Kwas borowy - Polski Serwis Naukowy

Kwas borowy (kwas borny, E284), H3BO3 – nieorganiczny związek chemiczny, słaby kwas występujący w przyrodzie jako minerał sassolin. Sole kwasu borowego to borany (ortoborany).

Kwas borowy został po raz pierwszy wyizolowany 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 jest nietrwały termicznie, w temperaturze powyżej 130 °C oddaje część wody i przechodzi w kwas metaborowy:

Borowodory, borany to nieorganiczne związki chemiczne złożone z wodoru i boru. Monomeryczny BH3 znany jest w postaci kompleksów ze związkami nukleofilowymi (np. z pirydyną, C6H5N:BH3), a w stanie wolnym dimeryzuje. Dwa najprostsze stabilne borany są gazami (B2H6 i B4H10), cięższe cieczami np. (B5H9, B5H11, B6H10, B6H12), a B10H14 (dekaboran) jest ciałem stałym.

Addycja (przyłączanie) - rodzaj reakcji chemicznej, polegającej na przyłączeniu jednej cząsteczki do drugiej w wyniku czego powstaje tylko jeden produkt, bez żadnych produktów ubocznych. W chemii organicznej addycja przebiega zwykle z rozerwaniem wiązania wielokrotnego węgiel-węgiel lub węgiel-heteroatom. Istnieją jednak proste reakcje addycji, które zachodzą bez zrywania wiązań wielokrotnych takie jak np: rekombinacja rodników.

H3BO3 ⇌ HBO2 + H2O

Jest bardzo słabym kwasem (pKa = 9,24). W roztworach wodnych nie ulega dysocjacji, lecz jest akceptorem jonów wodorotlenowych (czyli kwasem Lewisa, a nie kwasem Brønsteda): B(OH)3 + H2O ⇌ B(OH)4 + H

Stosunkowo słabo rozpuszcza się w wodzie (w temp. 20 °C ok. 5 g na 100 cm³ wody). Podobnie jak inne związki boru, barwi płomień na kolor zielony.

Jest substancją trującą.

Zasady – jedna z podstawowych obok kwasów i soli grup związków chemicznych. Wodne roztwory silnych zasad nieorganicznych są nazywane ługami (np. ług sodowy). Istnieją trzy różne definicje tej grupy związków:

Teoria Brønsteda (Także teoria Brondsteta-Lowriego, teoria kwasów i zasad Brønsteda) - sformułowana przez Johannesa Brønsteda w 1923 teoria, w myśl której kwasem jest substancja mogąca odłączać ze swojej cząsteczki jony wodoru (protony), natomiast zasadą substancja, która protony przyłącza. Stąd kwas jest donorem protonu (protonodonorem), a zasada akceptorem protonu (protonoakceptorem). Kwas po odłączeniu protonu przechodzi w sprzężoną zasadę, tak samo zasada pobierając proton przechodzi w sprzężony kwas:

Zastosowania

Jest stosowany do wyrobu farb i emalii, a także szkła borowego.

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%:

Kwas metaborowy – nieorganiczny związek chemiczny o wzorze sumarycznym HBO2, który powstaje wskutek ogrzania kwasu ortoborowego do 170 stopni Celsjusza. Z postaci gazowej, w której jest otrzymywany, polimeryzuje do długich łańcuchów podczas ochładzania i pod taką postacią stosuje się go w kosmetologii jako środek przeciwzapalny.

Teoria kwasów i zasad Lewisa - teoria określająca właściwości kwasowe i zasadowe substancji chemicznej na podstawie jej zdolności akceptorowo-donorowych. Kwas Lewisa to związek chemiczny (oznaczany zazwyczaj symbolem "A"), który może przyjąć parę elektronową od zasady Lewisa ("B"), będącej donorem pary elektronowej. W ten sposób powstaje tzw. addukt AB:

Katalizowana kwasem borowym reakcja aza-Michaela

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

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

i estrów:

Acetylooctan etylu (CH3COCH2COOC2H5) – organiczny związek chemiczny ester etylowy kwasu acetylooctowego, stosowany jako rozpuszczalnik i reagent w chemii organicznej, a także jako związek zapachowy.

