آشنایی با اسید بوریک؛ ترکیب، خواص و کاربردهای آن در صنعت

اسید بوریک ماده سنتزی معروف از بوراکس است که در چند قرن اخیر به خوبی توانسته جایگاه خود را در صنعت پیدا کند و به یکی از مواد پرکاربرد در صنایع شیشه‌سازی، سرامیک سازی، کشاورزی، دارویی، نیروگاه‌های هسته‌ای و غیره تبدیل شود. با توجه به ساختار تشکیل شده از بور، اکسیژن و هیدروژن در این ماده، ما با ترکیب اسیدی سه ظرفیتی ضعیف روبه‌رو هستیم که حلالیت بالایی در آب دارد و از خواص ضد اکسیدانی و ضدعفونی کنندگی نیز برخوردار است. حال با آگاهی از اهمیت این ترکیب در صنایع، در این نوشته از آوینا تجارت اطلس سری می‌زنیم به چیستی، کاربردها، خواص، روش تولید، نحوه استفاده و نکات ایمنی اسید بوریک تا با این ماده آشنایی بیشتری پیدا کنید.

اسید بوریک چیست؟

هیدروژن بورات که اغلب با نام اسید بوریک شناخته می‌شود، جزو اسیدهای معدنی ضعیف است که در محیط‌های طبیعی یافت می‌شود. این ماده با فرمول شیمیایی H₃BO₃ از عناصر بور، اکسیژن و هیدروژن تشکیل شده است که اتصال بور باعث تضعیف اسیدیته در این ترکیب شده است. بوریک اسید معمولا در دامنه کوه‌های آتشفشان و خاک گیاهان یافت می‌شود و پس از خالص سازی به مصرف می‌رسد. البته امکان سنتز اسید بوریک به روش‌های آزمایشگاهی و با استفاده از ترکیبات دیگر نیز وجود دارد که در ادامه بیشتر در این باره توضیح خواهیم داد. ساختار اسید بوریک با اتصال بور و اکسیژن به گونه‌ای است که این ماده را به عنوان اسید 3 ظرفیتی برونستد هم می‌شناسند. این سه ظرفیت در اسید بوریک باعث فراهم شدن شرایط به خصوصی برای به کار گیری این ماده در صنایع مختلف شده است؛ به طوری که کاربرد بوریک اسید (Boric acid) از استفاده در چسب و رزین تا مواد و ترکیبات ضدعفونی کننده و پوشش‌های محافظتی نمایان است.

تاریخچه کشف بوریک اسید

تاریخچه اسید بوریک به قرن 18 میلادی برمی‌گردد که برای اولین بار توسط ویلهلم هومبرگ، شیمی دان فرانسوی از واکنش بوراکس با اسیدهای معدنی قوی کشف شد. پس از کشف این ماده در قرن 19 اهمیت این ترکیب افزایش یافت و کم کم شاهد به کار گیری بوریک اسید در صنایع شیشه سازی و سرامیک سازی شدیم. پس از آن کاربرد اسید بوریک در پزشکی نیز شناخته شد و از آن به عنوان ماده آنتی باکتریال و ضد قارچ استفاده شد.

امروزه علاوه بر این موارد، استفاده از Boric acid در نیروگاه‌های هسته‌ای، داروسازی، آرایشی و بهداشتی، آفت کش و حشره کش در کشاورزی و غیره نیز افزایش یافته است و در هر صنعتی بسته به نیاز از دوز مصرفی استاندارد بوریک اسید استفاده می‌کنند.

