L'acide borique, aussi appelé acide boracique ou acide orthoborique, est un composé chimique de formule brute HBO ou structurelle B(OH), nommé autrefois sassoline en Italie centrale, où il jaillit à l'état naturel dans les fumerolles brûlantes et se dépose avec les autres vapeurs condensées dans les lagoni de ToscaneLa sassoline peut ainsi désigner autant l'acide borique hydraté des dépôts refroidis de lagoni que l'acide borique solubilisé dans les eaux chaudes ou les divers borates stables vaporisés dans les vapeurs surchauffées et les fumerolles. La dénomination acide borique a été proposée par les chimistes français Gay-Lussac et Thénard vers 1810 [Recherches physico-chimique faites sur la pile de Davy (...et la décomposition de l'acide boracique), Bulletin de Pharmacie, tome 3, D. Colin, 1811, ]. Elle a supplanté en particulier celle de l'acide boracique et surtout une foule d'autres comportant des indications hasardeuses, vitriol et autres, qui existaient auparavant.. Ce solide blanc, parfois légèrement coloré, cristallise dans un réseau triclinique. Il se présente sous forme d'un solide cristallisé en paillettes nacrées.
Assez peu soluble dans l'eau, c'est un acide faible. Il est souvent employé comme antiseptique bien que toxique, insecticide, absorbeur de neutrons dans les centrales nucléaires pour contrôler le taux de fission de l'uranium, et comme précurseur d'autres composés chimiques. Cet acide de Lewis tire son nom de l'un de ses composants, le bore, sa formule brute est HBO ou en respectant mieux la structure à liaisons covalentes B(OH).
L'acide borique moléculaire peut provenir de la simple décomposition du minéral naturel nommée sassolite qui, décrit par sa formule , n'est qu'un assemblage de plans d'acide borique stabilisés par des liaisons hydrogèneLa sassolite pouvait autrefois s'écrire avec la formule brute , en réalité double. Elle demeure son principal minerai direct, mais il est possible d'obtenir de l'acide borique en traitant un grand nombre de borates.. Il existe sous forme de cristaux incolores ou de poudre blanche se dissolvant dans l'eau.
Fabrication L'acide borique est produit principalement à partir de minerai de borate par sa réaction avec l’acide sulfurique. La plus grande source de borates dans le monde est une mine à ciel ouvert située à Boron.
L'acide borique a été produit pour la première fois par Wilhelm Homberg (1652-1715) à partir du borax, sous l'action d’acides minéraux, et a reçu le nom de « sal sedativum Hombergi ».
Dans la nature L'acide libre est présent sous forme native ou régénérée dans certaines zones possédant des batholithes granitiques proches de la surface telles que la Toscane, les îles Lipari et le Nevada, ses effluents sont mélangés à la vapeur issue des fissures de la croûte terrestre. En Toscane, on récupère l'acide borique dans des jets de vapeur d'eau surchauffée () d'origine volcanique, exploités comme source d'énergie ; la vapeur, hydrolysant des borates dans les profondeurs du sol de cette région, contient en effet de l'acide borique et divers sels minéraux. Celle qui s'échappe librement des fissures du sol (soffioni) est simplement condensée dans des bassins (lagoni).
La présence de l'acide borique ou de ses sels a été décelée dans l’eau de mer et existerait également dans les végétaux et plus particulièrement dans presque tous les fruitsA.H. Allen, Analyst, 1904, 301 où il pourrait jouer un certain rôle d'insecticide naturel.
L'acide borique est le produit de dégradation ultime (souvent à l'aide d'un acide fort) de nombreux borates : borax, boracite, boronatrocalcite, colemanite, borocalcite, ascharite, kaliborite, kernite, kurnakovite, pinnaïte, pandermite, tunellite, larderellite, probertite, inderite, hydroboracite, mais aussi howlite et bakérite, en plus des minéraux qui peuvent contenir l'acide borique en partie comme la harkérite ou la sassolite.
