری از سدیم هیدروکسید (NaOH)  تیترمی شود. 

بورات ها مشتق از سه اسید می شوند. اسید اورتوبوریک(H₃BO₃)اسید پیروبوریک(H₂B₄O₇)اسیدمتابوریک(HBO₂). 

تاثیر گرما روی اسید بوریک را می توان به صورت زیر نمایش داد: 

گرما                                            گرما 

H₃BO₂ ================== HBO₂ ================== B₂O₃ 

اکسید بور                                اسید متابوریک       H₂O                    اسید ارتوبوریک  

مصـــارف و کـاربـرد هـــا 

بور و تركيبات گوناگون آن داراي كاربردهاي بسيار وسيع، استراتژيك و مهمي در صنايع مختلف كوچك و بزرگ كشاورزي، دارويي و پزشكي مي باشند. به دليل عدم وجود عناصر و مواد جايگزين آن بعضي از شاخه‌هاي صنعتي وابسته به اين عنصر متوقف مانده و يا با مشكلاتي اساسي و جدي روبروست. امروزه بوراتها داراي مصارف بسيار زيادي در ساخت فايبرگلاس، سراميك، رساناها، اسيدبوريك، كاشي سازي، شوينده‌ها (صابون سازي، مواد پاك كننده و...)، پارچه بافي، صنعتي كشاورزي، كود شيميايي، پربوراتها، صنايع شيشه، پشم شيشه، مينا كاري، كمك ذوب، چسب، مهار آتش سوزي، گدازآور در صنايع فلزگري، در تهيه چسب و حلالها، در راكتورهاي اتمي، صنايع الكتريكي، در كاغذ سازي، در تركيب ضد يخ، چرم سازي، جوشكاري، لحيم كاري و عكاسي مورد استفاده قرار مي گيرند.

عنصر بور در رژيم غذايي انسانها وارد مي‌شود و هم اكنون تحقيقات زيادي در اين زمينه در حال انجام است. گياهان بور را از آب و خاك مي‌گيرند و بدون آن نمي‌توانند زنده بمانند. 

عنصر بور و تركيبهاي گوناگون آن، داراي كاربردهاي بسيار وسيع و مهمي در صنايع مختلف كوچك و بزرگ كشاورزي، دارويي و پزشكي مي‌باشند. به گونه‌اي كه مي‌توان گفت به دليل عدم وجود عناصر و مواد جايگزين آن فعاليت بعضي از شاخه‌هاي صنعتي وابسته به اين عنصر، متوقف مي‌ماند و يا مشكلاتي اساسي و جدي روبرو مي‌شوند.   

در فاصله بين دو جنگ جهاني، شيشه‌هايي به بازار عرضه مي‌شد كه از سيليكاتهاي بور تهيه مي‌شدند. اين شيشه‌ها دارايخواصي چون مقاومت در برابر انبساط، مقاومت در برابر حرارت و مقاومت در برابر شوكهاي حرارتي بودند. در مدت جنگ جهاني دوم بهمراه رشد سريع صنايع الكترونيك و نياز به ساخت شيشه‌هاي بور و سيليكات به ميزان تقاضاي اينگونه شيشه‌ها افزوده شد و كارخانجات عرضه كننده درصدد رفع نياز بازار بور آمدند.   

شيشه‌هاي اكسيد بوريا شيشه‌هاي بوراكس    

اشعه ماوراء بنفش را عبور مي‌دهند. شيشه معروف به شيشه نامريي، شيشه بوراكس است كه  

سطح آن با لايه نازكي از فلوئوروسديم پوشيده شده است كه 6/99 درصد كليه اشعه مرئي را عبور  

مي‌دهد، و فقط بازتاب كمي داشته و حالت نامرئي بودن را به وجود مي‌آورد. شيشه‌هاي معمولي

سديك و پتاسي نور ماوراء بنفش را عبور نمي‌دهند. شيشه محتوي 2 الي 4 درصد اكسيد سديك     

اشعه ماوراء بنفش را جذب مي‌كند و براي سپرهاي اشعه ايكس نيز به كار برده مي‌شود.  

شيشه‌اي كه بتواند اشعه ايكس پر انرژي و اشعه گاما را جذب كند ممكن است محتوي فسفات

تنگستن باشد، در حالي كهشيشه‌اي كه براي جذب نوترونهاي كند در نيروگاهاي اتمي به كار برده  

مي‌شود. محتوي بورسيليكات كادميم همراه با فلوئورورها است.   