ویژگی‌های شیمیایی و فیزیکی اسید بوریک

اسید بوریک با ساختاری از بور، اکسیژن و هیدروژن، ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی منحصربه‌فردی را از خود ایجاد می‌کند. از این ماده برای تنظیم pH در محلول‌های بافر، افزایش مقاومت و استحکام مکانیکی در شیشه سازی و سرامیک، ضدعفونی کنندگی در محصولات بهداشتی و غیره استفاده می‌شود. برخی از ویژگی‌های مهم این ماده همچون حلالیت بالا در آب، خاصیت ضد اکسیدانی و ضدعفونی کنندگی، تثبیت کننده pH، استحکام و مقاومت در برابر تغییرات دمایی بالا و منبعی از بور باعث شده تا ما شاهد استفاده گسترده این ترکیب در صنایع مختلف باشیم. در ذیل مشخصات فیزیکی و شیمیایی بوریک اسید برای آشنایی بیشتر با این ماده شرح داده شده است:

تولید و منابع اسید بوریک

اسید بوریک به طور طبیعی در منابع آتشفشانی وجود دارد و در زمان خنک شدن متبلور می‌شود. اما فوران‌های آتشفشانی به تنهایی منبعی برای تهیه بوریک اسید نیستند؛ بلکه این ماده به روش‌های مختلفی نیز تولید می‌شود. در هر یک از این روش‌ها ما با یک کانی، سنگ و ماده معدنی حاوی بور سر و کار داریم که در اثر واکنش با اسیدی قوی، در نهایت منجر به تولید اسید بوریک (Boric acid) می‌شود. در ادامه به این روش‌های سنتز اسید بوریک اشاره می‌کنیم:

روش اول: ترکیب بوراکس Na₂B₄O₇•10H₂O و اسید قوی

یکی از روش‌های رایج برای تولید بوریک اسید استفاده از ترکیب ماده معدنی بوراکس با اسیدهای قوی مانند هیدروکلریدریک اسید و سولفوریک اسید است. مراحل انجام این واکنش برای تولید بوریک اسید و معادله واکنش به شرح زیر است:

Na₂​B₄​O₇​+2HCl+5H₂​O→4H₃​BO₃​+2NaCl

Na₂​B₄​O₇​+H₂​SO₄​+5H₂​O→4H₃​BO₃​+Na₂​SO₄

• ابتدا اسید کلریدریک را با آب رقیق کرده و محلول به دست آمده را گرم می‌کنیم. (در صورتی که از سولفوریک اسید استفاده کنیم، همین مراحل مشابه را تکرار می‌کنیم.)
• پس از آن کم کم به محلول گرم شده بوراکس اضافه می‌شود. این اضافه شدن بوراکس تا نقطه اشباعیت پیش می‌رود و زمانی که بوراکس دیگر حل نشود، اضافه کردن این ماده به محلول را متوقف می‌کنیم.
• بعد از این مراحل به محلول به دست آمده اجازه می‌دهیم تا خنک شود و سپس با فیلتر کردن، باقی مانده مواد جامد ناخالص به دست آمده را جمع و دوباره در آب جوش حل می‌کنیم.
• این حل کردن برای خالص سازی هر چه بیشتر محلول انجام می‌گیرد و پس از فیلتر کردن مجدد محلول داغ، اجازه خنک شدن و تشکیل کریستال‌های بوریک اسید را به ترکیب می‌دهیم.

روش دوم: ترکیب بورات کلسیم و اسید قوی

کولمانیت‌ یا بورات کلسیم ماده دیگر معدنی است که برای تولید اسید بوریک به کار گرفته می‌شود. در این روش نیز بورات کلسیم با اسیدی قوی مانند سولفوریک اسید یا اسید کلریدریک وارد واکنش می‌شود و اسید بوریک را تشکیل می‌دهد. معادله این واکنش و نحوه تولید بوریک اسید با بورات کلسیم به شرح زیر است:

Ca₂​B₆​O₁₁​+3H₂​SO₄​+13H₂​O→6H₃​BO_3​+2CaSO₄​⋅2H₂​O

• ابتدا بورات کلسیم در اسید کلریدریک حل می‌شود و طی واکنشی که بین این دو ماده انجام می‌گیرد، کلسیم کلرید و بوریک اسید تولید می‌شود.
• پس از به دست آمدن این دو محصول نوبت به جداسازی اسید بوریک از کلسیم کلرید می‌رسد. برای این منظور اسید بوریک طی فیلتراسیون و خنک شدن، به شکل بلورهای کریستالی از محلول جدا می‌شود.
• به این طریق با سرد شدن محلول و کاهش دما، کریستال‌های اسید بوریک به دست می‌آید.
• کریستال‌هایی که در این مرحله به دست می‌آیند، ناخالصی دارند. از این رو تصفیه و مجدد خشک می‌شوند تا محصول نهایی با خلوص بالا به دست آید.

