Borova kislina ali vodikov borat () je šibka kislina s formulo , ki se včasih piše tudi kot . Je brezbarvna kristalinična trdnina ali prah, ki se dobro topi v vodi. Uporablja se kot antiseptik, insekticid, zaviralec gorenja, absorbent nevtronov in osnova za druge borove spojine. V naravi se pojavlja kot mineral sasolit.
Nahajališča Naravna nahajališča borove kisline ali sasolita so v nekaterih vulkanskih okoljih, na primer pri vasi Sasso Pisano v italijanski pokrajini Toskani, po kateri je mineral dobil ime, na Eolskih otokih in ameriški zvezni državi Nevadi. Na teh nahajališčih uhaja iz razpok v tleh, pomešana z vodno paro. V naravi se nahajajo tudi drugi minerali: boraks, boracit, boronatrokalcit in kolemanit. Borova kislina in njene soli so tudi v morski vodi, rastlinah in skoraj vseh vrstah sadja.A.H. Allen, A.R. Tankard (1904). The Determination of Boric Acid in Cider, Fruits, etc.. Analyst 29 (oktober): 301–304. doi: 10.1039/an9042900301.
Borova kislina je prvi pripravil Wilhelm Homberg (1652-1715) iz boraksa in mineralnih kislin leta 1702. Kislina je po njem dobila ime sal sedativum Hombergi - pomirjevalna Hombergova sol. Borate, vključno z borovo kislino, so v resnici uporabljali že stari Grki za čiščenje, konzerviranje hrane in druge namene.
Priprava Borovo kislino se lahko pripravi iz boraksa (natrijev tetraborat dekahidrat) z mineralnimi kislinami, na primer s klorovodikovo kislino:
Nastaja tudi s hidrolizo borovih trihalidov in diborana:C.E. Housecroft, A.G. Sharpe (2008). Chapter 13: The Group 13 Elements. Inorganic Chemistry (3. izdaja). Pearson. str. 340. ISBN 978-0-13-175553-6.
; (X = Cl, Br, I)
Lastnosti Topna je v vreli vodi. S segrevanjem nad 170 °C odcepi vodo in preide v metaborovo kislino ():
Metaborova kislina je bela snov s kubičnimi kristali, ki je samo rahlo topna v vodi. Tali se pri 236 °C, pri temperaturi nad 300 °C pa odcepi še eno vodo in se pretvori v tetraborovo ali piroborovo kislino ():
Naziv borova kislina se pogosto uporablja za vse tri oblike kisline. Pri nadaljnjem segrevanju nastane borov trioksid :
Kislost borove kisline v vodnih raztopinah se razlaga na več protislovnih načinov. Ramanska spektroskopija zelo alkalnih raztopin borove kisline je pokazala prisotnost iona ,W.L. Jolly (1984). Modern Inorganic Chemistry. McGraw-Hill. Str. 198. iz česar nekateri sklepajo, da kislost nastane izključno z odcepljanja ionov iz vode:C.E. Housecroft, A.G. Sharpe (2005). Inorganic Chemistry. 2. izdaja. Pearson Prentice-Hall. str. 314–315. Comprehensive Chemistry for JEE Advanced 2014. Str. 15.5.Boric acid. ; K = 7,3x10−10; pK = 9,14)
ali natančneje za vodno raztopino:
kar bi se lahko bolje razložilo z Lewisovo kot z Brønsted-Lowryjevo kislostjo.
Drugi viriJ.P. Pereligin, D.J. Histjakov (2006). http://link.springer.com/article/10.1134/S1070427206120305?no-access=true Boric acid. Russian Journal of Applied Chemistry 79 (12): 2041–2042. doi: 10.1134/S1070427206120305. ISSN 1070-4272. Pridobljeno 29. avgusta 2013. trdijo, da je borova kislina troprotonska Brønsted-Lowrijeva kislina, ki disociira v treh stopnjah:
(Ka1 = 5,8x10−10; pKa1 = 9,24) (Ka2 = 4x10−13; pKa2 = 12,4) (Ka3 = 4x10−14; pKa3 = 13,3)
Ker je vrednost Ka1 primerljiva s tisto v reakciji z ioni , sta koncentraciji in podobni.
Poliboratni anioni nastanejo pri pH 7-10, če je koncentracija višja od približno 0,025 mol/L. Najbolj poznan je tetraboratni ion, ki se nahaja v mineralu boraksu:
Borova kislina pomembno pripomore k absorpciji nizkofrekvenčnega zvoka v morski vodi.Underlying Physics and Mechanisms for the Absorption of Sound in Seawater. National Physical Laboratory. Pridobljeno 21. aprila 2008.
Reakcije Z večvalentnimi alkoholi kot sta glicerol in manitol njena kislost naraste. Z manitolom se pK zmanjša na 5,15, kar je posledica tvorbe kelatov, . To lastnost se izkorišča v analizni kemiji.N.N. Greenwood, A. Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements. 2. izdaja. Butterworth-Heinemann. ISBN 0080379419.