همچنين از اسيد بوريك و بوراكس بعنوان مواد خام مورد نياز در صنعت شيشه سازي استفاده فراوان  

مي‌شود. البته انتخاب مواد خام حاوي بور بيشتر تابعي است از اندازه و نوع تجهيزات كارخانه ذوب  

شيشه، براي مثال در ساخت شيشه تجاري Eutal (نام ديگر آن E-gladd است) احتياج به كوره‌هاي

بزرگ گاز سوز با كوره‌هاي پيش گرم كننده هوا مورد نياز است. با اين حال در بعضي از موارد جايگزين  

كردن اين مواد خام با يكديگر عملي مي‌باشد.   

امروزه از كلمانيت بجاي سنگ آهك و اسيد بوريك جهت افزايش سرعت ذوب شيشه استفاده مي‌گردد. 

اين افزايش باعث بيشتر شدن مقدار توليد كوره درهر شيفت كاري مي‌گردد. اولكسيت نيز معمولاً 

جايگزين خوبي براي بوراكس محسوب مي‌شود، هر چند كه كلمانيت مراحل ذوب را سريعتر از  

اولكسيت پشت سر مي‌گذارد بهمين دليل هنگام مصرف اولكسيت مقداري (Soda Ash) Na₂CO₃ به 

آن اضافه مي‌كنند. در شيشه‌هاي كه نياز به خلوص و رنگ با كيفيت بالاوجود دارد ترجيح داده مي‌شود

از اسيد بوريك و يا بوراكس خالص استفاده شود؛ كلمانيت و الكسيت هر دو به اندازه كافي داراي

ناخالصي اكسيد آهن و سولفات مي‌باشند.   

وجود بور در شيشه علاوه بور كاهش انبساط حرارتي باعث افزايش دوام شيميايي شيشه، اصلاح 

خواص اپتيكي و همچنين اصلاح خواص الكتريكي شيشه، مي‌گردد بوراي تهيه شيشه‌هايي كه درصد

بالايي از سليس (High-Silica-glass)در تركيبات آنها وجود دارد، از بوراتها بعنوان كمك ذوب بجاي    

اكسيدهاي قليايي استفاده مي‌شود.

