Борная кислота

Бо́рная кислота́ (от лат. acidum Boricum, ортоборная кислота, химическая формула — H3BO3 или B(OH)3) — слабая химическая неорганическая кислота, отвечающая высшей степени окисления бора (+3).

Борная кислота
Общие
Систематическое
наименование
Ортоборная кислота
Хим. формула H3BO3
Рац. формула B(OH)3
Физические свойства
Состояние Твёрдое
Молярная масса 61,83 г/моль
Плотность 1,435 (+15 °C)
Термические свойства
Температура
  плавления 170,9 °C, 444 K, 340 °F
  кипения (573 K, 572 °F) 300 °C
Химические свойства
Константа диссоциации кислоты 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
PubChem
Рег. номер EINECS 233-139-2
SMILES
InChI
Кодекс Алиментариус E284
RTECS ED4550000
ChEBI 33118
ChemSpider
Безопасность
NFPA 704
0
2
0
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
 Медиафайлы на Викискладе
Структура плоского слоя в ортоборной кислоте

При стандартных условиях, борная кислота — это бесцветное кристаллическое вещество в виде чешуек без запаха, имеет слоистую триклинную решётку, в которой молекулы кислоты соединены водородными связями в плоские слои, слои соединены между собой межмолекулярными связями, длина которых составляет 272 пм.

Метаборная кислота (HBO2) — это бесцветные кристаллы. Она существует в трёх модификациях — наиболее устойчивой γ-НВО2 с кубической решёткой, β-НВО2 с моноклинной решёткой и α-НВО2 с ромбической решёткой.

Нахождение в природе

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

Физические свойства

Борная кислота — это одноосновная кислота Льюиса, часто используемая в качестве инсектицида, антисептика, огнезащитного состава, поглотителя нейтронов или предшественника для получения иных химических составов.

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 Н3m-2nВmО3m-n. В природе встречается в виде минерала сассолина.

Расстояние между соседними слоями — 318 пм.

Химические свойства

Борная кислота проявляет очень слабые кислотные свойства. Она сравнительно мало растворима в воде. Её кислотные свойства обусловлены не отщеплением катиона Н+, а присоединением гидроксильного аниона:

Ka = 5,8⋅10−10 моль/л; pKa = 9,24.

Она легко вытесняется из растворов своих солей большинством других кислот. Соли её, 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:

Избытком щелочи они могут быть переведены в метабораты:

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

В подкисленных водных растворах боратов устанавливаются следующие равновесия:

При нагревании борная кислота растворяет оксиды металлов, образуя соли:

При избытке оксида образуется метаборат кальция:

При недостатке оксида образуется тетраборат кальция:

Взаимодействует с металлами при нагревании:

Термическое разложение борной кислоты происходит в две стадии при медленном нагревании:

Со спиртами в присутствии концентрированной серной кислоты образует эфиры:

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

Получение

Борная кислота может быть получена путём смешения буры (Тетрабората натрия) с минеральной кислотой, например, соляной:

Является продуктом гидролиза диборана или тригалогенидов бора[1]:

Борная кислота в медицине

Борный спирт (от лат. Solutio Acidi borici spirituosa) — раствор борной кислоты в этиловом спирте (как правило, в 70 % этаноле).

Спиртовые растворы борной кислоты в концентрации 0,5 %, 1 %, 2 %, 3 %, 5 % готовятся на 70 % этиловом спирте и применяются в качестве антисептика и как противозудное средство при обтирании здоровых участков кожи вокруг очагов пиодермии, а также в качестве ушных капель.

Борная кислота может быть опасна только при бесконтрольном приёме внутрь. Опасная концентрация в организме человека (а особенно ребёнка) может возникнуть при регулярном применении. Смертельная доза при отравлении пероральным приёмом для взрослого человека составляет 15-20 г, для детей — 4-5 г [2].

Борная кислота применяется в медицине с 1860-х годов как антисептическое средство, не раздражающее ран и не имеющее вкуса, запаха и цвета. В современной медицине противомикробная эффективность борной кислоты считается низкой.

Использование борной кислоты в качестве антисептического средства для детей, а также беременных и кормящих женщин было запрещено 2 февраля 1987 года Министерством здравоохранения СССР по рекомендации Фармакологического комитета с формулировкой: «…запретить использование борной кислоты в качестве антисептического средства у детей грудного возраста, а также у женщин в период беременности и лактации в связи с её низкой активностью и высокой токсичностью»[3].

Применение

Примечания

  1. Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. Chapter 13: The Group 13 Elements // Inorganic Chemistry (неопр.). — 3rd. — Pearson, 2008. — С. 340. — ISBN 978-0-13-175553-6.
  2. Вредные вещества в промышленности. Справочник для химиков, инженеров и врачей / под ред. проф. Н. Ф. Лазарева. Л.: Химия, 1977. — Т. 3. — С. 310. — 608 с.
  3. Прозоровский В. Коварная борная кислота (рус.) // Наука и жизнь. — 2003. № 11.
  4. СанПиН 2.3.2.1293-03.
  5. ПРИМЕНЕНИЕ БОРНОЙ КИСЛОТЫ.
  6. Исследовательская работа учащихся по химии. Твердофазный синтез люминофоров на основе борной кислоты
  7. СПОСОБЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ЛЮМИНОФОРОВ НА БАЗЕ ШКОЛЬНОГО КАБИНЕТА ФИЗИКИ
  8. Химия и Химики № 1 2017. Люминофоры на основе борной кислоты. Boric acid phosphors. (How to prepare variety luminophores from boric acid and organic compounds)

Ссылки

Литература

  • Карапетьянц М. Х. Дракин С. И. Общая и неорганическая химия. М.: Химия 1994
  • Реми Г. «Курс неорганической химии» М.: Иностранная литература, 1963
  • М. Д. Машковский. Лекарственные средства. М.: ООО «Новая волна», 2002. — Т. 2. — 608 с. 25 000 экз. — ISBN 5-7864-0129-4.
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.