V brezvodni žveplovi kislini se raztaplja in tvori močno kislino:
Z alkoholi tvori boratne estre B(OR)3, v katerih je R alkil ali aril. V reakciji zmesi morajo biti prisotne snovi, ki vežejo nastalo vodo, na primer koncentrirana žveplova kislina.H.C. Brown, E.J. Mead, C.J. Shoaf (1956). Convenient Procedures for the Preparation of Alkyl Borate Esters. J. Am. Chem. Soc 78 (15): 3613–3614. doi: 10.1021/ja01596a015.
Kristalna struktura Kristalinična borova kislina je zgrajena iz slojev molekul B(OH)3, ki so med seboj povezane z vodikovimi vezmi. Dolžina vezi B-O je dolga 136 pm, vezi O-H 97 pm, dolžina dodikovih vezi pa 272pm. Razdalja med dvema sosednjima slojema je 318 pm. 200px250pxOsnovna celica kristala borove kislineVodikove vezi (prekinjene črte) omogočajo molekulam borove kisline,da v kristalu tvorijo vzporedne sloje
Toksičnost Akutna oralna toksičnost (LD50), ugotovljena na podganah, je 2660 mg/kg telesne mase.Boric acid MSDS . Science Lab.com. Pridobljeno 20. decembra 2014. V 13. izdaji Merckovega indeksa je LD50 za podgano 5140 mg/kg, za odraslega človeka pa 5–20 g/kg telesne mase. Za primerjavo: LD50 kuhinjske soli za podgane je 3,75 g/kg. Podatek je zelo zavajajoč, ker je znano, da so ljudje umrli že zaradi mnogo manjših odmerkov. Po podatkih v ameriškem Registru za strupene snovi in bolezni (ATSDR) je minimalni smrtni odmerek je za dojenčke 2–3 g, za otroke 5–6 g in za odrasle 15–20 g.Boron. Relevance to Public Health. Pridobljeno 20. decembra 2014.
Bolj nevarna kot zaužitje je lahko dolgotrajna izpostavljenost borovi kislini, ki povzroča poškodbe in sčasoma okvaro ledvic. Zgleda, da kislina ni rakotvorna. Študije na psih so pokazale, da pri izpostavljenosti 32 mg/kg telesne mase na dan v trajanju 90 dni povzroča atrofijo mod. Ta raven je precej nižja od LD50.Report of the Food Quality Protection Act (FQPA) Tolerance Reassessment Eligibility Decision (TRED) for Boric Acid/Sodium Borate Salts . Office of Prevention, Pesticides and Toxic Substances (2006). United States Environmental Protection Agency. Pridobljeno 21. aprila 2008.
Po podatkih iz baze podatkov IUCLID Dataset, ki jih je objavila Evropska komisija, povzročajo visoki odmerki borove kisline razvojne motnje zarodka in plodu in teratogenost pri podganah, kuncih in miših. Povzročajo tudi srčno-žilne okvare, spremembe okostja in blage poškodbe ledvic.Evropski urad za kemikalije (ECB). Boric Acid IUCLID Dataset. Evropska komisija. Evropska komisije je zato avgusta 2008 v svoji direktivi 67/548/EGS razglasila borovo kislino za reprotoksično (kategorija 2) in uvedla R-stavka R60 (lahko škoduje plodnosti) in R61 (lahko škoduje nerojenemu otroku).Boric acid MSDS . 11. februar 2008. Pridobljeno 24. septembra 2009.Y. Ishii, N. Fujizuka, T. Takahashi, K. Shimizu, A. Tuchida, S. Yano, T. Naruse, T. Chishiro (1993). A Fatal Case of Acute Boric Acid Poisoning. Clinical Toxicology 31 (2): 345–352. doi: 10.3109/15563659309000402. PMID 8492348.A. Restuccio, M.E. Mortensen, M.T. Kelley (1992). Fatal Ingestion of Boric Acid in an Adult. American Journal of Emergency Medicine 10 (6): 545–547. doi: 10.1016/0735-6757(92)90180-6. PMID 1388380.J.E. Duldner (30. januar 2009). Boric Acid Poisoning. A.D.A.M. Medical Encyclopedia. MedLine Plus.NSW Food Authority. Borax and Boric Acid . Australia: New South Wales Government. Pridobljeno 24. septembra 2009.
