Síntesis del ácido bórico

El ácido bórico, también conocido como ácido trioxobórico es un ácido de Lewis débil tribásico, usado en ocasiones como antiséptico, insecticida, retardante a la llama entre otros usos. Se encuentra en forma natural en zonas volcánicas, minerales, agua de mar y en pequeñas cantidades en las plantas.

Fundamentación teórica

El químico Holandés Wilhelm Homberg lo preparó por primera vez a partir del bórax, mineral de boro ampliamente usado en industria, que es principalmente una sal de boro decahidratada (Na2B4O7 10H2O). El bórax es altamente soluble en agua y si se deja al medioambiente se deshidrata lentamente transformándose en tincalconita (Na2B4O7 5H2O).

Muestra de mineral de borax, Larderello, Pomarance, provincia de Pisa , Toscana, Italia
Muestra de mineral de borax, Larderello, Pomarance, provincia de Pisa , Toscana, Italia

El ácido bórico tiene una serie de equilibrios dependientes de la temperatura. Si se calienta por encima de los 170 °C, se deshidrata formando ácido metabórico (HBO2). Si se sigue el calentamiento hasta sobrepasar 300 °C, se deshidrata nuevamente formando ácido pirobórico o ácido tetrabórico (H2B4O7).

La ruta tradicional de preparación del ácido bórico parte del bórax, que se hace reaccionar con un ácido mineral fuerte, liberando la sal de sodio correspondiente, moléculas de agua y el ácido bórico.

Materiales

  • Vasos de precipitados de 50, 100 y 1000 mL
  • Embudo de vidrio
  • Papel filtro
  • Pipeta graduada de 10 mL
  • Pipeteador o propipeta
  • Agitador de vidrio
  • Plancha de calentamiento
  • Soporte universal
  • Sistema de filtración al vacío con Embudo Buchner
  • Termómetro
  • Papel indicador universal
  • Vidrio de reloj
  • Balanza analítica
  • Estufa con control de temperatura digital

Reactivos

  • Bórax comercial
  • Ácido clorhídrico al 20%
  • Hielo

Procedimiento

Pesar 10,0 g de bórax en un vaso de precipitados de 250 mL y añadir 20 mL de agua. Calentar hasta casi ebullición.

Agregar lentamente 12 mL de acido clorhídrico 20 %, comprobar si el pH final es acido, si no es así, agregar otros 5 mL de ácido.

Calentar el conjunto hasta ebullición durante tres minutos. Si se observa la formación de un precipitado, filtrar empleando el embudo y un papel de filtro calentado previamente*.

La solución resultante se enfría con la ayuda de un baño de hielo hecho en el vaso de precipitados de 1000 mL. Observar la formación de un precipitado cristalino.

Realizar el montaje de filtración al vacío y tarar el peso del papel filtro a emplear. Filtrar rápidamente el sólido obtenido y lavar el filtrado con 10 mL de agua fría. Dejar que el solido se seque empleando la succión del sistema. Retirar cuidadosamente el papel de filtro del embudo y colocar en un vidrio de reloj previamente pesado. Pesar el ácido bórico obtenido y anotar su valor.

Precalentar la estufa a 200°C y colocar el vidrio de reloj con el ácido bórico. Dejar secar por 1 hora y enfriar en un desecador. Pesar nuevamente el conjunto y anotar el valor.

Repetir el proceso de calentamiento a 350°C y pesar nuevamente el conjunto. Anotar las observaciones.

*El calentamiento se realiza sumergiendo el embudo de vidrio en agua caliente por 5 minutos, luego se retira cuidadosamente y se coloca el papel de filtro, después se deja pasar un poco de agua caliente por el papel de filtro para fijarlo al embudo y se procede a realizar la filtración rápidamente.

Después del experimento

Identificar las etapas de reacción del experimento y escribir las reacciones correspondientes. Empleando estequiométrica, calcular los rendimientos teóricos en cada etapa y calcular el rendimiento de reacción empleando los valores obtenidos en la práctica.

Indagar las propiedades físicas de los ácidos bóricos y proponer un método para identificarlos.

Recomendaciones de seguridad

En todo momento se deben utilizar los elementos de seguridad básicos en el laboratorio de química (bata de laboratorio, guantes, gafas de seguridad y demás que sean exigidos por las normas internas, locales o nacionales. Los residuos generados por la práctica deben ser dispuestos de manera adecuada según las normas de laboratorio y las normas locales y nacionales respectivas.

Mayor información

Preparation of boric acid

Clasificación

Nivel: Universitario

Tipo: Practica de enseñanza

Riesgo: medio