Борная кислота: масса, моль и молярная масса¶

Борная кислота — слабая неорганическая кислота состава H₃BO₃, природный минерал сассолин, широко применяемый в медицине, промышленности и лабораторной практике. Один грамм борной кислоты соответствует примерно 0,0161 моля, то есть около 9,7 × 10²¹ молекул. Чтобы перевести массу вещества в моли, используется формула n = m / M, где m — масса, а M — молярная масса.

¶Молярная масса и расчёт

Молярная масса борной кислоты H₃BO₃ вычисляется по атомным массам входящих элементов:

Таким образом, M(H₃BO₃) ≈ 61,83 г/моль. Отсюда:

• 1 г борной кислоты = 1 / 61,83 ≈ 0,01617 моль;
• 1 моль (61,83 г) содержит 6,022 × 10²³ молекул (число Авогадро);
• 1 г содержит 0,01617 × 6,022 × 10²³ ≈ 9,74 × 10²¹ молекул.

Практический вывод: чтобы отмерить один моль борной кислоты, необходимо взвесить около 61,8 грамма вещества.

¶Физические свойства

Борная кислота при нормальных условиях представляет собой белые блестящие чешуйки или кристаллический порошок без запаха. Характеристики:

• температура плавления — 170,9 °C (с разложением);
• плотность — 1,435 г/см³;
• растворимость в воде при 20 °C — около 5,7 г на 100 мл, при 100 °C — около 27,6 г на 100 мл;
• растворимость в этаноле и глицерине значительно выше, чем в воде.

Водные растворы борной кислоты имеют слабокислую реакцию (pH насыщенного раствора около 5,1) и обладают антисептическим действием.

¶Химические свойства

Борная кислота — одноосновная кислота Льюиса: в растворе она принимает гидроксид-ион, образуя тетрагидроксоборат-ион [B(OH)₄]⁻, а не отдаёт протон напрямую:

H₃BO₃ + H₂O ⇌ [B(OH)₄]⁻ + H⁺

При нагревании выше 170 °C происходит дегидратация с образованием метаборной кислоты HBO₂, далее тетраборной H₂B₄O₇ и, при сильном прокаливании, борного ангидрида B₂O₃.

С сильными кислотами борная кислота не образует солей в обычных условиях, однако в присутствии полигидроксильных соединений (глицерин, маннит, сорбит) её кислотные свойства усиливаются — этот эффект применяется при титровании.

¶Получение

Основной промышленный способ получения — обработка боратов (например, буры Na₂B₄O₇·10H₂O) минеральными кислотами:

Na₂B₄O₇ + H₂SO₄ + 5H₂O → 4H₃BO₃ + Na₂SO₄

В России борная кислота производится на предприятиях, перерабатывающих борсодержащее сырьё; крупнейшие месторождения боратов в стране расположены в Республике Дагестан (Тырныаузское месторождение).

¶Применение

• Медицина — 2 % раствор используется как антисептик для промывания слизистых оболочек, 3 % — при конъюнктивитах; входит в состав присыпок и мазей. Внутрь и для инъекций не применяется из-за токсичности.
• Стекольная промышленность — компонент боросиликатного стекла (марки «Пирекс»), придающего изделиям термостойкость.
• Ядерная энергетика — изотоп ¹⁰B обладает высоким сечением захвата нейтронов, поэтому соединения бора применяются в системах регулирования и защиты реакторов.
• Химический синтез — катализатор, компонент буферных растворов, реагент для получения других борсодержащих соединений.
• Бытовая химия — инсектицид (борная кислота и бура против тараканов и муравьёв).

¶Токсичность

Борная кислота относится к веществам 3 класса опасности (умеренно опасные). Смертельная доза для взрослого человека при приёме внутрь оценивается в 15–20 граммов, для ребёнка — значительно меньше. Симптомы отравления: тошнота, рвота, диарея, кожная сыпь, в тяжёлых случаях — почечная недостаточность. В Российской Федерации с 1987 года применение борной кислоты в качестве консерванта в пищевой промышленности запрещено.

Источники:

• Глинка Н. Л. «Общая химия»
• Хомченко Г. П. «Химия для поступающих в вузы»
• Справочник «Химия» под редакцией Рудзитиса Г. Е., Фельдмана Ф. Г.
• Периодическая таблица химических элементов Д. И. Менделеева (данные по атомным массам IUPAC)