روش سوم: ترکیب سنگ معدنی بورات و اسید قوی

سنگ‌های معدنی بورات مانند کرنیت و تناردیت از جمله ترکیبات ناخالصی هستند که طی واکنش با اسید، بوریک اسید را تشکیل می‌دهند. نکته حائز اهمیت در این روش‌ها، خالص سازی اصولی محصول به دست آمده است تا اسید بوریک با خلوص بالا تهیه شود. برای این منظور مراحل زیر طی می‌شود:

• ابتدا سنگ‌های معدنی حاوی بورات خرد و آسیاب می‌شوند.
• سپس مواد پودری به دست آمده حاوی بورات در اسید قوی حل می‌شود تا اسید بوریک تشکیل شود.
• در مرحله بعدی فیلتراسیون و کریستالیزاسیون انجام می‌گیرد تا کریستال‌های بوریک اسید با خلوص بالا به دست آید.
• در نهایت بار دیگر کریستال‌ها شست‌وشو داده می‌شوند و خشک می‌شوند تا اسید بوریک محصول به دست آید.

کاربردهای اسید بوریک

اسید بوریک به دلیل ساختار منحصربه‌فرد و عنصر بور که در خود گنجانده است، کاربردهای متنوعی در صنایع مختلف از خود نشان می‌دهد. به عبارتی خواص فیزیکی و شیمیایی این ماده تعیین می‌کند که نقش بوریک اسید در هر صنعت چگونه باشد. در ذیل به مهم‌ترین موارد استفاده اسید بوریک در هر صنعت اشاره می‌کنیم:

کاربرد اسید بوریک در کشاورزی

از مهم‌ترین کاربردهای اسید بوریک که بسیار رایج است، به کشاورزی ارتباط دارد. در کشاورزی بوریک اسید 2 کاربرد گسترده دارد که با هم مرور می‌کنیم:

• اسید بوریک در کودهای کشاورزی به عنوان منبع غنی از بور لازم برای تقویت و رشد گیاهان استفاده می‌شود تا به این ترتیب با ایفای نقش اسید بوریک در گیاه، رشد محصولات تسریع پیدا کند. برای مثال اسید بوریک در پسته، برای گرده افشانی و تشکیل شکوفه موثر است و همین تاثیر برای سایر درختان در کشاورزی نیز مشخص است.
• نقش دیگر اسید بوریک در محصولات آفت کش است و به عنوان حشره کش، علف کش و قارچ کش از این ماده استفاده می‌شود. از این رو کشاورزان برای ضدعفونی کردن و کنترل آفات سراغ استفاده از بوریک اسید می‌روند.

کاربرد اسید بوریک  در طب سنتی

بوریک اسید کاربرد دیگری نیز در طب سنتی و عطاری دارد. این ماده از دیرباز به دلیل خواص ضدعفونی کنندگی، ضد قارچی، ضد باکتریایی و غیره مورد توجه طب سنتی بوده است، اما امروزه میزان استفاده از بوریک اسید در عطاری‌ها و قرص‌های گیاهی تا حدی کاهش یافته است. چند نمونه از کاربرد های اسید بوریک در این زمینه به شرح زیر است:

