Lacido borico, o acido ortoborico, è un composto chimico inorganico di formula H3BO3 che in condizioni standard si presenta come un solido bianco inodore leggermente amaro.
Storia L’acido borico fu scoperto nel 1702 da Hombert, che lo ottenne distillando una miscela di sottoborato di sodio e solfato di ferro. Per oltre un secolo si pensò fosse una sostanza elementare, finché nel 1808 Gay Lussac e Thenard riuscirono a decomporlo, dimostrando che era un composto. Inizialmente venne utilizzato come sedativo.
Caratteristiche strutturali e fisiche È l'ossiacido del boro trivalente. Allo stato isolato la molecola è planare con l'atomo di boro ibridato sp2, simmetria C3h e momento dipolare nullo. L’acido borico cristallino è costituito da strati di molecole di H₃BO₃ tenute insieme da legami idrogeno. Le dimensioni della cella elementare, che contiene quattro molecole di H₃BO₃, sono: a₀ = 7,04 Å, b₀ = 7,05 Å e c₀ = 6,56 Å, con α = 92°30′, β = 101°10′ e γ = 120°.
Il reticolo è di tipo stratificato, il che spiega la facile sfaldatura in scaglie, ed è composto da fogli di gruppi BO₃ coplanari. Ogni atomo di ossigeno, oltre a essere legato al boro, è connesso ad altri due atomi di ossigeno tramite legami idrossilici. La distanza tra ciascuna coppia di strati è di 3,18 Å.
Risulta solubile in acqua calda e solo parzialmente solubile in acqua fredda. La sua solubilità in acqua può essere aumentata mediante aggiunta di acido cloridrico, acido citrico o acido tartarico. Il composto è inoltre solubile in metanolo, etanolo, glicerolo, glicole etilenico, ma poco solubile in acetone e acetato di etile. +Caratteristiche strutturaliN. di atomi pesanti4N. di donatori di legami a idrogeno3N. di accettori di legami a idrogeno3N. di legami ruotabili3Massa monoisotopica62,0175241 DaSuperficie polare60,7 ŲAffinità protonica728,1 kJ/molCaratteristiche fisicheGravità specifica1,435 a 20 °CPressione di vapore1,6 · 10−6 mm Hg a 25 °CCostante della legge di Henry2,6 · 10−12 atm3/mol a 25 °CRifrattività molare10,1 ± 0,3 cm³Polarizzabilità4,0 ± 0,5 · 10⁻²⁴ cm³Tensione superficiale59,.2 ± 3,0 dyne/cmVolume molare43,0 ± 3,0 cm³
Abbondanza e disponibilità In natura è presente sottoforma di cristalli triclini trasparenti (sassolite) in alcune località vulcaniche e specialmente nella Maremma toscana dove scaturisce dal terreno in getti continui di gas e vapori detti "fumaroli" o "soffioni".
Sintesi L’acido borico viene prodotto industrialmente a partire da minerali borati e salamoie. I borati di metalli alcalini e alcalino-terrosi, come borace, kernite, colemanite, ascharite, ulexite o idroboracite, reagiscono con acidi minerali forti per formare acido borico. Negli Stati Uniti, l’acido borico viene prodotto principalmente da minerali di borato di sodio, mentre in Europa si utilizza colemanite importata dalla Turchia.
Il minerale estratto viene frantumato e macinato prima di essere fatto reagire con acido solforico in presenza di una soluzione acquosa riciclata calda contenente una certa quantità di acido borico:
Na2B4O7 + 10H2O + 2HCl -> 4H3BO3 + 2 NaCl + 5 H2O
Il miscuglio risultante (slurry) contiene materiale inerte insolubile e come sottoprodotto solfato di calcio o di sodio. Dopo la separazione del materiale inerte indesiderato, il recupero dell’acido borico avviene in modo analogo a quello del borace.
Reattività e caratteristiche chimiche
È un debole acido di Lewis (Ka = ). È incompatibile con carbonati e idrossidi alcalini. Reagisce violentemente con il potassio metallico, un forte agente riducente. Non è molto corrosivo.
A 100 °C perde una mole di acqua e diventa HBO2, a 140 °C si converte in acido tetraborico H2B4O7, mentre al calor rosso si converte in B2O3 formando una massa vitrea, fusibile, durissima e in grado di disciogliersi in acqua con forte rilascio di calore:
H3BO3 -> HBO2 + H2O
2H3BO3 -> B2O3 + 3H2O
Forma sali solubili con cationi monovalenti (es. Na₂B₄O₇·1OH₂O, solubile al 6% in acqua) e sali insolubili con cationi bivalenti (es. CaB₄O₇·6H₂O, quasi insolubile in acqua fredda).
