دانلود تحقیق اسید بوریک

اسید بوریک

تهیه اسید بوریک از بوراکس

اسید بوریک (اسید ارتوبوریک) اسیدی بسیار ضعیف است که از بوراتها و یا هیدرولیز هالید های بور با  هیبریداسیون  sp2 به دست می آید. این اسید به صورت بلورهای سفید سوزنی شکل است که در آن واحدهای B(OH)2 از طریق پیوند های هیدروژنی به یکدیگر متصل شده اند و لایه های نامحدودی( با فاصله  18/3 انگستروم ) با تقارن تقریبا شش ضلعی تشکیل می دهند.

اسید بوریک در آب تا حدودی حل شده و انحلال پذیری آن با افزایش دما زیاد می شود. این اسید تک بازی است.

روش کار

12گرم بوراکس را در25 میلی لیتر آب مقطر گرم حل کرده و محلول حاصل را با اسید کلریدریک25 % خنثی کنید. محلول را به آرامی سرد کرده و جسم بلورین حاصل را با استفاده از قیف بوخنر صاف کنید. اسید بوریک را بروی کاغذ صافی خشک کنید و محلول زیرین را جهت گرفتن مابقی اسید، تغلیظ نمائید.

بور و ترکیبات گوناگون آن دارای کاربردهای بسیار وسیع، استراتژیک و مهمی در صنایع مختلف کوچک و بزرگ کشاورزی، دارویی و پزشکی می باشند. به دلیل عدم وجود عناصر و مواد جایگزین آن بعضی از شاخه‌های صنعتی وابسته به این عنصر متوقف مانده و یا با مشکلاتی اساسی و جدی روبروست. امروزه بوراتها دارای مصارف بسیار زیادی در ساخت فایبرگلاس، سرامیک، رساناها، اسیدبوریک، کاشی سازی، شوینده‌ها (صابون سازی، مواد پاک کننده و...) (10%)، پارچه بافی، صنعتی کشاورزی (32%)، کود شیمیایی، پربوراتها، صنایع شیشه، پشم شیشه، مینا کاری، کمک ذوب، چسب، مهار آتش سوزی، گدازآور در صنایع فلزگری، در تهیه چسب و حلالها، در راکتورهای اتمی، صنایع الکتریکی، در کاغذ سازی، در ترکیب ضد یخ، چرم سازی، جوشکاری، لحیم کاری و عکاسی مورد استفاده قرار می گیرند.
مصرف بور در غرب از سال 1970 تا سال 1989 دارای رشد نسبی 4/1 درصد در سال و از سال 1989 تا 1999 دارای رشد نسبی 2 درصد در سال بوده است. عنصر بور در رژیم غذایی انسانها وارد می‌شود و هم اکنون تحقیقات زیادی در این زمینه در حال انجام است. گیاهان بور را از آب و خاک می‌گیرند و بدون آن نمی‌توانند زنده بمانند.
عنصر بور و ترکیبهای گوناگون آن، دارای کاربردهای بسیار وسیع و مهمی در صنایع مختلف کوچک و بزرگ کشاورزی، دارویی و پزشکی می‌باشند. به گونه‌ای که می‌توان گفت به دلیل عدم وجود عناصر و مواد جایگزین آن فعالیت بعضی از شاخه‌های صنعتی وابسته به این عنصر، متوقف می‌ماند و یا مشکلاتی اساسی و جدی روبرو می‌شوند.
در فاصله بین دو جنگ جهانی، شیشه‌هایی به بازار عرضه می‌شد که از سیلیکاتهای بور تهیه می‌شدند. این شیشه‌ها دارای خواصی چون مقاومت در برابر انبساط، مقاومت در برابر حرارت و مقاومت در برابر شوکهای حرارتی بودند. در مدت جنگ جهانی دوم بهمراه رشد سریع صنایع الکترونیک و نیاز به ساخت شیشه‌های بور و سیلیکات به میزان تقاضای اینگونه شیشه‌ها افزوده شد و کارخانجات عرضه کننده درصدد رفع نیاز بازار بور آمدند.
شیشه بورات: با اکسیدهای لانتان و تانتال ولی بدون سیلیس برای شیشه‌های عدسی‌های عکاسی، هواپیما و چشمی‌های با زاویه دید وسیع به کار بورده می‌شود. اینگونه شیشه‌ها دارای ضریب شکست نور زیاد و پاشندگی کم هستند.

