Ортоборная кислота

Борная кислота
Общие
Систематическое наименование	Ортоборная кислота
Химическая формула	H3BO3
Отн. молек. масса	61,83 а. е. м.
Молярная масса	61,83 г/моль
Физические свойства
Плотность вещества	1,435 (15 °C) г/см³
Состояние (ст. усл.)	твёрдое
Термические свойства
Температура плавления	171 (разл.) °C
Химические свойства
pKa	9,24 (I), 12,74 (II), 13,80 (III)
Растворимость в воде	5,74 (25 °C) г/100 мл
Классификация
номер CAS	10043-35-3

Бо́рная кислота́ (ортоборная кислота) $~H_3BO_3$ — слабая кислота.

структура плоского слоя в ортоборной кислоте

Бесцветное кристаллическое вещество в виде чешуек без запаха, имеет слоистую триклинную решетку, в которой молекулы $~H_3BO_3$ соединены водородными связями в плоские слои, слои соединены между собой межмолекулярными связями (d= 0,318 нм).

Метаборная кислота $~HBO_2$ также предствляет собой бесцветные кристаллы. Она существует в трех модификациях - наиболее устойчивой γ-НВО₂ с кубической решеткой, β-НВО₂ с моноклинной решеткой и α-НВО₂ с ромбической решеткой.

При нагревании ортоборная кислота теряет воду и сначала переходит в метаборную кислоту $~HBO_2$, затем в тетраборную $~H_2B_4O_7$. При дальнейшем нагревании обезвоживается до борного ангидрида.

Водные растворы борной кислоты являются смесью полиборных кислот общей формулы Н_3m-2nВ_mО_3m-n.

Свойства

• Борная кислота проявляет очень слабые кислотные свойства. Она сравнительно мало растворима в воде. Ее кислотные свойства обусловлены не отщеплением протона Н⁺, а присоденением гидроксиданиона:

B(OH)₃ + H₂O → B(OH)₄⁻ + H⁺

K_a = 5.8x10⁻¹⁰ моль/л; pK_a = 9.24.

Она легко вытесняется из растворов своих солей большинством других кислот. Соли ее, называемые боратами, производятся обычно от различных полиборных кислот, чаще всего – тетраборной Н₂В₄О₇, которая является значительно более сильной ксилотой, чем ортоборная.

Очень слабые признаки амфотерности B(OH)₃ проявляет, образуя малоустойчивый гидросульфат бора В(НSO₄)₃.

• При нейтрализации ортоборной кислоты щелочами в водных растворах не образуются ортобораты, содержащие ион (ВО₃)^3–, поскольку ортобораты гидролизуются практически полностью, вследствие слишком малой константы образования [В(ОН)₄]^–. В растворе образуются тетрабораты, метабораты или соли других полиборных кислот:

2NaOH + 4Н₃ВО₃ → Na₂B₄O₇ + 7Н₂О

Избытком щелочи они могут быть переведены в метабораты:

2NaOH + Na₂B₄O₇ → 4NaBO₂ + Н₂О

Мета- и тетрабораты гидролизуются, но в меньшей степени (реакции, обратные приведенным).

В подкисленных водных растворах боратов устанавливаются следующие равновесия:

3Н[В(ОН)₄] ↔ Н⁺ + [В₃О₃(ОН)₄]^– + 5Н₂O

[В₃О₃(ОН)₄]^– + ОН^– ↔ [В₃О₃(ОН)₅]^2–

Наиболее распространенной солью борной кислоты является декагидрат тетрабората натрия, Na₂B₄O₇ · 10H₂O) (техническое название – бура).

• При нагревании борная кислота растворяет оксиды металлов, образуя соли.

• Со спиртами в присутствии концентрированной серной кислоты образует эфиры:

Н₃ВО₃ + 3CH₃OH → 3H₂O + B(OCH₃)₃

Образование борнометилового эфира В(ОСН₃)₃ является качественной реакцией на Н₃ВО₃ и соли борных кислот, при поджигании борнометиловый эфир горит красивым ярко-зеленым пламенем.

Нахождение в природе

В природе свободная борная кислота встречается в виде минерала сассолина, в горячих источниках и минеральных водах.

Применение

• Борное удобрение
• В лабораториях применяют для приготовления буферных растворов
• В медицине — как самостоятельное дезинфицирующее средство. Также на основе борной кислоты производятся различные комбинированные препараты (группа АТХ D08AD), например, паста Теймурова.
• В фотографии — в составе мелкозернистых проявителей и кислых фиксажей для создания слабой кислотной среды.
• В быту раньше использовалась для борьбы с тараканами.
• В пищевой промышленности — зарегистрирована как пищевая добавка E284 (на территории России эта добавка не входит в список разрешённых к применению^[1]).
• В игре Новус борной кислотой натирают игровой стол для лучшего скольжения фишек.

Литература

• Карапетьянц М.Х. Дракин С.И. Общая и неорганическая химия. М.: Химия 1994
• Реми Г. «Курс неорганической химии» М.: Иностранная литература, 1963

Примечания

1. ↑ СанПиН 2.3.2.1293-03.

См. также

• Бораты
• Бораты (минералы)
• Бораты (эфиры)