_________________________________________________

شيشه‌هاي معروف به شيشه‌هاي ضد اسيد نيز تركيبي از بور و سليس هستند كه درصد مواد قليايي در آنها بسيار پايينمي‌باشد. در سخت كردن پلاستيكها و در ساخت تانكهاي ذخيره زير زميني كه احتياج به مقاومت كشش و مدول الاستيسيته بالا دارد، از الياف شيشه‌اي استفاده مي‌گردد كه اين الياف از جنس سيليس و بور مي‌باشند. براي بالا بردن ضد سوختگي چوب و درب چوبي و چهار چوبهاي فلزي و چوبي براي جلوگيري در امر آتش سوزي و بخصوص راه پله‌هاي فرار ساختمانها و درب آنها از تركيبات بور استفاده مي‌شود. بكارگيري اين محصولات در اروپا اجباري مي‌باشد لذا بيش از 10% توليد جهاني بور براي بالا بردن درجه ضدسوختگي چوب بكار مي‌رود. ساخت اسيد بوريك درصد خلوص كانسارهاي بوfont size=span lang=ر به وسيله حل شدن و تبخير بالا مي‌رود. بخارات سيستم‌هاي ژئوترمال قبل از استفاده درتوليد قدرت (برق) حاوي مواد شيميايي داراي بور بوده كه بصورت اسيد بوريك قابل تفكيك مي‌باشد. از اين نوع تكنولوژي در كشور ايتاليا استفاده مي‌شود. كانيهاي بور در شرايط خشك پايدار بوده اسيد بوريك يكي از محصولات مهم بور در شرايط معمولي پايدار بوده ولياگر حرارت داده شوند ابتدا به اسيد متابوريك (HBO2) و با حرارت بيشتر سپس به اكسيد بور B2O3 تبديلمي‌شود. ساخت فايبرگلاس ها ماده اصلي فايبرگلاس از بور و سيليس با تركيبات قليايي كمتر، مي‌باشد مصارف زيادي يافته است. يكي از مصارف اصلي بوردرساخت فايبرگلاسهاي مختلف مي‌باشد. ازآنجائي كه در صنعت فايبر گلاس پارچه تكنولوژي جايگزين استفاده از بور اخيراً كشف شده است، مي‌توان تا حدودي كندي حركت استفاده از عنصر بور در ساخت اين نوع فايبرگلاسها را پيش‌بيني نمود. مصارف هسته‌اي تركيبات بور در ساخت پايگاه‌هاي پرتاب موشك داراي كاربرد استراتژيك مي‌باشند. بوریک اسید به عنوان ماده یبازدارنده در کارخانه های انرژی هسته ای برای کنترل سرعت شکافت مورد استفاده قرار می گیرد، زیرا بوریک اسید می توان انرژی گرمایی نوترونها را که در زنجیره ی هسته ای تولید می شوند، جذب کند و با کم شدن انرژی نوترونها، سرعت شکافت کنترل می شود. مصارف كشاورزي كاني‌هاي بور نقش مهمي در ساختن بسياري از كودهاي شيميايي دارند. مصرف مقادير زيادي بور در كودهاي شيميايي ممكن بوراي گياهان و محصولات كشاورزي مضر باشد. مصارف متالورژيكي تركيبات بور در توليد استيل و فلزات غير آهني، آلياژها، مغناطيس‌هاي كمياب و فلزات بي شكل مورد استفاده قرارمي‌گيرد. علاوه بور اين براي جوشكاري، ساخت بعضي از روكشها، بعنوان كمك ذوب آهن و فلزات غير آهني استحصال بعضي از مواد معدني و پوشهاي ضد زنگ نيز استفاده مي‌شود. بوراتها بسادگي با اكسيدهاي فلزي آغشته شده تا در درجه حرارتهاي كاملاً پايين بتوان از به هدر رفتن فلزات قيمتيدر هنگام استحصال جلوگيري كند. همچنين از فلزات بي‌شكل حاوي تركيبات بور براي از دست رفتن انرژي در ترانسفور ماتورها استفاده مي‌گردد. تركيب بور، آهن و روي در ساخت آلياژهاي ضد زنگ و مقاوم در برابر حرارت استفاده مي‌گردد. مصارف آتش باري مواد منفجره آمونيوم در مناطقي كه مس استخراج مي‌شود بخاطر اثرات سولفيدهاي مس بر روي آنهادر شرايط خاصي پايدار نمي‌ماند، لذا با پاشيدن محلول‌هاي بورات آمونيوم بر روي چاله‌هاي حفاري در جايي كه مواد منفجره قرار مي‌گيرند اين مواد را پايدار نگه مي‌دارند. مصارف مغناطيسي فرو برن Ferro Boron براي ساخت پودرهاي آهن رباهاي خيلي قوي مورد استفاده مي‌گردد. مصارف جوشكاري تقريباً تمامي جوش دهنده‌هاي خشك حاوي تركيبات بور بوده كه بوراي زنگ نزدن و اتصال خوب و محكم محل جوي،مورد استفاده قرار مي‌گيرد. مصارف پوششي بوراتها بصورت آلياژ با نيكل در كنترل كردن PH در زمان الكتروليز و پوشش دادن، بكار مي‌رود. ديگر مصارف عنصر بور عبارتند از: - ماده شيميايي بور براي تنظيم خواص قليايي و اسيدي (خنثي كننده) بعضي تركيبات شيميايي نقش اساسي دارد. - بوریک اسید اولین ماده ای است که به عنوان حشره کش در سال 1948 ثبت شد که می توان از آن برای از بین بردنسوسک و موریانه و کک و ... استفاده نمود. - كنترل كننده غلظت رنگها - ثابت نگه داشتن PH مواد منفجره - ساخت فيلم‌ها - مقاوم كردن سطح شيشه‌ها در برابر حرارت و مواد شيميايي - ساخت صفحه‌هاي ظريف LCD - آلياژ بور و آهن براي جلوگيري از زنگ زدگي - مخلوط روي و بور براي پوشش كابلهاي الكتريكي - جذب اشعه نوترون - محفظ‌هاي هسته‌اي - ساخت ضد باكتري - ساخت مواد آرايشي - معالجه سرطان - ماده