اسید بوریک چیست؟ 10 روش تولید آن
در این مقاله، از سری مقالات علمی سایت مهرادکو می پردازیم به بررسی ویژگی های اسید بوریک و کاربردها و روش های تولید آن.
اسید بوریک چیست؟
- ترکیبی شیمیایی از مهم‌ترین ترکیبات بور و خانواده بورات ها و جزو اسیدهای ضعیف است که هم در طبیعت به صورت معدنی وجود دارد و هم به صورت صنعتی و تجاری قابل تولید است.
- این ماده به شکل معدنی به ساسولیت معروف است و در کانی های مختلف بور و محیط های طبیعی مثل خاک و گیاهان وجود دارد که به طور کلی در محیط های طبیعی غیر سمی است و در جو باقی نمی ماند، زیرا معمولاً توسط باران حذف می شود.
- اسید بوریک که با نام های هیدروژن بورات و اسید اورتوبوریک نیز شناخته می‌شود، در واقع یک اسید لوئیس است که می تواند جفت الکترون را از یک ترکیب دهنده بپذیرد. اسید بوریک دارای پیکربندی مسطح است که اتم ها خود را به مرکز رادیکال متصل می کنند و همه اجزا در یک صفحه قرار می گیرند. اتم بور مرکزی به 3 گروه (HO-) هیدروکسیل متصل است که می تواند پیوند هیدروژن قوی تشکیل دهد.
- اولین بار شیمیدان آلمانی ویلهلم هومبرگ در سال 1702 کریستالهای اسید بوریک را از طریق مخلوطی از بوراکس و اسیدهای معدنی در آب سنتز کرد که آن زمان به عنوان sal sedativum Hombergi (نمک آرام بخش هومبرگ) نام گرفت.
- این ماده‌ی کریستالی، بی بو و سفید که در آب، الکل و گلیسیرین محلول است، کاربردهای گسترده ای دارد؛ از صنایع شیمیایی همچون نساجی، آرایشی و بهداشتی، شوینده ها تا صنایع دیگر مثل کشاورزی، نفت و حتی نظامی و پزشکی.
سایر ویژگی های اسید بوریک:
- اسید بوریک به عنوان یک اسید ضعیف، می‌تواند در تعادل‌های شیمیایی و واکنش‌های اسید-باز مورد استفاده قرار گیرد. این ویژگی آن را در فرآیندهای شیمیایی و تهیه محصولات شیمیایی مورد توجه قرار می‌دهد.
- اسید بوریک در اثر حرارت دادن تا دمای بالاتر از 170 درجه سلسیوس، به تری اکسید بور تجزیه می‌شود.
- خواص آنتی‌باکتریال و ضدقارچی دارد که این ویژگی اسید بوریک را در تهیه محصولات آرایشی و بهداشتی به ماده ای پرکاربرد تبدیل کرده است.
- خواص آنتی‌اکسیدانی و تشکیل کلات‌های فلزی: خواص آنتی‌اکسیدانی اسید بوریک می‌تواند در جلوگیری از خوردگی و تجزیه مواد غذایی کمک کند و همچنین این اسید می‌تواند با فلزات مختلف واکنش دهد و کلات‌های فلزی ایجاد کند که در برخی از مواد رنگزا مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- محققان ممکن است اسیدیته اسید بوریک را از طریق واکنش های کمپلکس با پلی ال هایی مانند سوربیتول یا لاکتیتول افزایش دهند. این ترکیب دارای اهداف متعددی است، مانند کاربردهای زیست شناسی مولکولی در آماده سازی بافر.
10 روش تولید اسید بوریک
- اسید بوریک را می توان از واکنش کانی های مختلف بور (مانند کلمنیت، اولکسیت و بوراکس) با محلول های اسیدی مختلف (مانند اسید کلریدریک، اسید فسفریک، اسید سولفوریک، اسید پروپیونیک، اسید استیک و اسید نیتریک) تولید کرد. در تولید اسید بوریک اغلب از روش‌های شیمیایی استفاده می‌کنند که می‌تواند به صورت مرحله‌ای و یا به صورت مستقیم از منابع بوریک باشد.
- در طول جنگ جهانی اول، تولید اسید بوریک از کانی یولکسیت با استفاده از هیدروکلراید مورد استفاده قرار گرفت که بعد از آن دوره، اسید سولفوریک بیشتر ترجیه داده شد.
در ادامه 10 روش تولید اسید بوریک را ذکر میکنیم که هر کدام از این روش‌ها مزایا و معایب خاص خود را دارند که بسته به شرایط فنی، اقتصادی و محیطی انتخاب می‌شوند و به جز روش اول یعنی تولید از بوراکس، سایر روش ها متداول نیستند.
