Кислородные соединения бора

Наибольшее практическое значение имеют кислородные соеди­нения бора.

Оксид бора, или борный ангидрид, В₂О₃ может быть получен или путем непосредственного соединения бора с кислородом, или прокаливанием борной кислоты.

4 B + 3 О₂ ═ 2 B₂O₃ + 690 ккал

Это бесцветная хрупкая стекло­видная масса. Борный ангидрид очень огнестоек и не восстанавливается углем даже при белом калении. В воде он растворяется с образованием борной кислоты и выделением теплоты:

В₂О₃ + 3 Н₂О = 2 Н₃ВО₃ + 76,5 кДж

Борная, или ортоборная, кислота Н₃ВО₃ представляет собой белые кристаллы, блестящие чешуйки которых растворяются в горячей воде. Борная кислота может быть получена действием серной кислоты на горячий раствор тетрабората натрия Na₂В₄О₇:

Na₂В₄О₇ + Н₂SО₄ + 5 Н₂О = Nа₂SО₄ + 4 Н₃ВО₃

При охлаждении раствора борная кислота выкристаллизовы­вается, так как в холодной воде она малорастворима.

При кипячении раствора борной кислоты вместе с парами воды отчасти улетучивается и борная кислота. Борная кислота принадлежит к числу очень слабых кислот. При нагревании борная кислота теряет воду, переходя сначала в метаборную кислоту НВO₂, а затем в борный ангидрид В₂О₃.

нагревание нагревание

H₃BO₃ HBO₂ B₂O₃

H₂O H₂O

Соли борных кислот — бораты — большей частью являются производными не ортоборной кислоты Н₃ВО₃, а четырехборной Н₂В₄О₇ и других более бедных водой борных кислот.

Соли Н₂В₄О₇ всегда образуются при нейтрализации Н₃ВО₃ щелочами, например, по схеме:

2 NaOH + 4 Н₃ВО₃ ═ Na₂B₄O₇ + 7 H₂O

Избытком щелочи они могут быть переведены в соответствующие метабораты:

2 NaOH + Na₂B₄O₇ ═ 4 NaBO₂ + 7 H₂O

Важнейшим для практики боратом является натриевая соль тетраборной кислоты – бура. Тетраборат натрия, образует большие бесцветные прозрачные кристаллы состава Na₂B₄O₇•10Н₂О, которые в сухом воздухе легко выветриваются. Бура получается при взаимодей­ствии борной кислоты с гидроксидом натрия:

4 Н₃ВО₃ + 2 NаОН = Nа₂В₄О₇ + 7 Н₂О

Водные растворы буры вследствие гидролиза обладают сильно­щелочной реакцией.

Na₂B₄O₇ + 7H₂O → 2NaOH + 4H₃BO₃

При нагревании бура теряет кристаллизационную воду и пла­вится. В расплавленном состоянии она растворяет оксиды различ­ных металлов с образованием двойных солей метаборной кислоты, из которых многие окрашены в цвета, характерные для каждого металла.

Биологическая роль бора

Бор относится к примесным микроэлементам, его массо­вая доля в организме человека составляет 10ˉ⁵ %. Бор кон­центрируется главным образом в легких (0,34 мг), щитовидной железе (0,30 мг), селезенке (0,26 мг), печени, мозге (0,22 мг), почках, сердечной мышце (0,21 мг). Биологическое действие бора еще недостаточно изучено. Известно, что бор входит в состав зубов и костей, очевидно, в виде труднорастворимых солей борной кислоты с катионами металлов.

Избыток бора вреден для организма человека. Имеются данные, что большой избыток бора угнетает амилазы, протеиназы, уменьшает активность адреналина. Предполагается, что снижение активности адреналина, являющегося производным полифенола, связано с его взаимодействием с ортоборной кис­лотой.

Исследования, проведенные в последние годы, показали, что бор является необходимым элементом для некоторых животных. Установлено, что бор участвует в углеродно-фосфатном обмене, взаимодействует с рядом биологически активных соединений (углеводами, ферментами, витаминами, гормонами). Вместе с тем употребление пищевых продуктов с большим содержанием бора нарушает в организме обмен углеводов и белков, что приводит к возникновению эндемических кишечных заболева­ний — энтеритов.

Ортоборную кислоту применяют в качестве антисептического средства. Высокая растворимость борной кислоты в липидах обеспечивает быстрое проникновение ее в клетки через липидные мембраны. В результате происходит свертывание белков (де­натурация) цитоплазмы микроорганизмов и их гибель.

Как антисептик широко применяют и буру — кристалло­гидрат натрия тетрабората Na₂B₄O₇•10Н₂О. Фармакологическое действие препарата обусловлено гидролизом соли с выделением борной кислоты:

Na₂В₄О₇ + 7 Н₂О = 2 NаОH + 4 Н₃ВО₃

Образующиеся щелочь и кислота вызывают свертывание белков микробных клеток.

В зубопротезировании борную кислоту НзВО₃ используют в качестве наполнителя формы при отливке стальных зубов.

В состав стоматологических паст, применяемых как клей-про­слойка для зубных протезов, входит натрий метаборат NаВО₂ в смеси с алюминием гидроксидом Аl(ОН)₃.