Riconoscimento L’acido borico viene determinato incenerendo i tessuti in ambiente alcalino a 600 °C, sciogliendo il residuo in acido cloridrico, centrifugando, mescolando una parte del surnatante con acido carminico in acido solforico e misurando la colorazione a 575 nm dopo 1 ora. Al saggio alla fiamma dà colorazione verde smeraldo.
Farmacologia e tossicologia
Farmacocinetica Viene assorbito efficacemente attraverso il tratto gastrointestinale, le ferite aperte e le cavità sierose, mentre mostra un assorbimento limitato attraverso la pelle integra. In seguito a iniezione intraperitoneale nei topi, la concentrazione massima nel cervello è stata raggiunta in circa 1,0–1,5 ore, mentre negli altri tessuti il picco si è verificato dopo circa 0,5 ore.
Indipendentemente dalla via di somministrazione, l’acido borico viene eliminato principalmente per via renale in forma invariata, con oltre il 90% della dose somministrata escreta rapidamente. Piccole quantità vengono eliminate anche tramite sudore, saliva e feci. Dopo somministrazione sotto forma di pomata, l’escrezione urinaria rappresenta solo l’1% della dose applicata.
Il volume di distribuzione nell’uomo varia da 0,17 a 0,5 L/kg, con una marcata localizzazione nel cervello, nel fegato e nei reni. Un caso clinico di avvelenamento acuto da acido borico, in seguito all’ingestione orale di 21 g, ha riportato una clearance corporea totale di 0,99 L/h prima dell’emodialisi. L’emivita di eliminazione dell’acido borico varia tra 13 e 24 ore.
Effetti del composto e usi clinici Usato a scopo terapeutico come astringente e antisettico, nonché come antibatterico e antimicotico veterinario. Il composto viene inoltre utilizzato nelle supposte per le emorroidi. Le soluzioni acquose sono utilizzate localmente per l’irrigazione oftalmica, al fine di detergere, rinfrescare e lenire gli occhi irritati e per rimuovere corpi estranei mobili, inquinanti atmosferici (es. smog, pollini) o acqua clorata.
Tossicologia Sebbene non siano stati segnalati effetti avversi derivanti dall’inalazione della polvere di acido borico, questa viene assorbita attraverso le mucose. L’ingestione di 5 g o più può irritare il tratto gastrointestinale e influenzare il sistema nervoso centrale. Il contatto con la polvere o con soluzioni acquose può irritare gli occhi. Non sono stati riconosciuti effetti cronici, ma è consigliabile evitare un’esposizione prolungata. Polvere e soluzioni vengono assorbite attraverso ustioni e ferite aperte.
È stato dimostrato che l’acido borico e i suoi derivati favoriscono la riboflavinuria sia negli animali che nell’uomo. Questo effetto è dovuto alla formazione di complessi con la catena laterale poliidrossilata del ribitolo presente nella riboflavina, che ne aumenta significativamente la solubilità in acqua.
In dosi tossiche l'acqua borica può provocare vomito, diarrea, emorragie e dolori viscerali. In alte dosi mostra una significativa tossicità nello sviluppo e teratogenicità in feti e prole di conigli, ratti e topi, causando difetti cardiovascolari, modificazioni scheletriche, e modeste lesioni renali. Nell'agosto 2008, con il 30° adeguamento al progresso tecnico della direttiva 67/548/CEE, la Commissione Europea ha deciso di modificare la sua classificazione in "Tossico per la riproduzione" di categoria 2 con le frasi di rischio R60 (può ridurre la fertilità) e R61 (può danneggiare i bambini non ancora nati).
Applicazioni Viene utilizzato come:
intermedio (es. nella preparazione del TBE); insetticida per formiche e scarafaggi; fungicida per agrumi; erbicida; flussante per saldature; ritardante di fiamma per tessuti e materiali isolanti; impermeabilizzante per il legno; additivo in coloranti, bagni al nichel, bagni di ramatura, rilevatori fotografici, vetro, smalti, detergenti e prodotti per la pulizia, vernici, carta, acciaio; conservante nei cosmetici; nei profumi e deodoranti per ambienti; negli esplosivi; nella stampa; nella tintura; nei lubrificanti (es. liquidi idraulici per sospensioni auto, lubrificanti per olio motore); negli adesivi e sigillanti; nei condensatori elettrici; nei liquidi antigelo e nei fluidi per il trasferimento di calore; per la produzione di cementi, ceramiche, porcellane e pietre artificiali.
È anche usato come assorbitore nei moderatori delle centrali nucleari, disciolto nell'acqua in cui sono immerse le barre combustibili, per catturare i neutroni emessi durante la fissione, per ridurre e tenere sotto controllo la velocità delle reazioni nucleari.
Note
Voci correlate Acido metaborico
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Borico Categoria:Antisettici Categoria:Composti del boro