Kwas borowy

Kwas borowy (łac. acidum boricum), H
3BO
3, pot. kwas borny – nieorganiczny związek chemiczny, słaby kwas występujący w przyrodzie jako minerał sassolin. Sole i estry kwasu borowego to borany^[a].

Kwas borowy

Nazewnictwo Nomenklatura systematyczna (IUPAC) podst. trihydroksyboran addyt. trihydroksydobor wodor. triwodoro(trioksydoboran) Inne nazwy i oznaczenia półsyst. kwas borowy Stocka kwas borowy(III) farm. łac. acidum boricum[1] inne kwas ortoborowy, zwycz. kwas borny, kwas trioksoborowy (dawna nazwa systematyczna IUPAC), E284
Ogólne informacje
Wzór sumaryczny	H3BO3
Inne wzory	B(OH)3, BH3O3
Masa molowa	61,83 g/mol
Wygląd	bezbarwne kryształy[2] lub biały krystaliczny proszek[1]
Identyfikacja
Numer CAS	10043-35-3
PubChem	7628
DrugBank	DB11326
SMILES B(O)(O)O
InChI InChI=1S/BH3O3/c2-1(3)4/h2-4H InChIKey KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N
Właściwości Gęstość 1,5 g/cm³[3]; ciało stałe Rozpuszczalność w wodzie rozpuszczalny (maksymalne stężenie 5,46%)[4] w innych rozpuszczalnikach rozpuszczalny w etanolu (94,4 g/l), pirydynie (ok. 70 g/l) i dioksanie (ok. 15 g/l)[4] Temperatura topnienia 168–171 °C (przy szybkim ogrzewaniu w układzie zamkniętym)[5] Temperatura rozkładu 100–130 °C (dehydratacja do kwasu metaborowego)[5] Kwasowość (pKa) 9,3[4]
Niebezpieczeństwa Karta charakterystyki: dane zewnętrzne firmy Sigma-Aldrich [dostęp 2024-09-02] Globalnie zharmonizowany system klasyfikacji i oznakowania chemikaliów Na podstawie podanego źródła[5] Niebezpieczeństwo Zwroty H H360FD Zwroty P P201, P304+P340, P308+P313 NFPA 704 Na podstawie podanego źródła[6] 0 2 1   Temperatura zapłonu niepalny Numer RTECS ED4550000 Dawka śmiertelna LD50 2660 mg/kg (szczur, drogą pokarmową)[5]
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą stanu standardowego (25 °C, 1000 hPa)
Farmakokinetyka Działanie słabe przeciwbakteryjne

Kwas borowy został po raz pierwszy otrzymany z boraksu przez Wilhelma Homberga (1652–1715), stąd znany był później jako sal sedativum Hombergi („sól uspokajająca Homberga”). Obecność kwasu borowego lub jego soli stwierdzono w soli morskiej i roślinach (szczególnie w owocach).

Właściwości chemiczne i fizyczne

Kwas borowy można otrzymać w reakcji gorącego roztworu boraksu z mocnymi kwasami; po ochłodzeniu wytrąca się z roztworu. Jest nietrwały termicznie, w temperaturze powyżej 100 °C oddaje część wody i przechodzi w kwas metaborowy^[9]:

H
3BO
3 ⇌ HBO
2 + H
2O

Stosunkowo słabo rozpuszcza się w wodzie (w temperaturze 20 °C stężenie maksymalne wynosi 4,7%). Rozpuszczalność rośnie wraz z temperaturą, do 27,5% w 100 °C. W roztworach wodnych ulega dysocjacji, będąc równocześnie akceptorem jonów wodorotlenowych^[4]:

B(OH)
3 + 2H
2O ⇌ B(OH)−
4 + H
3O+

Jest bardzo słabym kwasem (pK_a = 9,23 w 25 °C). Odczyn jego roztworów zmienia się znacząco ze stężeniem, od pH = 6,1 dla c = 0,1% do 3,7 dla roztworu nasyconego, tj. 4,7% (20 °C). Jest to wynikiem powstawania tri- i tetramerów przy większych stężeniach (jony H
4B
3O−
7 i H
4B
4O−
9)^[4].

Rozpuszcza się w polarnych rozpuszczalnikach organicznych, takich jak alkohole, pirydyna i dioksan^[4]. Podobnie jak inne związki boru, barwi płomień na kolor zielony.

Jest substancją umiarkowanie toksyczną^[5].

Zastosowania

Kwas borowy jest stosowany m.in. jako składnik nawozów, środek do impregnacji drewna, składnik do produkcji szkła borowego i farb, a także w garbarstwie^[10][11]. Jest wykorzystywany również jako konserwant (E284).

Kwas borowy jest związkiem dostępnym, niedrogim i stosunkowo mało toksycznym, przez co znalazł zastosowanie jako „zielony” katalizator szeregu reakcji chemicznych (patrz: zielona chemia).

Np. w obecności 10% mol kwasu borowego aminy w roztworach wodnych ulegają addycji do aktywnych związków nienasyconych (reakcja aza-Michaela) z wydajnościami 70 – 95%^[12]:

Z kolei acetylooctan etylu w obecności 10%mol kwasu borowego ulega wydajnej transestryfikacji z szeregiem alkoholi o zróżnicowanych strukturach, np. z alkoholem benzylowym^[13]:

Opisano także zastosowanie kwasu borowego jako katalizatora w reakcjach kwasów karboksylowych z aminami i alkoholami z utworzeniem odpowiednio amidów^[14]:

i estrów^[15]:

Przypuszcza się, że pierwszym etapem reakcji jest utworzenie przez kwas borowy i kwas organiczny mieszanego bezwodnika, który następnie działa jako czynnik acylujący^[14]:

Zastosowania medyczne

Rozcieńczony roztwór kwasu borowego jest środkiem dezynfekującym. W laboratoriach jest stosowany jako środek neutralizujący do przemywania skóry po oblaniu ługami. Środek złuszczający i ściągający. W mieszaninie z talkiem jest składnikiem zasypki do stóp zwalczającej przykry zapach i nadmierne pocenie (nazwa handlowa Antypot). Jest również składnikiem farmakopealnej maści bornej oraz oficynalnej maści do nosa Boromenthol.

Kwas borny stosunkowo łatwo wchłania się z uszkodzonego naskórka lub błony śluzowej, podczas gdy wydalanie z organizmu jest bardzo wolne. Skutkiem tego jest gromadzenie się preparatu w wątrobie oraz układzie nerwowym. Długotrwałe stosowanie kwasu borowego może prowadzić także do uszkodzenia nerek.

Uwagi

1. Według polskiej nomenklatury opartej na zaleceniach IUPAC z 1990 r., nazwa „borany” (ang. boranes) jest nazwą systematyczną borowodorów (BH
   3, B
   2H
   6 itd.) oraz akceptowaną nazwą zwyczajową pochodnych kwasu borowego (ang. borates), których polska nazwa systematyczna brzmiała wówczas „oksoborany”^[7] (ang. oxoborates). Według nowszej nomenklatury IUPAC z 2005 r., która nie ma oficjalnego polskiego odpowiednika, ang. nazwa zwyczajowa borates (pol. „borany”) jest nadal akceptowana, natomiast nazwa systematyczna brzmi trioxidoborates^[8] (pol. „trioksydoborany”).