• ضدعفونی کننده، درمان جوش و آکنه و درمان عفونت‌های پوستی به ویژه در درمان زخم سطحی، عفونت پوستی، سوختگی و کاهش التهابات پوستی
• درمان عفونت‌های گوش و استفاده به عنوان عامل ضد عفونی کننده در قطره‌های گوش
• درمان عفونت قارچی به خصوص عفونت پا با کرم‌های موضعی
• درمان التهابات و عفونت‌های چشمی و استفاده در محلول‌های شست‌وشوی چشم
• کاهش التهابات لثه و درمان زخم‌های دهان

کاربرد اسید بوریک در طلاسازی

در فرایند ذوب سنگ‌های معدنی طلا از اسید بوریک استفاده می‌شود. در این مراحل نیز از مواد فلاکس برای کاهش دمای ذوب استفاده می‌کنند و ناخالصی‌ها نیز از طلای مذاب حذف می‌شود. علاوه بر این موارد، با کاربرد اسید بوریک در طلا، لایه محافظی روی فلزات نجیب ایجاد می‌شود که از اکسید شدن و تشکیل رسوبات نامطلوب در سطح فلزات جلوگیری می‌کند. همین کاربرد اسید بوریک باعث می‌شود سطحی صاف و بدون جرم روی فلز طلا ایجاد شود و حل شدن و استخراج طلا از سایر مواد و ناخالصی‌ها راحت‌تر انجام گیرد.

اسید بوریک برای پوست

موارد استفاده بوریک اسید برای پوست در درمان عفونت‌های پوستی و قارچی رایج است. از طرفی این ماده به دلیل خاصیت ضدعفونی کنندگی خود به صورت محلول‌های رقیق شده در درمان زخم‌های سطحی پوست نیز موثر است. موارد استفاده دیگری که برای این ترکیب ذکر شده است، افزایش عمر محصولات آرایشی و بهداشتی و افزایش انقضای این مواد است.

اسید بوریک را به عنوان تثبیت کننده pH نیز می‌شناسند و در مواد آرایشی و بهداشتی برای پوست که نیاز به کنترل pH است، سراغ بوریک اسید می‌روند تا نقش بافر را ایفا کند.

اسید بوریک در نیروگاه هسته ای

برای کنترل کردن واکنش‌های هسته‌ای سراغ اسید بوریک می‌روند. موارد استفاده اسید بوریک در نیروگاه‌های هسته‌ای بدین صورت است که نوترون را جذب می‌کند تا در نهایت از بروز حوادث و مشکلات در نیروگاه جلوگیری شود.

بوریک اسید در کاشی و سرامیک

اسید بوریک در نقش فلاکس (Flux) در صنعت سرامیک سازی به کار گرفته می‌شود. این مواد نقطه ذوب را کاهش می‌دهند تا هم در مصرف انرژی صرفه‌جویی شود و هم بازدهی تولید افزایش پیدا کند. از طرفی اسید بوریک مقاومت مواد و محصولاتی سرامیکی را در برابر حرارت افزایش می‌دهد و به ایجاد سطح صاف و براق در تولید محصولات سرامیکی کمک شایانی می‌کند.

بوریک اسید در پزشکی و بهداشت

خواص ضد باکتریالی و ضد قارچی در ساختار اسید بوریک باعث می‌شود تا از این ماده به عنوان ماده ضدعفونی کننده در داروسازی و پزشکی استفاده شود و بیماری‌های مرتبط با این حوزه درمان شود. همین خاصیت در بوریک اسید باعث می‌شود تا برای رفع خشکی چشم، درمان عفونت گوش، درمان عفونت‌های واژینال و تنظیم pH در مصارف و مواد پرکاربرد پزشکی سراغ اسید بوریک استفاده بروند.