Uporaba Medicina Borova kislina se uporablja kot antiseptik za manjše opekline ali vreznine in sestavina mazil. V zelo razredčeni vodni raztopini se uporablja za izpiranje oči. Razredčeno borovo kislino se lahko uporabi kot vaginalno prho za zdravljenje bakterijske vaginoze zaradi čezmerne alkalnosti,P. Abercrombie (2010). Vaginitis. Integrative Women's Health. New York, NY: Oxford University Press. str. 192. ISBN 978-0-19-537881-8. kakor tudi kandidioze, ki jo povzročajo glivice iz rodu Candida.T.J. Walsh, D.M. Dixon (1996). Deep Mycoses. Baron's Medical Microbiology (4. izdaja). University of Texas Medical Branch at Galveston. ISBN 0-9631172-1-1.C. Iavazzo, I.D. Gkegkes ID, I.M. Zarkada, M.E. Falagas (avgust 2011). Boric acid for recurrent vulvovaginal candidiasis: the clinical evidence. J Womens Health (Larchmt) 20 (8): 1245–55. doi: 10.1089/jwh.2010.2708. PMID 21774671. Kot antibakterijska spojina se lahko uporabi tudi za zdravljenje aken. Z uprašeno borovo kislino, ki se nasuje v nogavice, se zdravi dermatofitijo stopala, glivično okužbo stopala in prstov, ki jo najpogosteje povzročata dermatofita Trichophyton rubrum in Trichophyton mentagrophytes var. interdigitale.T. Orešič Barač. Najpogostejše mikoze kože in nohtov pri mladostnikih in odraslih – epidemiologija in klinična slika. Farm vest 2014; 65: 87–92. V raztopini v etanolu se lahko uporablja za zdravljenje nekaterih vrst vnetja zunanjega ušesa pri ljudeh in živalih.
Raztopine borove kisline za izpiranje oči ali poškodovane kože, so strupene, predvsem za dojenčke, še posebej po večkratni uporabi. Toksičnost je posledica njenega počasnega izločanja.S.C. Harvey (1980). Antiseptics and Disinfectants; Fungicides; Ectoparasiticides. Goodman and Gillman's: The Pharmacological Basis of Therapeutics (6. izdaja). Str. 971. ISBN 978-0-02-344720-4.
Insekticid Borova kislina je bila v Združenih državah Amerike prvi registrirani insekticid (1948) za zatiranje ščurkov, termitov, ognjenih mravelj, bolh, srebrnih ribic in mnogo drugih žuželk. Pripravki za zatiranje ščurkov in mravelj v gospodinjstvih so praviloma varni.Office of Prevention, Pesticides and Toxic Substances (1993). R.E.D. Facts: Boric Acid. United States Environmental Protection Agency. Pridobljeno 21. aprila 2008. Po zaužitju delujejo na presnovo insektov, kot suh prah pa kot abrazivi za njihove zunanje skelete.
Konzervans Insekticidi hkrati delujejo kot sredstvo za preprečevanje in uničevanje obstoječe mokre in suhe gnilobe lesa. Borova kislina se lahko uporablja tudi skupaj z etilen glikolom za obdelavo površine lesa proti napadom gliv in insektov. Koncentrirani preparati se lahko uporabijo tudi za preprečevanje nastajanja sluzi in rasti gliv in alg v morskih okoljih.
Pufer pH sličica|alt=Distribution between boric acid and borate ion versus pH assuming pKa = 9.0 (e.g. salt-water swimming pool)|Pri pH pod 9 v raztopini prevladuje borova kislina sličica|alt=Buffer capacity of the boric acid - borate system versus pH assuming pKa = 9.0 (e.g. salt-water swimming pool)|Puferska kapaciteta borove kisline je največja pri pH = 9
Borova kislina v ravnotežju s svojo konjugirano bazo boratnim ionom pri koncentracijah 50-100 ppm borovih ekvivalentov se uporablja kot primarni ali dodatni pufer v kopalnih bazenih. Je šibka kislina s pKa 9,24 (čista voda, 25 °C). Pri tem pH je pufranje najmočnejše, ker imata prosta kislina in boratni ion enaki koncentraciji. V bazenih in morski vodi je njen pKa znatno nižji zaradi interakcij z različnimi drugimi molekulami. V bazenih z morsko vodo je okoli 9,0. Ne glede na to, katero topno borovo sol se doda v bazensko vodo, bo v sprejemljivih mejah pH v pufru prevladovala borova kislina, kar je razvidno iz prvega grafa. Sistem borova kislina/boratni ion je zato uporaben kot primarni puferski sistem (in zamenjava za bikarbonatni sistem s pKa1 = 6,0 in pKa2 = 9,4) v značilnih pogojih v bazenih z morsko vodo, v katerih poskušajo generatorji klora dvigniti pH iz delovnega območja 7,5-8,2. Puferska kapaciteta je večja proti dvigovanju pH (proti pKa okrog 9,0), kar je razvidno iz drugega grafa. Borova kislina v tem koncentracijskem območju ne povzroči nobenega padca koncentracije proste HOCl, ki je potrebna za higieno bazenov, lahko pa neznatno poveča fotozaščitne vplive cianurske kisline in deluje antikorozivno.R.G. Birch (2013).Boric Acid as a Swimming Pool Buffer . Pridobljeno 30. novembra 2013.
Mazivo