Бо́рная кислота́

Бо́рная кислота́ (ортоборная кислота или лат. acidum Boricum) — слабая, одноосновная кислота Льюиса, часто используемая в качестве инсектицида, антисептика, огнезащитного состава, поглотителя нейтронов или предшественника для получения иных химических составов. Имеет химическую формулу H3BO3 (или B(OH)3).

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 272пм. Расстояние между соседними слоями — 318пм.

Метаборная кислота (HBO2) также представляет собой 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.

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.

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

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

{displaystyle {mathsf {Na_{2}B_{4}O_{7}cdot 10H_{2}O+2HClrightarrow 4H_{3}BO_{3}+2NaCl+5H_{2}O}}}{displaystyle {mathsf {Na_{2}B_{4}O_{7}cdot 10H_{2}O+2HClrightarrow 4H_{3}BO_{3}+2NaCl+5H_{2}O}}}
Также является продуктом гидролиза диборана или тригалогенидов бора[1]:

{displaystyle {mathsf {B_{2}H_{6}+6H_{2}Orightarrow 2H_{3}BO_{3}+6H_{2}}}}{displaystyle {mathsf {B_{2}H_{6}+6H_{2}Orightarrow 2H_{3}BO_{3}+6H_{2}}}}
{displaystyle {mathsf {BCl_{3}+3H_{2}Orightarrow H_{3}BO_{3}+3HCl}}}{displaystyle {mathsf {BCl_{3}+3H_{2}Orightarrow H_{3}BO_{3}+3HCl}}}
Свойства
Борная кислота проявляет очень слабые кислотные свойства. Она сравнительно мало растворима в воде. Её кислотные свойства обусловлены не отщеплением протона Н+, а присоединением гидроксильного аниона:

{displaystyle {mathsf {B(OH)_{3}+H_{2}Orightarrow H[B(OH)_{4}]}}}{mathsf  {B(OH)_{3}+H_{2}Orightarrow H[B(OH)_{4}]}}
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:

{displaystyle {mathsf {2NaOH+4H_{3}BO_{3}longrightarrow Na_{2}B_{4}O_{7}+7H_{2}O}}}{mathsf  {2NaOH+4H_{3}BO_{3}longrightarrow Na_{2}B_{4}O_{7}+7H_{2}O}}
Избытком щелочи они могут быть переведены в метабораты:
{displaystyle {mathsf {2NaOH+Na_{2}B_{4}O_{7}longrightarrow 4NaBO_{2}+H_{2}O}}}{mathsf  {2NaOH+Na_{2}B_{4}O_{7}longrightarrow 4NaBO_{2}+H_{2}O}}
Мета- и тетрабораты гидролизуются, но в меньшей степени (реакции, обратные приведённым).

В подкисленных водных растворах боратов устанавливаются следующие равновесия:

{displaystyle {mathsf {3H[B(OH)_{4}]rightleftarrows H^{+}+[B_{3}O_{3}(OH)_{4}]^{-}+5H_{2}O}}}{mathsf  {3H[B(OH)_{4}]rightleftarrows H^{+}+[B_{3}O_{3}(OH)_{4}]^{-}+5H_{2}O}}
{displaystyle {mathsf {[B_{3}O_{3}(OH)_{4}]^{-}+OH^{-}rightleftarrows [B_{3}O_{3}(OH)_{5}]^{2-}}}}{mathsf  {[B_{3}O_{3}(OH)_{4}]^{-}+OH^{-}rightleftarrows [B_{3}O_{3}(OH)_{5}]^{{2-}}}}
При нагревании борная кислота растворяет оксиды металлов, образуя соли.

Со спиртами в присутствии концентрированной серной кислоты образует эфиры:

{displaystyle {mathsf {H_{3}BO_{3}+ 3CH_{3}OHlongrightarrow 3H_{2}O+ B(OCH_{3})_{3}}}}{mathsf  {H_{3}BO_{3}+ 3CH_{3}OHlongrightarrow 3H_{2}O+ 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-зелёным пламенем.

Борная кислота в медицине
Борный спирт (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 через рот 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
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 для взрослых, а также в виде 2%-го 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 пищевой промышленности зарегистрирована как пищевая добавка E284 (на территории России эта добавка не входит в список разрешённых к применению[4]).
В ювелирном деле — как основа флюсов для пайки золотосодержащих сплавов.
В литейном производстве — связующее при кислой футеровке печей, компонент защиты струи от окисления при разливке магниевых сплавов.
В быту — уничтожение тараканов, муравьёв, клопов.
В производстве керамики, оптоволокна, стекловолокна, стекла[5],
В качестве антипирена для защиты древесины,
В составе электролитов для меднения и никелирования.
Как люминофор или в качестве компонента люминофора для учебных экспериментов по люминесценции веществ

Систематическое
наименование    Ортоборная кислота
Хим. формула    H3BO3

Борная кислота.

Торговое наименование:
Борная кислота

Международное наименование:
Борная кислота (Boric acid)

Групповая принадлежность:
Антисептическое средство

Описание действующего вещества (МНН):
Борная кислота