Борната киселина е слаба Люисова киселина, която често се използва като антисептик, инсектицид, огнезащита, поглъщател на неутрони или като предшественик на други химични съединения. Има химична формула H3BO3 (понякога записвана и като B(OH)3) и съществува под формата на безцветни кристали или бял прах, който се разтваря във вода. Като минерал се нарича сасолин. Солите ѝ оцветяват пламъка в зелено.
Борната киселина е отровна, само ако се приема вътрешно или се вдишва в големи количества. Дълготрайното излагане на борна киселина води до поражения по бъбреците.
Разпространение Борната киселина (или сасолинът) се намира в природата в няколко вулканични райони, като например Тоскана и Еолийските острови в Италия и Невада в САЩ. В тези райони борната киселина се изпуска заедно с пара от пукнатини в земята. Среща се и като съставка в много минерали в природата – боракс, борацит, улексит и колеманит. Борната киселина и солите ѝ се срещат в морската вода. Освен това тя се съдържа и в почти всички растителни плодове.
Борната киселина е получена за пръв път от Вилхелм Хомберг от боракс, като по това време е наречена „седативна сол на Хомберг“ (). Въпреки това боратите, включително и борната киселина, се използват още от древни времена за чистене, консервиране и други дейности.
Получаване Борна киселина може да се получи чрез реагирането на боракс (натриев тетраборат) с минерална киселина, като например солна киселина:
Na2B4O7.10H2O + 2 HCl -> 4 H3BO3 + 2 NaCl + 5 H2O
Може да се получи и като вторичен продукт от хидролиза на борни трихалиди и диборан:
B2H6 + 6 H2O -> 2 B(OH)3 + 6 H2 ^ BX3 + 3 H2O -> B(OH)3 + 3 HX (X = Cl, Br, I)
Физични свойства Борната киселина съществува под формата на безцветни кристали или бял прах. Тя е много по-малко разтворима от NaCl във вода при обикновена температура и кристализира във вид на блестящи люспести кристали в моноклинна сингония. С повишаване на температурата разтворимостта ѝ нараства. Слоестата структура на борната киселина и вандерваалсовите и несиметричните водородни връзки определят малката твърдост и ниската плътност на кристалите H3BO3 и цепителността ѝ на тънки люспести кристали.
Химични свойства Структурата на борната киселина е слоеста, като слоевете са изградени от (BO3) единици, свързани помежду си с несиметрични водородни връзки. Тя е много слаба едносновна люисова киселина, действаща не като донор на H+, а като акцептор на OH- от водните молекули, като комплесът, който дава с водата, е източник на протони:
B(OH)3 + 2H2O <=> H3O^+ + [B(OH)4]^-.
Борната киселина е разтворима в кипяща вода. Когато се нагрее до над 170 °C, тя се дехидратира, образувайки метаборна киселина (HBO2):
H3BO3 -> HBO2 + H2O
Метаборната киселина е бяло кристално твърдо вещество, което е малко разтворимо във вода. Тя се топи при около 236 °C, а над 300 °C се дехидратира, образувайки тетраборна (пироборна) киселина (H2B4O7):
4 HBO2 -> H2B4O7 + H2O
Терминът борна киселина понякога се отнася за всяко от тези съединения. По-нататъшно нагряване (до около 330 °C) води до образуването на борен триоксид.
H2B4O7 -> 2 B2O3 + H2O
Има противоречиви тълкувания за произхода на киселинността на водните разтвори на борната киселина. Рамановата спектроскопия на силно алкални разтвори показва наличието на B(OH) йони, което кара някои учени да заключат, че киселинността се дължи единствено на извличането на OH− от водата:
B(OH)3 + H2O <=> B(OH)_4^- + H^+ (K = 7,3×10−10; pK = 9,14) или по-точно изразени за водния разтвор: B(OH)3 + 2 H2O <=> B(OH)_4^- + H_3O^+
Полиборатни аниони се образуват при pH 7 – 10, ако концентрацията на бор е над 0,025 mol/L. Най-известният такъв е тетраборатният йон, който се среща в минерала боракс:
H^+[B(OH)_4]^- + 2H^+ <=> [B_4O_5(OH)_4]^- + 7H_2O
Борната киселина спомага за абсорбцията на нискочестотен звук в морската вода.
С полиоли като глицерин и манитол, киселинността на разтвора се увеличава. Така например с манитол pH спада до 5,15. Това се дължи на образуването на хелат, [((OH)4C6H8O2)2B]−, като тази характеристика се използва в аналитичната химия.
