Kwas borowy

Identyfikacja

Kwas borowy, nazywany też kwasem ortoborowym, ma wzór H3BO3 i numer CAS 10043-35-3. Krystalizuje w postaci białych, tłustych w dotyku łusek lub granulek zbudowanych z płaskich warstw, które trzymają się wzajemnie wiązaniami wodorowymi. Ta warstwowa budowa odpowiada za dwie cechy widoczne gołym okiem: łupliwość kryształów i wyraźnie śliski charakter proszku. Zapis stosowany w bazie PubChem (BH3O3) to wyłącznie inna kolejność tych samych pierwiastków.

Zachowanie chemiczne, które decyduje o zastosowaniach

Wbrew nazwie kwas borowy nie oddaje protonu z grupy hydroksylowej. W wodzie zachowuje się jak kwas Lewisa: atom boru przyłącza jon wodorotlenkowy, tworząc anion tetrahydroksoboranowy, a jon wodorowy pojawia się dopiero jako produkt uboczny tej reakcji. Stała kwasowości odpowiada wartości pK rzędu 9, więc jest to kwas bardzo słaby — roztwory nasycone mają odczyn łagodnie kwaśny i nie działają żrąco na skórę tak, jak kwasy mineralne.

Rozpuszczalność w wodzie silnie rośnie z temperaturą: w warunkach pokojowych rozpuszcza się kilka gramów na sto gramów wody, a w pobliżu wrzenia kilkakrotnie więcej. Na tej zależności opiera się oczyszczanie kwasu borowego przez krystalizację. Ogrzewanie substancji suchej prowadzi kolejno do kwasu metaborowego, następnie do form polikwasowych, a w wysokiej temperaturze do bezwodnego tlenku boru — każdy z tych etapów oznacza ubytek masy, o którym trzeba pamiętać przy oznaczaniu strat prażenia.

Parametry gatunku technicznego

Oznaczenie Wymaganie
Tlenek boru B2O3 min. 56,25%
Czystość min. 99,90%
Siarczany SO4 max. 500 ppm
Żelazo (Fe) max. 20 ppm
Chlorki (Cl) max. 15 ppm
Ziarna powyżej 1000 µm max. 4,0%
Ziarna poniżej 60 µm max. 4,0%
Postać i barwa biały granulat

Dwustronne ograniczenie uziarnienia jest tu ciekawsze niż same limity zanieczyszczeń. Górna granica pilnuje szybkości rozpuszczania i jednorodności mieszanki suchej, dolna ogranicza frakcję pylistą, która pyli przy przesypywaniu, zbryla się przy zawilgoceniu i pogarsza sypkość. Materiał celowo prowadzony jest więc w wąskim oknie ziarnowym, a nie po prostu jak najdrobniejszy.

Ile boru niesie kwas borowy w porównaniu z boraksem

Zawartość B2O3 na poziomie ponad 56% jest o połowę wyższa niż w boraksie dziesięciowodnym, gdzie mieści się w okolicach 36,5%. Przy tym samym zapotrzebowaniu na bor oznacza to wyraźnie mniejszą masę materiału, ale też inny wpływ na proces: kwas borowy nie wnosi sodu i nie przesuwa odczynu w stronę zasadową. Tam, gdzie sód jest niepożądany — w emaliach, w części kąpieli galwanicznych, w recepturach nawozowych o ustalonej równowadze kationów — wybiera się właśnie kwas, a nie boran sodu.

Obszary użycia

  1. Produkcja szkła borokrzemianowego oraz włókna szklanego, gdzie bor obniża rozszerzalność cieplną i podnosi odporność chemiczną.
  2. Emalie i szkliwa ceramiczne — poprawa rozlewności powłoki i przyczepności do podłoża.
  3. Obróbka metali: kąpiele galwaniczne, topniki lutownicze i pasty zabezpieczające powierzchnię przed utlenieniem.
  4. Nawożenie borem, samodzielnie lub jako składnik mieszanek mikroelementowych.
  5. Przemysł włókienniczy, garbarski i mydłarski — regulacja odczynu kąpieli technologicznych.
  6. Zastosowania farmaceutyczne i kosmetyczne o charakterze historycznym, dziś silnie ograniczone przepisami.

Ograniczenia regulacyjne i przechowywanie

Kwas borowy jest w Unii Europejskiej objęty zharmonizowaną klasyfikacją jako substancja działająca szkodliwie na rozrodczość kategorii 1B i figuruje na liście kandydackiej REACH. Konsekwencją są ograniczenia w wyrobach dostępnych dla ogółu, obowiązek oznakowania oraz przekazywania informacji odbiorcom przemysłowym. Klasyfikacja ta bywa zaskoczeniem, ponieważ ostre działanie substancji jest niewielkie — podstawą oceny są skutki powtarzanego narażenia, a nie kontakt jednorazowy.

Materiał jest łagodnie higroskopijny i podatny na zbrylanie przy wahańach wilgotności, dlatego przechowuje się go w warunkach suchych i przewiewnych, w opakowaniach chroniących przed dostępem pary wodnej. Zbrylony materiał nie traci właściwości chemicznych, ale przestaje spełniać wymagania uziarnienia.

Powiązane strony

Piśmiennictwo

Opracowania naukowe, na których opiera się treść tej strony. Zapis w stylu Chicago (autor–data); każda pozycja prowadzi do identyfikatora DOI u wydawcy.

  1. Cleaver, J. A. S. i in.. 2004. „Moisture-induced caking of boric acid powder.” Powder Technology 146 (1-2): 93-101. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2004.07.005.
  2. Cowley, J. M.. 1953. „Electron Diffraction Study of the Hydrogen Bonds in Boric Acid.” Nature 171 (4349): 440-441. https://doi.org/10.1038/171440a0.
  3. Huber, Clemens i in.. 2019. „Boric Acid: A High Potential Candidate for Thermochemical Energy Storage.” Energies 12 (6): 1086. https://doi.org/10.3390/en12061086.
  4. Moore, John A., i Expert Scientific Committee. 1997. „An assessment of boric acid and borax using the IEHR Evaluative process for assessing human developmental and reproductive toxicity of agents.” Reproductive Toxicology 11 (1): 123-160. https://doi.org/10.1016/s0890-6238(96)00204-3.
  5. Owen, Benton Brooks. 1934. „The Dissociation Constant of Boric Acid from 10 to 50°.” Journal of the American Chemical Society 56 (8): 1695-1697. https://doi.org/10.1021/ja01323a014.
  6. Tambe, C. Enowmbi, T. A. Green, i S. Roy. 2024. „The Multifaceted Role of Boric Acid in Nickel Electrodeposition and Electroforming.” Journal of The Electrochemical Society 171 (10): 102503. https://doi.org/10.1149/1945-7111/ad80d3.
  7. Zhu, Fayan i in.. 2023. „Structural analysis of potassium borate solutions.” Physical Chemistry Chemical Physics 25 (17): 12207-12219. https://doi.org/10.1039/d2cp05331d.