شیشه‌های اکسید بوریا شیشه‌های بوراکس
اشعه ماوراء بنفش را عبور می‌دهند. شیشه معروف به شیشه نامریی، شیشه بوراکس است که سطح آن با لایه نازکی از فلوئوروسدیم پوشیده شده است که 6/99 درصد کلیه اشعه مرئی را عبور می‌دهد، و فقط بازتاب کمی داشته و حالت نامرئی بودن را به وجود می‌آورد. شیشه‌های معمولی سدیک و پتاسی نور ماوراء بنفش را عبور نمی‌دهند. شیشه محتوی 2 الی 4 درصد اکسید سدیک اشعه ماوراء بنفش را جذب می‌کند و برای سپرهای اشعه ایکس نیز به کار برده می‌شود. شیشه‌ای که بتواند اشعه ایکس پر انرژی و اشعه گاما را جذب کند ممکن است محتوی فسفات تنگستن باشد، در حالی که شیشه‌ای که برای جذب نوترونهای کند در نیروگاهای اتمی به کار برده می‌شود. محتوی بورسیلیکات کادمیم همراه با فلوئورورها است.
همچنین از اسید بوریک و بوراکس بعنوان مواد خام مورد نیاز در صنعت شیشه سازی استفاده فراوان می‌شود. البته انتخاب مواد خام حاوی بور بیشتر تابعی است از اندازه و نوع تجهیزات کارخانه ذوب شیشه، برای مثال در ساخت شیشه تجاری Eutal (نام دیگر آن E-gladd است) احتیاج به کوره‌های بزرگ گاز سوز با کوره‌های پیش گرم کننده هوا مورد نیاز است. با این حال در بعضی از موارد جایگزین کردن این مواد خام با یکدیگر عملی می‌باشد.
امروزه از کلمانیت بجای سنگ آهک و اسید بوریک جهت افزایش سرعت ذوب شیشه استفاده می‌گردد. این افزایش باعث بیشتر شدن مقدار تولید کوره در هر شیفت کاری می‌گردد. اولکسیت نیز معمولاً جایگزین خوبی برای بوراکس محسوب می‌شود، هر چند که کلمانیت مراحل ذوب را سریعتر از اولکسیت پشت سر می‌گذارد بهمین دلیل هنگام مصرف اولکسیت مقداری (Soda Ash) Na2CO3 به آن اضافه می‌کنند. در شیشه‌های که نیاز به خلوص و رنگ با کیفیت بالا وجود دارد ترجیح داده می‌شود از اسید بوریک و یا بوراکس خالص استفاده شود، کلمانیت و الکسیت هر دو به اندازه کافی دارای ناخالصی اکسید آهن و سولفات می‌باشند.
وجود بور در شیشه علاوه بور کاهش انبساط حرارتی باعث افزایش دوام شیمیایی شیشه، اصلاح خواص اپتیکی و همچنین اصلاح خواص الکتریکی شیشه، می‌گردد بورای تهیه شیشه‌هایی که درصد بالایی از سلیس (High-Silica-glass) در ترکیبات آنها وجود دارد، از بوراتها بعنوان کمک ذوب بجای اکسیدهای قلیایی استفاده می‌شود.
شیشه‌های معروف به شیشه‌های ضد اسید نیز ترکیبی از بور و سلیس هستند که درصد مواد قلیایی در آنها بسیار پایین می‌باشد. در سخت کردن پلاستیکها و در ساخت تانکهای ذخیره زیر زمینی که احتیاج به مقاومت کشش و مدول الاستیسیته بالا دارد، از الیاف شیشه‌ای استفاده می‌گردد که این الیاف از جنس سیلیس و بور می‌باشند. در جداول زیر درصد مواد تشکیل دهنده بعضی از شیشه‌های حاوی اکسید بور و همچنین مصارف مهم کانی‌های بوراته آورده شدهاست

برای بالا بردن ضد سوختگی چوب و درب چوبی و چهار چوبهای فلزی و چوبی برای جلوگیری در امر آتش سوزی و بخصوص راه پله‌های فرار ساختمانها و درب آنها از ترکیبات بور استفاده می‌شود.
بکارگیری این محصولات در اروپا اجباری می‌باشد لذا بیش از 10% تولید جهانی بور برای بالا بردن درجه ضد سوختگی چوب بکار می‌رود.

ساخت اسید بوریک
درصد خلوص کانسارهای بور به وسیله حل شدن و تبخیر بالا می‌رود. بخارات سیستم‌های ژئوترمال قبل از استفاده در تولید قدرت (برق) حاوی مواد شیمیایی دارای بور بوده که بصورت اسید بوریک قابل تفکیک می‌باشد. از این نوع تکنولوژی در کشور ایتالیا استفاده می‌شود.
کانیهای بور در شرایط خشک پایدار بوده اسید بوریک یکی از محصولات مهم بور در شرایط معمولی پایدار بوده ولی اگر حرارت داده شوند ابتدا به اسید متابوریک (HBO2) و با حرارت بیشتر سپس به اکسید بور B2O3 تبدیل می‌شود.
 

ساخت فایبرگلاس ها
ماده اصلی فایبرگلاس از بور و سیلیس با ترکیبات قلیایی کمتر، می‌باشد مصارف زیادی یافته است.
یکی از مصارف اصلی بور در ساخت فایبرگلاسهای مختلف می‌باشد. از آنجائی که در صنعت فایبر گلاس پارچه تکنولوژی جایگزین استفاده از بور اخیراً کشف شده است، می‌توان تا حدودی کندی حرکت استفاده از عنصر بور در ساخت این نوع فایبرگلاسها را پیش‌بینی نمود.

مصارف هسته‌ای
ترکیبات بور در ساخت پایگاه‌های پرتاب موشک دارای کاربرد استراتژیک می‌باشند.

مصارف کشاورزی
کانی‌های بور نقش مهمی در ساختن بسیاری از کودهای شیمیایی دارند. مصرف مقادیر زیادی بور در کودهای شیمیایی ممکن بورای گیاهان و محصولات کشاورزی مضر باشد.

مصارف متالورژیکی
ترکیبات بور در تولید استیل و فلزات غیر آهنی، آلیاژها، مغناطیس‌های کمیاب و فلزات بی شکل مورد استفاده قرار می‌گیرد. علاوه بور این برای جوشکاری، ساخت بعضی از روکشها، بعنوان کمک ذوب آهن و فلزات غیر آهنی استحصال بعضی از مواد معدنی و پوشهای ضد زنگ نیز استفاده می‌شود.
بوراتها بسادگی با اکسیدهای فلزی آغشته شده تا در درجه حرارتهای کاملاً پایین بتوان از به هدر رفتن فلزات قیمتی در هنگام استحصال جلوگیری کند. همچنین از فلزات بی‌شکل حاوی ترکیبات بور برای از دست رفتن انرژی در ترانسفور ماتورها استفاده می‌گردد. ترکیب بور، آهن و روی در ساخت آلیاژهای ضد زنگ و مقاوم در برابر حرارت استفاده می‌گردد.