Acid Boric

Acid boric là một axit yếu của bo, thường được dùng làm chất sát trùng, thuốc trừ sâu, chữa lửa, dùng trong các nhà máy hạt nhân để khống chế tốc độ phân hạch của urani, và là chất ban đầu để chế ra các hợp chất hóa học khác. Nó tồn tại ở dạng các tinh thể không màu hoặc bột màu trắng và có thể hòa tan trong nước. Công thức hóa học của nó là H3BO3, đôi khi viết là B(OH)3. Khi ở dạng khoáng vật, nó được gọi là sassolit.

Phân bố

Axit tự dạng tự do được tìm thấy trong các vùng có núi lửa nhất định như ở Tuscany, quần đảo Lipari và Nevada, trộn lẫn với hơi nước trong các khe nứt trong đất; nó cũng được tìm thấy ở dạng thành phần cấu tạo trong một số khoáng vật (borax, boracit, boronatrocaicit và colemanit). Acid boric và các muối của nó cũng được ghi nhận trong nước biển. Nó cũng tồn tại trong thực vật và đặc biệt là trong hầu hết trái cây.

Acid boric được Wilhelm Homberg (1652–1715) điều chế lần đầu tiên từ borax, từ phản ứng của các axit vô cơ, và được đặt theo tên sal sedativum Hombergi (“muối giảm đau của Homberg”). Tuy nhiên, các borat, bao gồm cả axit boric, đã được sử dụng vào thời kỳ Ai Cập cổ đại để lau chùi, bảo quản thực phẩm, và các ứng dụng khác.

Điều chế

Acid boric có thể được điều chế khi cho borax (natri tetraborat decahydrat) phản ứng với axit vô cơ, như Acid clohidric:

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

Tính chất

Acid boric có thể tan trong nước sôi. Khi nung trên 170 °C, nó tách nước tạo thành axit metaboric (HBO2):

    H3BO3 → HBO2 + H2O

Axit metaboric là chất rắn kết tinh theo hệ lập phương, có màu trắng và chỉ hòa tan ít trong nước. Axit boric nóng chảy ở 236 °C, và khi nung trên 300 °C nó tiếp tục tách nước tạo thành axit tetraboric hay axit pyroboric (H2B4O7):

    4 HBO2 → H2B4O7 + H2O

Thuật ngữ axit boric đôi khi cũng được dùng để chỉ các hợp chất này. Nếu tiếp tục tách nước, nó sẽ tạo ra boron trioxit.

    H2B4O7 → 2 B2O3 + H2O

Axit boric không phân ly trong dung môi gốc nước như axit Brønsted, nhưng là một axit Lewis phản ứng với các phân tử nước để tạo thành ion tetrahydroxyborat, và được quan sát dưới quang phổ Raman:

    B(OH)3 + H2O cân bằng với B(OH)−4 + H+ (Ka = 5.8×10−10 mol/l; pKa = 9.24)

Các anion polyborat được tạo ra tạo thành dung dịch có pH 7–10 nếu nồng độ bo lớn hơn 0,025 mol/L. Ion phổ biến nhất là tetraborat được tìm thấy trong borax khoáng:

    4 B(OH)−4 + 2 H+ cân bằng với B4O2−7 + 9 H2O

Axit boric có vai trò quan trọng trong việc hấp thụ các sóng âm tần số thấp trong nước biển.

Cấu trúc tinh thể

Axit boric tinh thể bao gồm các lớp phân tử B(OH)3 liên kết với nhau bởi liên kiết hydro. Khoảng cách giữa hai lớp cạnh nhau là 318 pm.