- تولید از بوراکس (تترابورات سدیم):
یکی از منابع اصلی بوریک بوراکس (تترابورات سدیم) است که به صورت طبیعی در معادن و سنگ‌های بوراتی یافت می‌شود.
بوراکس (Na2B4O7) با اسید سولفوریک (H2SO4) واکنش داده می‌شود تا اسید بوریک تولید شود.
رابطه واکنش: Na2B4O7 + 2H2SO4 + 5H2O → 4H3BO3 + 2NaHSO4
بعد از تبدیل بوراکس به اسید بوریک، محلول حاصل تصفیه شده و اسید بوریک خالص استخراج می‌شود. - تولید از کلمنیت (Colemanite):
کولمانیت یا کلمینت از عمده ترین منابع معدنی کانیِ کلسیم بورات است. واکنش کولمانیت در محلول اسید سولفوریک منجر به تشکیل اسید بوریک و گچ می شود. بلورهای گچ رسوب می کنند و بوسیله عمل تبلور، اسید بوریک تولید می شود. - احیاء بورات با اکسیژن:
بورات را با استفاده از هوای اکسیژن خالص و با حضور کاتالیزورها احیا می‌کنند تا اسید بوریک تولید شود. - تولید از سوپرفسفات بور:
با ترکیب بوراکس با سوپرفسفات کلسیم در دماهای بالا، اسید بوریک به دست می‌آید. - احیاء بورات با استفاده از سولفور دی اکسید:
بورات‌ها با استفاده از سولفور دی اکسید واکنش داده می‌شوند تا اسید بوریک به دست آید. - احیاء بورات با استفاده از هیدروژن:
بورات‌ها با هیدروژن واکنش داده می‌شوند تا اسید بوریک به دست آید. - احیاء بورات با استفاده از هیدروژن سولفات:
با ترکیب بورات با هیدروژن سولفات در دمای بالا، اسید بوریک به دست می‌آید. - تولید از کریستالهای بورات:
با واکنش دادن کریستالهای بورات با اسیدها، اسید بوریک به دست می‌آید. - تولید از اسیدهای ترکیبی:
با استفاده از ترکیب اسیدهای دیگر با بورات، اسید بوریک به دست می‌آید. - تولید از سوختن بورات:
با سوختن بورات‌ها در دمای بالا، اسید بوریک به دست می‌آید.
16 کاربرد اصلی اسید بوریک
- اسید بوریک ریز مغذی ضروری گیاهان در کشاورزی است.
- از دیگر کاربرد اسید بوریک در کشاورزی می‌توان اشاره کرد به: سموم دفع آفات و کنترل و از بین بردن حشرات و قارچ ها مثل: سوسک، مورچه، اسکارب، لارو و کپک. پوشش اسکلتی بیرونی حشرات را ساییده و سیستم عصبی آنها را مختل میکند. با این حال، مقدار اضافی اسید بوریک یا سایر ترکیبات حاوی بور ممکن است منجر به سمیت در گیاهان شود. علائم رایج سمیت بور شامل زرد شدن برگها و نکروز ریشه است. اکثر گونه های زراعی به جز گونه های غلات و درختان مرکبات و آجیل نسبت به مقدار بور اضافی تحمل بالایی دارند.
- تولید کود برای خاک های با محتوای کم بور
- ترکیبات اسید بوریک: تولید بازدارنده های خوردگی و محلول های ضد انجماد (مخلوط با اتیلن گلیکول در سیستم های خنک کننده موتور اتومبیل)
- محافظ چوب در برابر پوسیدگی در قالب ژل یا محلول روی سطوح چوبی
- محافظت از ادوات صنایع دریایی در برابر عواملی مانند خزه، قارچ و لجن ها با ترکیبات بورات
- از اسید بوریک به عنوان ترکیب اصلی در بازدارنده های آتش بر پایه بورات استفاده می‌شود که برای کاهش سرعت سوختن مواد است. از این ترکیب در مجموعه گسترده ای از محصولات استفاده می شود: چوب، تخته سه لا، محصولات نساجی، کاغذ، پوشش قایق های بادبانی و هواپیماها.
- افزودنی در آجرها و ملات های نسوز جهت افزایش مقاومت حرارتی یا خوردگی
- به عنوان جایگزین اکسید سدیم درصنایع شیشه نوری و فایبرگلاس، جهت کاهش شوک های حرارتی و مکانیکی و افزایش مقاومت حرارتی و دوام شیمیایی و مکانیکی استفاده می‌شود.
- صنعت کاشی سازی و لعاب سازی پر مصرف ترین صنعت داخلی اسید بوریک در ایران می باشد. و با توجه به اینکه 80درصد لعاب سازی های کشور در یزد فعالیت دارند بیشترین حجم واردات این ماده شیمیایی در شهر یزد و شهرستان های آن مورد استفاده قرار می گیرد. از اسید بوریک به عنوان چسب در سرامیک ها جهت کاهش نقطه ذوب و در نتیجه چسبندگی در دماهای پایین تر و همچنین افزایش مقاومت فیزیکی و شیمیایی محصولات سرامیکی را در برابر شکستگی و خراشیدگی استفاده می‌شود.
- در عملیات متالورژی، با تأثیر مثبت بر دمای ذوب، مصرف انرژی را کاهش و دوام فولاد را افزایش می دهد. همچنین از بور به عنوان آب بندی برای فلزات غیر آهنی و به عنوان یک ماده اکسید کننده و گاززدایی کننده در متالورژی استفاده می شود.
- میکروب کش و عامل سفید کننده در مواد شوینده جهت کاهش زمان و دمای شستشو
- بافر و ماده ضد عفونی کننده و امولسیون کننده متوسط در تولید پمادها، دهان شویه ها، قطره های چشم، نمک های شوینده، کرم ها و شامپوها
- در پزشکی برای از بین بردن سلول های سرطانی با ایزوتوپ 10B که یکی از ایزوتوپ های طبیعی بور است و همچنین بریدگی و سوختگی های جزئی،درمان آکنه و قارچ انگشتان پا استفاده می‌شود.
- در صنایع نظامی جهت تمیزکردن و پاکسازی برخی تجهیزات و قطعات و همچنین ساخت برخی مواد انفجاری مثل بمب ها. زیرا ویژگی‌های شیمیایی مناسبی برای ایجاد واکنش‌های انفجاری و قدرت انفجاری قوی دارد.
- در صنایع نفت و گاز، اسید بوریک به عنوان یک ماده مهم برای تصفیه آب، حفظ و نگهداری تجهیزات، استفاده در فرآیندهای حفاری، تولید مواد شیمیایی و همچنین به عنوان یک ماده پایدارکننده و ضد زنگ برای تجهیزات و لوله‌های نفت و گاز مورد استفاده قرار می‌گیرد.
علائم و نشانه های مواجهه کوتاه مدت با اسید بوریک:
- اسید بوریک در صورت خوردن یا تماس با پوست سمیت کمی دارد. اما به شکل بوراکس می تواند برای چشم خورنده و برای پوست تحریک کننده باشد.
- افرادی که اسید بوریک مصرف کرده اند حالت تهوع، استفراغ، معده درد و اسهال داشته اند. اسهال و استفراغ ممکن است رنگ سبز آبی داشته باشد.
- خوردن مقادیر زیاد منجر به ایجاد بثورات پوستی و به دنبال آن سایر آسیب های پوست شده است.
- افرادی که زیاد در معرض تنفس بوراکس بودند، دچار خشکی دهان و بینی و گلو، سرفه، گلودرد، تنگی نفس و خونریزی بینی شدند.
- از آنجایی که نوزادان نسبت به بزرگسالان حساس تر هستند، در برخی از نوزادانی که تصادفا مقادیر زیادی اسید بوریک می خوردند اثرات سیستم عصبی مثل حالت های غیر طبیعی، تشنج، گیجی و کما گزارش شده است.
عوارض اسید بوریک برای بدن:
- همان طور که گفته شد سمیت کمی دارد، اما اسید بوریک در صورت تماس با پوست، بلع و استنشاق جذب شده و زمانی که وارد بدن می شود، معمولاً به طور یکنواخت در سراسر بدن پخش می‌شود. اما با این حال، ذخیره شدن آن در استخوان و به طور کلی در سطوح پایین تری در بافت های چربی نیز گزارش شده است.
- هیچ مدرکی مبنی بر تجزیه اسید بوریک در بدن وجود ندارد. اما، بیشترین مقدار اسید بوریک در بدن طی چهار روز از طریق ادرار دفع می شود.
- آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده به این نتیجه رسید که اسید بوریک احتمالاً برای انسان سرطان زا نیست. در برخی آزمایش‌ها، موش‌هایی که به مدت دو سال با اسید بوریک و بوراکس تغذیه شدند، هیچ مدرکی مبنی بر اینکه اسید بوریک یا بوراکس باعث سرطان می شود یافت نشد.