کاربرد اسید بوریک در لحیم کاری

موارد استفاده اسید بوریک در لحیم کاری نیز مشخص است. از اسید بوریک در لحیم کاری و اتصالات فلزات به یکدیگر استفاده می‌شود تا کیفیت اتصالات بهبود بخشیده شود و اتصالات پایدارتر و محکم‌تر شوند. در همین صنعت بوریک اسید با ترکیب با الکل دناتوره شده از اکسید شدن سطوح فلزات جلوگیری می‌کند. معمولا فرایند لحیم کاری به صورت محلول اسپری شده یا به شکل پودر و خمیر به محل اتصال فلزات به یکدیگر اعمال می‌شود تا اتصالات محکم در برابر حرارت و آسیب‌های دیگر ایجاد شود.

نکات ایمنی و روش‌های صحیح استفاده از بوریک اسید

هر چند که اسید بوریک جزو اسیدهای ضعیف است و استفاده از آن از نظر مشکلات اسیدیته چالش برانگیز نیست، اما نکته مهم در نحوه استفاده از بوریک اسید و برخی نکات ایمنی رایج در رابطه را این محصول است. در ذیل به این موارد اشاره می‌کنیم:

• هر چند اسید بوریک ضدعفونی کننده است، اما برای درمان زخم‌های باز نباید به کار گرفته شود.
• این اسید نباید با چشم و پوست به صورت مستقیم و رقیق نشده تماس پیدا کند. چرا که ممکن است باعث سوزش و قرمزی روی پوست و چشم شود.
• هنگام تهیه محلول اسید بوریک برای مصارفی مانند کشاورزی، حتما از آب گرم استفاده کنید تا کریستال‌های بوریک اسید به راحتی در آب حل شود.
• محلول‌های اسید بوریکی که مخصوص سم‌های حشرات تهیه شده‌اند را دور از دسترس کودکان قرار دهید.
• اسید را در دسترس کودکان قرار ندهید و همچنین استفاده از آن روی زخم‌های باز مجاز نیست.
• بلع این ترکیب با درصد خلوص بالا و به مقدار زیاد ممکن است کشنده باشد. پس در صورت بلع آن به پزشک مراجعه کنید.
• هر چند که اسید بوریک به تنهایی غیرقابل اشتعال است. اما اگر دچار حریق شود، مواد سمی مانند اکسید بور را ایجاد می‌کند. بنابراین اگر چنین اتفاقی افتاد بلافاصله محل را ترک کنید و هوای تازه تنفس کنید.
• در پایان همچون سایر مواد شیمیایی، پوشیدن لباس و عینک ایمنی و دستکش آزمایشگاهی را فراموش نکنید.

اسید بوریک، ترکیبی با خواص برجسته و کاربردهای گسترده

در این نوشته از آوینا تجارت اطلس در خصوص چیستی، خواص، ویژگی‌ها، نکات ایمنی و کاربردهای متنوع اسید بوریک در هر صنعت توضیح دادیم و دیدیم که ترکیب بور با اکسیژن و هیدروژن اسید ضعیف 3 ظرفیتی را ایجاد کرده است که همین ساختار کاربردهای گسترده‌ای از این ماده را در هر بخش از صنایع فراهم کرده است.

در حال حاضر اسید بوریک به شکل پودر مایل به سفید شفاف در بسته بندی‌های 25 کیلوگرمی در آوینا تجارت اطلس به فروش می‌رسد. نحوه تهیه این ماده در آوینا تجارت اطلس بدین صورت است که ما با ارتباط با کارخانه‌های مطرح در تولید مواد شیمیایی، میزان سفارش مدنظر شما را ثبت می‌کنیم و به قیمت عمده و زیر قیمت بازار به دست خریداران و فعالان حوزه صنعت می‌رسانیم. برای کسب اطلاعات بیشتر پیشنهاد می‌کنیم به صفحه محصول اسید بوریک سر بزنید و برای پاسخ به سوالات و مشاوره رایگان با کارشناسان ما در ارتباط باشید.

سوالات متداول درباره اسید بوریک

اهمیت اسید بوریک در صنایع بر کسی پوشیده نیست. از این رو در این بخش به سوالات متداولی که ممکن است برای کاربران پیش آید، پاسخ می‌دهیم: