Борна кислота

Кристали борної кислоти

Бо́рна кислота́, ортоборна, ортоборатна, боратна кислота (лат. acidum boricum),Н₃ВО₃, В(ОН)₃ — слабка неорганічна кислота. Молярна маса61,83 г/моль. Білий кристалічний порошок, безбарвні блискучі пластинки або білі кристали; гігроскопічний. У природі трапляється як мінерал — сасоліт.

Історія

Борну кислоту та її солі (борати) використовували ще з часів Греції Давньої для очищення і консервування продуктів харчування тощо. 1702 ) Вільгельм Гомберг (нім. Wilhelm Homberg; 1652–1715; Німеччина) вперше синтетично отримав борну кислоту із бури. Учений описав її дію як заспокійливий засіб і назвав «заспокійливою сіллю Гомберга» (лат. Sal Sedativum Hombergi).

Після відкриття елемента Бору, Ж.-Л. Гей-Люсак і Л.-Ж. Тенар у 1811 уточнили хімічний склад борної кислоти.

У 1778 борну кислоту у складі води геотермальних джерел Тоскани виявив Губерт Франц Гефер (нім. Hubert Franz Hoefer; 1728–1795; Німеччина). Паоло Масканьї (італ. Paolo Mascagni; 1755–1815; Італія) відкрив 1799 мінерал сасоліт.

Поширення у природі

Борна кислота утворює солі, які входять до складу багатьох боровмісних мінералів, зокрема бури (Na₂B₄O₇·10H₂O), колеманіту (Ca₂B₆O₁₁·5H₂O) і борациту (Mg₃B₇O₁₃Cl).

Як мінерал сасоліт (H₃BO₃) трапляється в деяких вулканічних районах [Тоскана, Ліпарські острови (Еолові острови), Невада]. Борну кислоту та її солі знаходять у гарячих джерелах, воді мінеральній і морській. Борні сполуки присутні в рослинах, більшості овочів і фруктів (яблука, груші, сливи тощо).

Фізичні властивості

Білий кристалічний порошок, безбарвні блискучі пластинки або білі кристали, жирні на дотик; гігроскопічний. Tпл. — 170,9 ℃; у разі нагрівання до 181 ℃ втрачає воду, перетворюючись на метаборну кислоту (HBO₂); за 300-400 ℃ утворюється тетраборна кислота (H₂B₄O₇); за умов подальшого нагрівання — триоксид бору (B₂O₃). Кристали малорозчинні у воді за кімнатної температури, значно більш розчинні у гарячій, легкорозчинні у киплячій воді. Розчинність у воді збільшується, якщо додати кислоти хлоридної, оцтової або винної кислоти. Також розчиняються в 96 % етиловому спирті та гліцерині. Зберігають у герметичних контейнерах, сухому прохолодному місці.

Властивості 5 % водного розчину борної кислоти: кислотно-лужна рівновага рН 3,5–4,1; щільність — 1,435 г/см³; питома вага — 1,517.

Отримання

Методи промислового отримання борної кислоти залежать від типу родовища і складу мінералу. Найчастіше її виробляють реакцією бури (Na₂B₄O₇·10H₂O) або рафінованого кальцій борату (колеманіту, Ca₂B₆O₁₁·5H₂O) із кислотою сульфатною (H₂SO₄) у водному середовищі. У випадку переробки колеманіту подрібнену породу змішують із водою та (H₂SO₄, нагрівають до ≈ 90 ℃, після чого утворений кальцій сульфат (гіпс) відділяють фільтрацією. Борну кислоту кристалізують із розчину шляхом охолодження.

Також застосовують сучасні технології вилучення борної кислоти з колеманіту за допомогою вуглекислого газу (CO₂), коли утворюється кальцій карбонат, що легко відділяється і може бути використаний як побічний продукт.

Хімічні властивості

Борна кислота має дуже слабкі кислотні властивості. Легко витісняється з розчинів своїх солей більшістю інших кислот. Солі борної кислоти (борати), утворюються зазвичай з різних поліборних кислот, найчастіше — тетраборної (Н₂В₄О₇), яка значно сильніша ніж ортоборна кислота.

