Борна кислота

Шаблон:Речовина Бо́рна кислота́ (Шаблон:Lang-la, о́ртобо́рна, о́ртобора́тна, бора́тна кислота́) Н₃ВО₃, B(OH)₃ — це слабка неорганічна кислота. Виглядає як лускаті, безбарвні, жирні на дотик кристали малорозчинні у воді при кімнатній температурі і значно більше розчинні у гарячій воді.

Термін «борна кислота» також використовується для будь-якої оксокислоти бору, такий як метаборна кислота HBO₂ і тетраборна кислота H₂B₄O₇.

Поширення у природі

На незв'язану кислоту можна натрапити в деяких вулканічних місцевостях таких, як Тоскана, Ліпарські острови і Невада. Її також можна виявити в складі багатьох мінералів (бура, борацит і колеманіт). Наявність борної кислоти та її солей знайдено в морській воді. Вона також є в рослинах і майже у всіх овочах (яблука, сливи, груші і т. д.).

Фізичні властивості

Кристали білого кольору або безбарвні, блискучі, жирні на дотик пластинки. Розчинна у воді та 96 % спирті, легкорозчинна у киплячій воді і гліцерині — 85 %. Водні розчини борної кислоти є сумішшю поліборних кислот загальної формули Н_3m-2nВ_mО_3m-n. У природі зустрічається у вигляді мінералу сасоліну.

Відстань між сусідніми шарами — 318 пм.

Хімічні властивості

Борна кислота виявляє дуже слабкі кислотні властивості. Вона порівняно мало розчинна у воді. Її кислотні властивості обумовлені не відщепленням катіона Н⁺, а приєднанням гідроксильного аніона (поведінка характерна кислотам Льюїса):

Н₃ВО₃ + Н₂О ⇄ Н[B(OH)₄]: Н[B(OH)₄] ⇄ [B(OH)₄]^- + H⁺

K_a = 5,8⋅10⁻¹⁰ моль/л; pK_a = 9,24.

Також особливістю борної кислоти є те, що при збільшенні її концентрації вище 0,1 моль/л зростає її сила у зв'язку з утворенням поліборних кислот:

3B(OH)₃ = B₃O₃(OH)₄^- + H⁺ + 2H₂O

5B(OH)₃ = B₅O₆(OH)₄^- + H⁺ + 5H₂O

Вона легко витісняється із розчинів своїх солей більшістю інших кислот. Її солі, борати, отримуються зазвичай від різних поліборних кислот, найчастіше тетраборної H₂B₄O₇, яка є значно сильнішою кислотою, ніж ортоборна.

Дуже слабкі ознаки амфотерності B(OH)₃ проявлює, утворюючи малостійкий гідросульфат бору В(HSO₄)₃.

При нейтралізації ортоборної кислоти лугами, у водних розчинах, не утворюються сполуки, що містять іон (ВО₃)³⁻, оскільки ортоборати гідролізуються практично повністю, внаслідок занадто малої константи утворення [В(ОН)₄]⁻ — утворюються тетраборати, метаборати або солі інших поліборних кислот:

4H₃BO₃ + 2NaOH → Na₂B₄O₇ + 7H₂O

Надлишком лугу тетраборати можуть бути переведені в метаборати:

H₃BO₃ + NaOH → NaBO₂ + 2H₂O

Піроліз

При нагріванні ортоборної кислоти вище 140 °С втрачає воду і переходить у метаборну кислоту.

B(OH)₃ → HBO₂ + H₂O

Потім, при нагріванні вище 180 °С у тетраборну.

4HBO₂ → H₂B₄O₇ + H₂O

При подальшому нагріванні до 530 °C зневоднюється до борного ангідриду (B₂O₃). Однак повної дегідратації досягти дуже важко, навіть при температурі 500 °С у розплаві міститься 5 % води.

H₂B₄O₇ → 2B₂O₃ + H₂O

Естерифікація

Борна кислота естерифікується, в присутності концентрованої сульфатної кислоти, зі спиртами утворюючи естери борної кислоти B(OR)₃, де R це алкільна або арильна група.

B(OH)₃ + 3ROH → B(OR)₃ + 3H₂O

Утворення брометилового естеру В(ОСН₃)₃ являє собою якісну реакцію на Н₃ВО₃ та солі борних кислот. При підпалюванні борний естер горить яскраво-зеленим полум'ям.

Взаємодія з металами та їх оксидами

При нагріванні борна кислота розчиняє оксиди металів, утворюючи солі: При надлишку оксиду утворюється метаборат кальцію:

2H₃BO₃ + CaO → Ca(BO₂)₂ + 3H₂O

При нестачі оксиду утворюється тетраборат кальцію:

4H₃BO₃ + CaO → CaB₄O₇ + 6H₂O

Взаємодіє з металами при нагріванні:

2Na + 2H₃BO₃ → NaBO₂ + 2H₂O + H₂

Отримання

Борна кислота була вперше виготовлена Шаблон:Нп (1652–1715) з бури, під дією неорганічних кислот, і він назвав її sal sedativum Hombergi («заспокійлива сіль Хомберга»).

Na₂B₄O₇·10H₂O + 2 HCl → 4 B(OH)₃ (або H₃BO₃) + 2 NaCl + 5 H₂O

Застосування

Борну кислоту широко використовують в медицині як слабкий антисептичний засіб: у вигляді 1–2 %-вого водного розчину — для промивання ран та слизових оболонок статевих органів; у порошку — для лікування носа й вуха; у спиртових розчинах і мазях — для лікування шкіри. Крім того, борну кислоту застосовують для дублення шкіри, у виробництві скла, виготовленні деяких фарб та емалей.

Використання в ядерних реакторах

Борну кислоту у вигляді водного розчину використовують у ядерних реакторах з водою під тиском (водно-водяні реактори). У цьому типі реакторів водний розчин борної кислоти використовують, як поглинач нейтронів внаслідок вмісту у кислоті елементу бору. У природі елемент бор має два ізотопи — ¹⁰В (20 % вмісту) та ¹¹В (80 % вмісту). Для поглинання нейтронів потрібен високий абсорбційний коефіцієнт і тому, як поглинач нейтронів краще використовувати ізотоп ¹⁰В для управління ядерною реакцією та її потужністю у реакторі. При цьому проходять наступні ядерні перетворення (реакції):

${}_{\mathrm{5}}^{\mathrm{1}\mathrm{0}}\mathrm{B}{+}_{\mathrm{0}}^{\mathrm{1}}\mathrm{n}\underset{\mathrm{5}}{\overset{\mathrm{1}\mathrm{1}}{\to }}\mathrm{B}\underset{\mathrm{3}}{\overset{\mathrm{7}}{\to }}\mathrm{L}\mathrm{i}{+}_{\mathrm{2}}^{\mathrm{4}}\mathrm{H}\mathrm{e}$

Джерела

• Шаблон:Безуглий фармхімія
• Ткачев К. В., Плышевский Ю. С. (1983). Технология неорганических соединений бора. Л: Химия. с. 19–20 Шаблон:Ref-ru
• Шаблон:УРЕ — Шаблон:Сторінка

Література

• Фармакологія: підручник (ВНЗ І—ІІІ р. а.) / І. В. Нековаль, Т. В. Казанюк. — 7-е вид., переробл. і допов. — «Медицина», 2016 — 552 с. ISBN 978-617-505-507-6. — Шаблон:Сторінка

Посилання

• КИСЛОТА БОРНА Шаблон:Webarchive //Фармацевтична енциклопедія