Structure moléculaire et cristalline vignette|left|200px|Disposition spatiale de molécules (hélicoïdales) d'acide borique dans son cristal artificiel ou dans la sassolite naturelle. Les trois atomes d'oxygène forment une géométrie plane trigonale autour du bore. La longueur de la liaison B-O est de 136 pm et celle de la liaison O-H est de 97 pm. Le groupe ponctuel moléculaire est C3h.
Deux formes cristallines de l'acide orthoborique sont connues : triclinique de groupe d'espace P et trigonale de groupe d'espace P32. La première est la plus commune ; la seconde, qui est un peu plus stable thermodynamiquement, peut être obtenue avec une méthode de préparation particulièreAndrei Rotaru (2017): "Thermal and kinetic study of hexagonal boric acid versus triclinic boric acid in air flow." Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, volume 127, pages 755–763. .
La forme triclinique de l'acide borique est constituée de molécules maintenues ensemble par des liaisons hydrogène avec une séparation O...O de 272 pm. La distance entre deux couches adjacentes est de 318 pm. Alors que les couches de la phase triclinique sont presque trigonales avec , et (comparé à pour la forme trigonale), l'empilement des couches est légèrement décalé dans la phase triclinique, avec et . La phase triclinique a et la phase trigonale a .
Propriétés Dilué dans l'eau, l'acide borique, acide très faible, se nomme l'eau borée.
Solubilité L'acide borique est assez faiblement soluble dans l'eau froide.
+ Tableau de solubilitéPerry's Chemical Engineer's Handbook, Masse dissoute (g)pour d'eau Température 2,66 3,57 5,04 6,6 8,72 11,54 14,81 16,73 23,75 30,38 40,25
L'acide borique est beaucoup plus soluble dans l’eau chaude et surtout dans l'eau bouillante. Dans l'eau à température ambiante, il se dissout à la condition d'être finement divisé jusqu'à une teneur en bore proche de où un début de cristallisation est observé.
L'acide borique est soluble dans le glycérol (glycérine), soit pour de solvant à et à . Il est soluble aussi dans le méthanol, soit pour à . Il l'est nettement moins dans l'éthanol ( pour à ) ou dans l'éther éthylique ( pour à ). Il est insoluble dans l'acétone.
Chimie L'acide (ortho)borique est fabriqué à partir de (méta)borates en chaîne ou cyclique, en particulier de borax. Ce sont en fait des réactions de dégradation avec l'acide chlorhydrique et l'acide sulfurique qui génèrent l'acide borique.
L'acide borique est aussi le produit de l'hydratation du sesquioxyde de bore, acide monobasique faible soit :
BO + 3 HO → 2 B(OH)
Propriété acide-base L'acide borique est un acide de Lewis, il accepte les électrons des ions hydroxylesLe bore est un insatiable accepteur d'électron, au contraire du carbone, ce qui différencie leurs deux chimies à liaisons covalentes., en conséquence il capte ces derniers en formant des structures ioniques : tétraèdre, structure géométrique pentacoordinée ou bipyramide, structure hexacoordinée
Ainsi l'acide borique ne se dissocie pas en solution aqueuse, mais son activité acide est due à son interaction avec les molécules d’eau : B(OH) + HO ⇌ B(OH)+ H K = ; pK = 9,14.
Des anions polyborates se forment lentement à pH 7,10 si la concentration en bore est au-dessus de 0,025 mol/L. Le plus connu de ces derniers est l'ion tétraborate, à structure cyclique, trouvé dans le borax minéral : 4 B(OH) + 2 H → BO + 9 HO
En résumé, l'acide borique est essentiellement un acide faible monobasique. Il est possible d'écrire, avec la convention gommant une molécule d'eau HO soit HBO pour l'ion tétrahydroxyborate B(OH), les équilibres acido-basiques : HBO ⇌ H + HBO HBO ⇌ HO + BO
L'acide borique peut être dosé en étalon par une solution de soude, suivant la réaction produisant le métaborate de sodium, sel de sodium de l'acide métaborique : HBO + NaOH → NaBO + 2 HO
Ce dosage peut être amélioré en ajoutant à la solution d'acide borique des composés organiques polyhydroxylés (contenant des groupements diols voisins), du type glycérol, mannitol, sucres divers, qui augmentent significativement la force de l'acide borique et permettent en pratique de connaître avec une meilleure précision la fin du dosage.
Chimie à la température d'ébullition de l'eau et au-delà Portée et maintenue à ébullition à , la solution aqueuse d'acide borique donne un dépôt d'acide métaborique, ici écrit avec une formule équivalente simplifiéeLa formule brute moléculaire correspond à un triplement de matière. : B(OH) → HBO + HO
Par chauffage au rouge, l'acide métaborique se transforme en sesquioxyde de bore, en perdant l'équivalent d'une molécule d'eau.
2 HBO → BO + HO
Les sels de l'acide borique sont complexes.
Du fait d'une transformation de structure par une transition progressive initié entre et et généralement terminée vers , l'acide borique solide sec se déshydrate, formant l’acide métaborique HBO. L'acide métaborique est un cristal cubique, blanc et légèrement soluble dans l'eau. Il fond à environ et une fois chauffé au-dessus de , il se déshydrate en formant l'acide tétraborique ou l’acide pyroborique, HBO. Le terme d’acide borique peut se rapporter à l’un ou l’autre de ces composés. À une température légèrement plus élevée, il se forme du sesquioxyde de bore.
Toxicité, écotoxicité Autrefois souvent présenté comme guère plus toxique que le sel de table (sur la base de la dose létale 50 estimée à de masse corporelle) pour l'homme, il a une activité fongicide et insecticide qui laisse penser qu'il ne serait pas neutre pour l'environnement en cas de pollution importante. Toxique pour l'homme (selon l'INRS par exemple) par voie digestive ou par inhalation. L'ANSM et les centres de pharmacovigilance ont mis en garde sur le caractère reprotoxique ainsi que sur la toxicité aiguë. Certains groupes ethniques l'utilisent comme additif alimentaire pour l'homme ou l'animal domestique, mais au Canada, l'ACIA demande aux éleveurs et restaurateurs de ne pas l'utiliser en raison d'un « risque inacceptable pour la santé du consommateur » (à cause de mortalités d'adultes ou bébés)Agence canadienne d’inspection des aliments - Bureau de la salubrité des aliments et de la protection des consommateurs - Lettre à l'industrie - Borax (acide borique) vendu comme aliment ou présenté comme tel. En France dans les officines l'utilisation d'acide borique nécessite de travailler sous une hotte avec gants, lunettes et masque. À forte concentration, il est irritant pour les yeux, la peau et les voies respiratoires - en cas d'exposition, même courte - et il peut avoir des effets sur les reins en cas d'exposition prolongée ou d'expositions répétées.
On connaît mal sa toxicité environnementale, sauf pour les insectes contre lesquels il est utilisé comme insecticide autorisé pour certains usages dans certains pays. Les insectes se contaminent en se nettoyant après un contact avec ce produit. Il agit sur leur estomac, conduisant à la mort de l'insecte en une dizaine de jours. Son efficacité persiste plusieurs années dans les endroits secs. Il est classé reprotoxique 2 (CMR) par la Communauté européenne. Son emploi est désormais règlementé.
Utilisations En agriculture L'acide borique et ses sels sont utilisés comme fertilisants en agriculture conventionnelle et biologique.. La carence en bore est la carence en oligoéléments la plus répandue dans le monde et occasionne des pertes de rendement importantes chez les plantes cultivées et les arbres fruitiers..
En médecine et biologie Antiseptique Il peut être utilisé comme antiseptique pour les brûlures ou les coupures et est parfois employé dans les pommades et les onguents ou est utilisé dans une solution très diluée comme bain oculaire (eau boriquée). Comme composé anti-bactérien, l'acide borique peut également être prescrit comme traitement de l’acné. Le borate de sodium, un antiseptique doux, associé à d’autres composants appropriés, peut également être proposé en usage externe pour des maladies des yeux comme la sécheresse oculaire.
Antimycosique
Insecticide