Alkohol benzylowy (nazwa systematyczna: fenylometanol, dawniej zwany fenylokarbinolem), C6H5CH2OH – organiczny związek chemiczny z grupy alkoholi aromatycznych.

Katalizowana kwasem borowym synteza estru

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

Zastosowania medyczne

3% roztwór wodny kwasu bornego stosowany jest do przemywania skóry w stanach zapalnych. 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).

Minerał (fr. minéral, od celt. mina – kopalnia) – pierwiastek lub związek chemiczny będący normalnie ciałem krystalicznym, którego struktura ukształtowała się w wyniku procesów geologicznych. Do minerałów zalicza się także:

Akceptor - w chemii to cząsteczka, pojedynczy atom lub jon, który przyjmuje elektron, proton, grupę funkcyjną lub określony jon od innych cząsteczek w trakcie reakcji chemicznej. Cząsteczki dostarczające (przeciwne akceptorowym) nazywane są donorami.

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.

Jon wodorotlenkowy (jon hydroksylowy), OH- – jednowartościowy anion (jon jednoujemny) zbudowany z dwóch atomów, tlenu i wodoru. Jon wodorotlenkowy wraz z jonem hydroniowym (oksoniowym) stanowi produkt autodysocjacji wody:

PubChem jest bazą danych związków chemicznych zarządzaną przez National Center for Biotechnology Information (NCBI). który jest częścią National Library of Medicine, który z kolei jest instytucją podległą United States National Institutes of Health (NIH). Baza powstała w 2004 r., a jej głównym celem jest przyspieszenie badań nad lekami poprzez obniżenie kosztów dostępu do informacji.

Przypisy

↑ Podręczny słownik chemiczny. Romuald Hassa, Janusz Mrzigod, Janusz Nowakowski (redaktorzy). Wyd. I. Katowice: Videograf II, 2004, s. 209. ISBN 83-71-83-240-0.
Kwas borowy – podsumowanie (ang.). PubChem Public Chemical Database.
Nazwę "borany" stosuje się także dla borowodorów.
MSDS kwasu borowego (ang.). Merck Chemicals. [dostęp 2010-05-11].
kwas borowy (ang. • niem.) w bazie IFA GESTIS. Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (IFA). [dostęp 2010-05-11].
Mihir K. Chaudhuri, Sahid Hussain, M. Lakshmi Kantam, B. Neelimab. Boric acid: a novel and safe catalyst for aza-Michael reactions in water. „Tetrahedron Letters”, s. 8329–8331, 2005. doi:10.1016/j.tetlet.2005.09.167.
G.C.M. Kondaiah, L. Amarnath Reddy, K. Srihari Babu, V.M. Gurav, K.G. Huge, R. Bandichhor, P. Pratap Reddy, A. Bhattacharya, R. Vijaya Anand. Boric acid: an efficient and environmentally benign catalyst for transesterification of ethyl acetoacetate. „Tetrahedron Letters”, s. 106–109, 2008. doi:10.1016/j.tetlet.2007.11.008.
↑ Pingwah Tang. Boric acid catalyzed amide formation from carboxylic acids and amines: N-benzyl-4-phenylbutyramide. „Organic Syntheses”. 81, s. 262, 2005.
Todd Houston. Boric Acid Catalyzed Chemoselective Esterification of α-Hydroxycarboxylic Acids. „Org. Lett.”. 6, s. 679–681, 2004. doi:10.1021/ol036123g.

Zapoznaj się z zastrzeżeniami dotyczącymi pojęć medycznych i pokrewnych w Wikipedii.

Emalia (dawniej: szmelc, smalc) – technika zdobienia wyrobów metalowych, najczęściej złotych lub miedzianych, za pomocą szklistych powłok składających się z mieszaniny sproszkowanych minerałów (piasek, kreda, glina) oraz topników (boraks) z dodatkiem pigmentów, stopionej w temperaturze ok. 800-900°C w specjalnym piecu.

Lista E – spis chemicznych dodatków do żywności, które zostały uznane przez wyspecjalizowane instytucje Unii Europejskiej za bezpieczne i dozwolone do użycia. Nazwa pochodzi od kontynentu – Europa. Lista ta jest sporządzana przez "Komitet Naukowy Technologii Żywności" i następnie dołączana do dyrektyw Komisji Europejskiej, które podlegają zaaprobowaniu przez Parlament Europejski.