Борната киселина се разтваря в безводна сярна киселина:
B(OH)_3 + 6H_2SO_4 -> 3H3O^+ + 2HSO_4^- + B(HSO_4)_4^-
Борната киселина взаимодейства с алкохоли, образувайки боратни естери, B(OR)3, където R е алкил или арил. Добавя се и дехидратиращ агент, като например концентрирана сярна киселина:
B(OH)3 + 3 ROH -> B(OR)3 +3 H2O
Употреба Промишленост Основното промишлено приложение на борната киселина е в производството на нишки фибростъкло. То се използва за подсилване на пластмаси, от лодки до промишлени тръбопроводи и компютърни платки. В бижутерството, борната киселина се използва често в комбинация със спирт за намаляване на повърхностното окисление.
Борната киселина, смесена с боракс в съотношение 4:5, е високо разтворима във вода, макар поотделно те да не са толкова разтворими. Разтворът се използва като огнеупорен агент за дърво чрез импрегниране.
Използва се като консервиращо средство и за получаване на натриев пероксоборат, който е важна съставна част на перилните препарати. В индустриален мащаб натриев преоскиборат Na[B(OH)3OOH] се получава при електролиза на натриев борат.
Борната киселина е едно от най-често използваните вещества, което неутрализира флуороводородната киселина (HF). Тя кара свободните F− аниони да образуват комплексни соли. Този процес премахва токсичността на флуороводородната киселина, в частност нейната способност за изолира калций от кръвния серум, което може да доведе до спиране на сърцето и разграждане на костите.
Медицина Борната киселина може да се използва като антисептик за малки изгаряния или порязвания. Силно разреден разтвор от борна киселина може да се използва и за промивка на очите или за вагинален душ като лечение на бактериална вагиноза. Като антибактериална съставка, борната киселина може да се използва и за третиране на акне. Продължителното използване на такъв разтвор при деца е токсично.
Инсектицид Борната киселина се използва за контролиране на хлебарки, термити, бълхи и много други насекоми. Продуктът като цяло се счита за безопасен за домакинска употреба. Той отравя стомасите на насекомите, което засяга метаболизма им, а сухият прах е абразивен за техните екзоскелети.Boric Acid General Fact SheetBoric Acid Поради това борната киселина не убива насекомите моментално, а ги убива постепенно, след като са преминали по повърхност с прах от нея.
Консервиране Борната киселина предотвратява и спира гниенето на дървесината. Може да се използва заедно с етиленгликол за третиране на дървото срещу гъби и насекоми. Възможно е да се инжектира под формата на гел в дървото. Концентрати, включващи киселината, могат да предотвратят развиването на мицел и водорасли дори и в морска среда.
Киселината се добавя към сол при втвърдяването на кожи на добитък. Това спомага за контролирането на бактериалната среда и насекомите.
Буфер на pH Борната киселина в равновесие с основа от боратни йони се използва често (в концентрация от 50 до 100 ppm борни еквивалента) като буфер на pH в плувни басейни. Това е слаба киселина, с pKa = 9,24 (pH, при което буферирането е най-силно, тъй като свободните киселинни и боратни йони са в еднаква концентрация) в чиста вода при 25 °C.
Смазване Колоидните суспензии от наночастици с борна киселина, разтворена в петрол или растително масло, могат да са особено добър лубрикант върху керамични или метални повърхности, с коефициент на триене при плъзгане, който намалява с покачване на налягането от 0,1 до 0,02. Борна киселина се използва за смазване на дъските за керъм, което позволява по-бърза игра.
Ядрена енергетика Борната киселина се използва в атомните централи за неутронно отравяне. Борът в киселината намалява вероятността за ядрено делене, като абсорбира някои неутрони. Естественият бор е съставен от около 20% бор-10 и 80% бор-11. Изотопът бор-10 има голямо напречно сечение, което поглъща нискоенергийните неутрони. Увеличаването на концентрацията на борна киселина в охладителя на реактора намалява вероятността неутроните да предизвикат ядрено делене. Борна киселина се използва само в реакторите с вода под налягане. Кипящите реактори използват воден разтвор на борна киселина и боракс за аварийно спиране на системата. След аварията в Чернобил се изсипва борна киселина в избухналия четвърти реактор на централата за да се предотврати последваща ядрена реакция.
Източници
Категория:Неорганични съединения Категория:Съединения на бора Категория:Минерални киселини Категория:Инсектициди Категория:Антисептици