ی نگهدارنده ی غذا - لعابهای شیشه ای و سرامیک - دارای خاصیت ضد قارچی همچنین در صنعت جواهر سازی نیز کاربرد دارد.... اسید بوریک، که همچنین با عنوان اسید بوراریک Boracic acid و یا اسید اورتوبوریک Orthoboric نیز نامیدهمی شود، یک اسید ضعیف کم محلول است که اغلب به عنوان یک ترکیب ضدعفونی کننده، یا به صورت حشره کش، و نیز به عنوان کنترل کننده اشتعال در نیروگاه های هسته ای (نیروگاه هسته ای) جهت کنترل سرعت شکافت اورانیوم(شکافت هسته ای)، مورد استفاده قرار می گیرد و همچنین می تواند به عنوان پیش ساز دیگر ترکیبات شیمیایی به کار گرفته شود. این ترکیب معمولا به صورت بلورهای بی رنگ یا پودری سفید رنگ موجود است و در آب محلول می باشد.  فرمول شیمیایی این ترکیب H3BO3 می باشد که گاهی اوقات به صورت B(OH)3 نوشته می شود. این ترکیب وقتی که به عنوان یک ماده معدنی به کار برده می شود، با نام ساسولایت Sassolite نامیده می شود. اسید بوریک به صورت آزاد در طبیعت، و بخصوص در برخی از مناطق آتشفشانی مانند توسکانی، جزایر لیپاری ونوادا، یافت می شود، که در این حالت به صورت مخلوط با بخار آب از شکافها یا شیارهای سطح زمین متصاعد می گردد؛ این ترکیب همچنین به عنوان تشکیل دهنده بسیاری ازمواد معدنی نیز یافت می شود(مواد معدنی همچون:بوراکسBorax،بوراسیت Boracite، بروناتروکایسیت Boronatrocaicite و کولمانیت Colemanite). وجود اسید بوریک وهمینطورنمک های آن درآب دریا نیز قابل توجه است. این ترکیب همچنین، درگیاهان و بخصوص درتقریبا تمام میوه ها نیز وجود دارد. اسید بوریک برای اولین بار توسط ویلهلم هومبرگ Wilhelm Homberg (متولد:1652، درگذشت:1715) ازماده معدنی بوراکس، و از طریق فعال سازی اسیدهای معدنی تهیه گردید و بدان نام Sal Sedativum Hombergi(به معنای نمک آرامبخش هومبرگ) داده شد، هرچند که بورات ها[یعنی نمک های اسید بوریک]که شامل اسید بوریک می باشند، از عصر یونانیان باستان به منظور تمیز کردن و نظافت، حفظ و نگهداری مواد غذایی و فعالیتهای دیگر مورد استفاده  بوده. بوریک اسید بطور عمده از کانی‌ها و معادن بورات تهیه می شود. بدین صورت که از ترکیب این کانی‌ها با سولفوریکاسید، بوریک اسید حاصل می شود. در سال های اخیر نانو ذرات اسید بوریک به علت داشتن خواص منحصر به فرد و کاربردهای نشأت گرفته از این خواص، به شدت مورد توجه قرار گرفته اند. ترکیب نانو ذرات اسید بوریک با روغن های مختلف به خصوص روغن موتور منجر به روانکاری بهتر، افزایش بازده انرژی و در نتیجه صرفه جویی اقتصادی می شود. همچنین به دلیل مسائل زیست محیطی می تواند جایگزین مناسبی برای روانکارهای کنونی سوخت باشد. روش مکانیکی یک روش نسبتاً ساده تر و ارزان تر به شمار می رود. بوراكس به عنوان گدازآور در ذوب فلزات و در لحیم كاری، به عنوان كند كننده خوردگی در مایعات ضد یخ، به عنوان ماده اصلی در كودها، در تولید بسیاری مواد شیمیایی و داروسازی، و به عنوان منبع تهیه بور به كاربرده می‌شود. اسید بوریك به عنوان مواد نگهدارنده و گندزدا در مخلوط‌های شیشه و كوزه‌گری، در صنعت دباغی بورای پشم‌گیری پوست با تشكیل محلول بوراتهای كلسیم در آب، و به عنوان گداز آور در لحیم كاری و لحیم كاری سخت به كار برده می‌شود. در لعابهای شیشه و سرامیك به كار برده می‌شود. اسید بوریک هم چنین در بافت پارچه و منسوجات کاربرد دارد . * اسيد بوريك داراي 3 هيدروژن است  ولی چون قدرت و اسيد بوريك اسيد ضعيفي است و فقط مي تواند يك پروتون آزاد كند خاصيت الكترونگاتيوي اتم بور در اسيد بوريك بسيار پايين است و تبعا مي تواند يك ابرالكتروني هيدروژني را به سمت خود جذب نمايد و هيدروژن آنرا آزاد نمايد به خاطر همين چون يك هيدروژن آزاد مي كند يك ظرفيتي است . * اسید بوریک را اغلب به سه طریق زیر به دست می آورند: 1)    با تغلیظ و تراکم 2)   از کانی کلمانیت(بورات کلسیم طبیعی) از جوشاندن سنگ معدن با محلول سدیم کربنات به مدت 3 ساعت بوراکس حاصل می شود و بعد از صاف کردن محلول فرصت می دهند تا بوراکس متبلور شده و آن را جدا می کنند و هنگامی که بوراکس را در مقدار زیادی آب حل می کنیم اسید بوریک و بورات شکیل می دهد طبق رابطه مقابل : Na2B4O10 + 7H2O  ⇄     2Na+ + 2B(OH)4 + 2H3BO3 + 3H2O 3) با تاثیر اسید کلریدریک غلیظ بر محلول گرم  و اشباع شده بوراکس Na2B4O7 + 5H2O + 2HCl  ⇄     4H3BO3 + 2NaCl   

نظرات شما عزیزان:

نام :

آدرس ایمیل:

وب سایت/بلاگ :

متن پیام:

نظر خصوصی

 کد را وارد نمایید:

 

 

 

عکس شما

آپلود عکس دلخواه: