Борная кислота

Борная кислота
Общие
Систематическое наименование	Ортоборная кислота
Химическая формула	H3BO3
Физические свойства
Состояние (ст. усл.)	твёрдое
Отн. молек. масса	61,83 а. е. м.
Молярная масса	61,83 г/моль
Плотность	1,435 (15 °C) г/см³
Термические свойства
Температура плавления	170.9 °C, 444 K, 340 °F °C
Температура кипения	300 °C, 573 K, 572 °F °C
Химические свойства
pKa	9,24 (I), 12,74 (II), 13,80 (III)
Растворимость в воде	2.52 (0 °C) 4.72 (20 °C) 5,74 (25 °C) 19.10 (80 °C) 27.53 (100 °C)  г/100 мл
Классификация
Рег. номер CAS	10043-35-3
Безопасность
Токсичность	0 2 0

Бо́рная кислота́ (ортоборная кислота) — слабая кислота, имеющая химическую формулу H₃BO₃.

структура плоского слоя в ортоборной кислоте

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

Метаборная кислота (HBO₂) также представляет 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, затем в тетраборную H₂B₄O₇. 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 присоединением гидроксильного аниона:

$\mathsf{B(OH)_3 + H_2O \rightarrow H[B(OH)_4]}$

K_a = 5.8·10⁻¹⁰ 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 кислотой, чем ортоборная. Очень слабые признаки амфотерности B(OH)₃ проявляет, образуя малоустойчивый гидросульфат бора В(HSO₄)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:

$\mathsf{2NaOH + 4H_3BO_3 \longrightarrow Na_2B_4O_7 + 7H_2O}$

Избытком щелочи они могут быть переведены в метабораты:

$\mathsf{2NaOH + Na_2B_4O_7 \longrightarrow 4NaBO_2 + H_2O}$

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

В подкисленных водных растворах боратов устанавливаются следующие равновесия:

$\mathsf{3H[B(OH)_4] \rightleftarrows H^+ + [B_3O_3(OH)_4]^- + 5H_2O}$

$\mathsf{[B_3O_3(OH)_4]^- + OH^- \rightleftarrows [B_3O_3(OH)_5]^{2-} }$

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:

$\mathsf{H_3BO_3 + \ 3CH_3OH \longrightarrow \ 3H_2O + \ B(OCH_3)_3}$

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

• В ядерных реакторах в качестве поглотителя нейтронов, растворённого в теплоносителе.
• Борное удобрение
• В лабораториях применяют для приготовления буферных растворов
• В медицине — как самостоятельное дезинфицирующее средство, а также в виде 2% раствора - для промывки кожи после попадания щелочей
• 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 используется 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.
• В ювелирном деле — как основа флюсов для пайки золото-содержащих сплавов.
• В промышленности - связующее при кислой футеровке печей.

См. также

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

Примечания

1. ↑ СанПиН 2.3.2.1293-03.

Литература

• Карапетьянц М. Х. Дракин С. И. Общая и неорганическая химия. М.: Химия 1994
• Реми Г. «Курс неорганической химии» М.: Иностранная литература, 1963
• Прозоровский. В. КОВАРНАЯ БОРНАЯ КИСЛОТА. Журнал «Наука и жизнь» № 11, 2003 год