- با این حال، مصرف طولانی مدت اسید بوریک منجر به استفراغ، حالت تهوع، اسهال و معده درد شده است که اغلب با سردرد، تب، لرزش، کمبود انرژی و ضعف همراه است. بثورات پوستی و زخم نیز گزارش شده است. موارد شدید مصرف طولانی مدت باعث کما، تشنج، توقف گردش خون، اختلال عملکرد کبد و کلیه، کاهش تعداد گلبول های قرمز خون و مرگ شده است.
سوالات متداولFAQs:
- اسید بوریک در داروخانه در چه داروهایی استفاده شده است؟
- شیاف های اسید بوریک برای عفونت های واژینال، محلول های رقیق درمانی در بثوارت پوستی، برخی کرم ها و لوسیون های خاص برای نیش حشرات و آفتاب سوختگی از جمله محصولات داروخانه ای هستند که در آن ها از اسید بوریک استفاده شده است.
- اسید بوریک اغلب در بخشی از داروهای هومیوپاتی (homeopathic)استفاده می‌شود که برای درمان ترشحات و عفونت واژن و خارش استفاده می شود. این داروها معمولا ترکیبی از باکتری های مفید، ویتامین E و مقادیر اندکی اسید بوریک است.
- کاربرد اسید بوریک در عطاری چیست؟
قبل از استفاده از اسید بوریک برای مراقبت از پوست، بهتر است با یک پزشک یا متخصص پوست مشورت کنید، به ویژه اگر درمانی خاص یا مشکل پوستی دارید. در زیر به برخی موارد مصرف آن در عطاری اشاره میکنیم:
- ضد عفونی کننده پوست و قسمت های حساس: اسید بوریک می‌تواند به عنوان یک ضد عفونی کننده مؤثر برای پوست استفاده شود، مخصوصاً برای درمان جوش‌ها، زخم‌های کوچک، خارش، سوزش پوستی و عفونت واژینال بدن.
- تسکین آسیب‌های پوستی: مواد آرامبخش موجود در اسید بوریک می‌تواند به تسکین و التیام زخم‌ها و سوختگی‌های کوچک کمک کند.
- ضد تعریق: اسید بوریک ممکن است به عنوان یک ماده کمکی برای کاهش تعریق بدن مورد استفاده قرار گیرد.
- کاربرد اسید بوریک در طلاسازی چیست؟
- به عنوان ماده آلیاژدهنده در ترکیب با سایر فلزات برای تغییر خواص فیزیکی و شیمیایی فلزات استفاده می‌شود.
- معمولا در مراحل آبگریزی و ذوب فلزات در طلاسازی استفاده می‌شود.
- در یکی از روش های سنتی و قدیمی برای تشخیص اصالت طلا از طلاهای جعلی و میزان آلیاژهای دیگردر طلا نیز استفاده می‌شود. این روش به عنوان “آزمون اسید بوریک” شناخته می‌شود.
در این روش، سطح مشخصی از یک نمونه طلا با مقداری خاص از اسید بوریک (معمولاً با غلظتی استاندارد) تحت واکنش قرار می‌گیرد. اگر طلا اصلی باشد، واکنشی اتفاق نمی‌افتد و طلا بدون تغییر باقی می‌ماند. اما اگر طلا جعلی یا مخلوط با آلیاژهای دیگری باشد، ممکن است واکنشی رخ دهد که می‌تواند به مشاهده رنگ‌های مختلف یا حتی خوردگی در نمونه اشاره کند. به عنوان مثال، طلای جعلی ممکن است در اثر تماس با اسید بوریک رنگ های غیرطبیعی مانند سیاه یا سبز را نشان دهد. میزان این تغییرات می‌توانند به متخصصان طلاسازی کمک کنند تا اصالت و خالصیت طلا را تشخیص دهند
- کاربرد اسید بوریک در لحیم کاری چیست؟
- به عنوان ماده فلوکس (flux) برای پاکسازی سطح فلزات و کاهش اکسیداسیون فلزات و حذف لایه‌های اکسیدی از سطح فلز جهت ایجاد شرایط مناسب برای اتصال لحیم.
- ذوب‌کننده قوی جهت ایجاد اتصالات محکم و مقاوم بین قطعات فلزی به منظور تولید محصولات با کیفیت و عمر زیاد.
- از کجا اسید بوریک بخریم؟
- برای خرید اسید بوریک در کیفیتی مطابق با استانداردها و قیمت رقابتی با شرکت مهراد تجارت میلان در تماس باشید.
- شرکت مَهرادکو از سال ۱۳۹۳ تا کنون به عنوان واردکننده و تامین کننده اسید بوریک با کارخانجات و صنایع مختلف همکاری داشته است و اسید بوریک اتی معدن ترکیه را در کیسه های ۲۵ کیلوگرمی تحویل درب انبار شورآباد تهران عرضه می کند.