У водних розчинах під час нейтралізації (хімія) борної кислоти лугами утворюються солі борних і поліборних кислот (наприклад, Na₂B₄O₇, NaBO₂ тощо). За нагрівання борна кислота реагує з основними оксидами і металами, утворюючи боратні солі. Зі спиртами в присутності концентрованої кислоти сульфатної утворює естери борної кислоти B(OR)₃. Утворення борнометилового ефіру В(ОСН₃)₃ є якісною реакцією на Н₃ВО₃ і солі борних кислот, у разі підпалювання борнометиловий ефір горить яскраво-зеленим полум’ям.

Використання

Борна кислота є відносно нетоксичною і неподразливою речовиною за умов зовнішнього використання у концентраціях до 5%, дотримання фармакопейних норм та обмежень щодо віку й стану шкіри. У разі перорального та парентерального застосування — токсична. Широко використовують у фармацевтичній, косметичній і харчовій промисловостях як антимікробний консервант. Входить до складу очних крапель, мазей, кремів, супозиторіїв. Проявляє протимікробну дію відносно грампозитивних, грамнегативних мікроорганізмів і синьогнійної палички; має фунгистатичний ефект, протипедикульозну та м’яку в’яжучу дію. Водні розчини борної кислоти (2–4 %) використовують для обробки ран і гнійних порожнин, полоскання ротової порожнини при стоматиті та промивання очей при кон’юнктивіті; спиртові розчини (0,5–3 %) — для лікування гострого і хронічного отиту, піодермії, екземи; розчин у гліцерині (10 %) — при кольпіті; як мазь (5–10 %) та присипка — при запальних захворюваннях шкіри; як супозиторії — у гінекологічній практиці для лікування грибкових захворювань. Завдяки буферним властивостям використовують як регулятор рН у складі очних крапель. Основне промислове використання борної кислоти полягає у виробництві монофіламентного скловолокна (текстильне скловолокно) для армування [див. Арматура (техніка)) пластмас у різних сферах застосування: від човнів до промислових трубопроводів і комп’ютерних плат.

В ювелірній промисловості борну кислоту часто використовують у поєднанні з денатурованим спиртом для зменшення поверхневого окислення та утворення окалини на металах під час відпалювання та паяння.

Використовують у виробництві скла в плоских рідкокристалічних дисплеях. Як вогнезахисний агент для просочення деревина|деревини використовують розчин ортоборної кислоти і бури у співвідношенні 4:5. Також у поєднанні з іншими хімічними речовинами його використовують для вогнестійкості деревних матеріалів.

Як інсектицид борну кислоту уперше використали 1948 у США для боротьби з тарганами, термітами, блохами, лусочницями і багатьма іншими комахами; її вважають безпечною для обробки помешкань від тарганів і мурах, а деревини — від термітів; діє як шлункова отрута, що впливає на метаболізм комах.

Борну кислоту застосовують для запобігання й лікування дефіциту бору в рослинах, а також для консервування зернових культур, таких як рис і пшениця. У лабораторіях використовують для виготовлення буферних розчинів.

Література

Allen L. V. Boric acid suppositories // U.S. Pharmacist. 1996. Vol. 21. P. 92–93.
Shaw K. Vaginal yeast infections // Pharm. Times. 1998. Vol. 64. P. 50–52.
Wisniak J. Borax, Boric acid, and Boron — From exotic to commodity // Indian Journal of Chemical Technology. 2005. Vol. 12. № 4. P. 488–500.
Нековаль І. В., Казанюк Т. В. Фармакологія. 10-е вид., переробл. і допов. Київ : Всеукраїнське спеціалізоване видавництво «Медицина», 2022. 552 с.
Господаренко Г. М., Любич В. В. Ефективність позакореневого підживлення пшениці озимої розчином борної кислоти в умовах Правобережного Лісостепу України // Вісник Уманського національного університету садівництва. 2023. № 1. С. 10–14.
Гербіна Н. А., Вишневська Л. І. Обґрунтування складу та технології мазі з борною кислотою для лікування дерматологічних захворювань // Збірник наукових праць співробітників Національної медичної академії післядипломної освіти ім. П. Л. Шупика. 2023. Вип. 44. С. 112–119.
Татарчук Т. Ф., Косей Н. В. Сучасні підходи до терапії хронічних запальних захворювань органів малого таза : місце антисептиків на основі бору // Репродуктивна ендокринологія. 2023. № 68. С. 15–22.
Мельник Т. І., Панченко В. В. Вплив борних мікродобрив на якісні показники насіння соняшнику // Аграрні інновації. 2024. № 21. С. 88–93.