Борная кислота и её свойства¶

Борная кислота — неорганическое соединение бора, слабая трёхосновная кислота с химической формулой H₃BO₃ (в традиционной записи B(OH)₃). Представляет собой бесцветные кристаллы в виде чешуек или мелкого порошка, плохо растворимые в холодной воде и заметно лучше — в горячей. Вещество относится к классу кислородсодержащих кислот бора и является одним из наиболее доступных и широко применяемых соединений этого элемента. Встречается в природе в составе минералов и вулканических выделений, а также входит в состав некоторых природных вод.

¶Физические и химические свойства

Чистая борная кислота — твёрдое кристаллическое вещество без цвета, иногда с лёгким перламутровым или жирным блеском на чешуйках. Кристаллы имеют слоистое строение, что объясняет их скользкость на ощупь. Температура плавления составляет около 171 °C, однако при нагревании вещество не столько плавится, сколько постепенно теряет воду.

Растворимость в воде заметно зависит от температуры: при комнатной температуре растворяется порядка 5 г на 100 мл, при нагревании до 100 °C — значительно больше. Водные растворы имеют слабокислую реакцию. Раствор в этиловом спирте при поджигании горит характерным зелёным пламенем — эта реакция традиционно используется для качественного обнаружения бора.

При нагревании выше 100 °C борная кислота последовательно отщепляет воду, превращаясь сначала в метаборную кислоту HBO₂, а затем в борный ангидрид B₂O₃. Именно поэтому её нельзя высушивать при высокой температуре без изменения состава.

По силе борная кислота уступает большинству распространённых минеральных кислот. Она не является кислотой в классическом протонном смысле, а проявляет свойства кислоты Льюиса, присоединяя гидроксид-ионы. Это объясняет её слабую диссоциацию и необычное поведение в растворах.

¶Нахождение в природе и получение

В природе борная кислота встречается в свободном виде в районах вулканической активности — в виде возгонов и отложений у выходов горячих источников и фумарол. Значительные количества содержатся в некоторых минеральных водах, а также в составе минерала сассолина. Промышленные месторождения связаны главным образом с борсодержащими рудами — прежде всего с минералами группы боратов, такими как бура, кернит и колеманит.

Промышленное получение основано на переработке природных боратов. Наиболее распространённый способ — обработка боратов сильными кислотами, чаще всего серной, с последующей кристаллизацией продукта из горячего раствора. Другой метод заключается в разложении боратов под действием диоксида серы. Полученную кислоту очищают перекристаллизацией.

Мировое производство сосредоточено в странах, располагающих крупными запасами боратов. Крупнейшими источниками сырья традиционно являются месторождения Турции и США, а также ряд месторождений в Южной Америке и Азии.

¶Применение

Борная кислота находит применение в самых разных отраслях, что связано с её доступностью, слабой токсичностью для человека в малых дозах и антисептическими свойствами.

¶Медицина и гигиена

В медицине вещество используется как антисептик наружного применения. Спиртовые растворы применяются для обработки кожи при некоторых воспалительных процессах, а водные — для полосканий. Ранее растворы борной кислоты широко использовались для промывания глаз, однако впоследствии такая практика была существенно ограничена из-за риска токсического действия при попадании в кровоток.

¶Промышленность и техника

В промышленности соединение служит сырьём для получения других борсодержащих продуктов, включая борный ангидрид и различные бораты. Оно применяется в производстве стекла и оптических стёкол, в частности термостойких и боросиликатных стёкол, а также в металлургии, где используется как флюс и компонент защитных покрытий при сварке. В гальванотехнике растворы применяются в составе электролитов.

¶Сельское хозяйство и быт

В сельском хозяйстве борная кислота используется как микроудобрение: бор относится к необходимым для растений микроэлементам и влияет на формирование завязей и развитие плодов. Передозировка при этом опасна, поэтому дозировки строго регламентируются. В быту вещество применяется как инсектицид против тараканов и муравьёв, а также как консервант в некоторых технических целях.

¶Биологическое действие и токсичность

Бор и его соединения относятся к микроэлементам, присутствующим в живых организмах в ничтожных количествах. Биологическая роль бора у растений изучена достаточно хорошо: он участвует в формировании клеточных стенок и транспорте углеводов. У животных и человека выраженной физиологической потребности в боре не установлено.

Борная кислота обладает умеренной токсичностью. При наружном применении на неповреждённую кожу она относительно безопасна, однако способна всасываться через повреждённые участки и слизистые оболочки. Попадание внутрь в значительных количествах вызывает отравление, симптомы которого включают тошноту, рвоту, расстройства пищеварения, поражение кожи и нарушения работы центральной нервной системы. Особенно чувствительны к веществу младенцы и маленькие дети, поэтому использование борной кислоты в детской практике ограничено или запрещено в ряде стран.

При работе с порошком и концентрированными растворами рекомендуется избегать вдыхания пыли и попадания в глаза. Вещество не относится к легковоспламеняющимся, но при нагревании разлагается с выделением паров воды и образованием оксида бора.

¶Правовое регулирование

В ряде государств оборот борной кислоты и борсодержащих средств регулируется. Ограничения касаются прежде всего применения в косметике и средствах для детей, а также концентраций в бытовых инсектицидах. В Европейском союзе соединения бора включены в перечень веществ, требующих особой маркировки и ограничений по концентрации в потребительских товарах. В Российской Федерации борная кислота допущена к применению в медицинских и технических целях при соблюдении установленных норм.

¶Историческая справка

Борная кислота была известна ещё в древности в виде природных соединений, применявшихся для обработки металлов и в быту. В свободном виде её выделили в XVIII веке, тогда же были установлены её кислотные свойства и связь с бором как химическим элементом. Позднее, в XIX–XX веках, соединение получило широкое промышленное значение, а развитие технологии боросиликатного стекла сделало его одним из ключевых продуктов химической отрасли.