ホウ酸 化学特性,用途語,生産方法
性質
ホウ酸というときは、通常オルトホウ酸B(OH)3をさすが、その他メタホウ酸HBO2、通称で次ホウ酸B2(OH)4などのように各種のポリホウ酸などを含めて、ホウ酸ということがある。オルトホウ酸は火山ガス・噴気、ある種の鉱泉水に含まれる。天然産のホウ酸塩（ホウ砂(しゃ)）の水溶液に硫酸を加えると、溶解度の小さいホウ酸が析出する。
Na2B4O7＋H2SO4＋5H2O→Na2SO4＋4H3BO3
光沢のある無色のうろこ状結晶。融点170.9℃、比重1.48。溶解度水4.17％（15℃）、4.65％（20℃）。水溶液は弱い一塩基酸。H3BO3のように書かれるが、三塩基酸ではなくて一塩基酸である。
B(OH)3＋2H2O→H3O+＋B(OH)4-
水溶液は弱酸性（4％溶液でpH3.9）を示し、弱い殺菌力をもつ。アルコールにも溶ける。エーテルには溶けない。エチルエステルに点火すると緑色の炎をあげる。また、塩酸溶液はクルクマ紙（クルクミンC21H20O6を吸収、乾燥させた試験紙）を赤変させる。結晶を熱すると水を失ってメタホウ酸HBO2（100℃）、四ホウ酸H2B4O7（140℃、40時間）を経て300℃で酸化ホウ素となる。
反応性
pKa 9.25．ホウ酸の希水溶液ではB(OH)4－がおもな溶存種であるが，濃厚溶液や液の pH を調節したものではポリ酸イオンB3O3(OH)4－，B4O5(OH)42－，B5O6(OH)4－なども共存する．一方，ホウ砂のようなポリ酸塩も希水溶液中では (OH)4－ を生じる．ホウ酸の水溶液に多価アルコール(グリセリン，マンニットなど)を添加するとキレートを形成して溶解度，酸性度ともに増加する．ホウ酸の固体を加熱すると，100～130 ℃ で水分子を失ってメタホウ酸 (HBO2)n になる．さらに加熱すると，約300 ℃ でB2O3となる．ホウ酸は，HFと反応してフルオロホウ酸に，H2O2と反応して過ホウ酸になる．また，硫酸の存在下で，アルコールと反応してホウ酸エステルB(OR)3を，酸塩化物ROClとの反応ではB(COOR)3を生じる．
反応
ホウ酸は、水に溶ける性質があり、0.1 mol/LでpH5.1です。ホウ酸は弱いルイス酸で、プロトンを供給するのはホウ酸と水からできる錯体のH2OB(OH)3です。
100～150 ℃で１分子の水を失ってメタホウ酸 (HBO2) となり、140～160 ℃でピロホウ酸 (H2B4O7) とガラス状になり、高温で無水ホウ酸 (B2O3) となります。無水ホウ酸にマグネシウムを加えて約1,000 ℃に加熱すると、褐色の無定型ホウ素が得られます。
ホウ酸が、硫酸の存在下でアルコールと反応すると、B(OR)3のホウ酸エステルが生成します。ホウ酸が生成する反応として、塩化ホウ素 (BCl3) と水の反応が挙げられます。
解説
ホウ酸とは、ホウ素のオキソ酸の総称で一般的にオルトホウ酸のことです。
ホウ酸自体は水中、土壌、植物など自然界のあらゆるところに存在している物質ですが、工業的にはルドイヒ石、コレマナイト、ウレキサイトなどの天然のホウ酸塩鉱物から精製されます。
外観は無色または白色の結晶で臭いはありません。水やにやや溶けやすく、にはほとんど溶けません。不燃性で水溶液は弱酸性を示します。
用途
ホウ酸はH3BO3(61.83)の伝統名．オルトホウ酸ともいう．IUPAC方式の正式名称は3通りあり，トリオキソホウ酸(酸命名法)，トリオキソホウ酸三水素(水素命名法)，トリヒドロキシボラン(水素化物置換命名法)である．最後の名称は構造B(OH)3を示すのでよいとされている．ホウ素のオキソ酸には，BⅢのオルト酸の縮合形であるポリ酸のメタホウ酸 (HBO2)n，そのほか，Bの見掛けの酸化数が異なる次ホウ酸，過ホウ酸がある．広い意味でこれらを含めてホウ酸ということもある．H3BO3はホウ酸石(sassolite)として火山の噴気，温泉水，ホウ酸塩鉱物中などに存在する．ホウ砂，そのほかのホウ酸塩鉱石を，硫酸や硝酸で加熱処理すると得られる．平面三角形型のB(OH)3が水素結合によりつながって二次元に広がり，さらに平面は互いに平行に積み重なっている．B-O0.136 nm，O-H0.088 nm，O…H 0.184 nm．∠O-B-O120°，∠B-O-H114°，∠B-O…H 126°．層間距離0.318 nm．
"無色，光沢のあるりん片状結晶．密度1.48 g cm－3．殺菌力を利用して外用の医薬品(たとえば，塗布用軟膏)，洗浄剤や接着用糊剤への添加物，せっけんや化粧品に添加される．繊維や木材の仕上げ，サイジング，コンデンサーの電解液，ステンレスや非鉄金属の溶接のフラックス，耐熱ガラスや陶磁器の釉薬(ゆうやく)などに広く利用されるほかに，各種ホウ素化合物の製造原料などの用途もある．わが国は，ホウ酸の形ではおもにロシア，アメリカから輸入している．ホウ酸の化審法既存化学物質安全性点検結果は，難分解性ではあるが高濃縮性ではないと判断される物質．化学物質排出把握管理促進法「ほう素及びその化合物」は第1種指定．森北出版「化学辞典（第2版）
用途
ウ酸（ホウさん、硼酸、Boric acid）もしくはオルトホウ酸は化学式H3BO3またはB(OH)3で表わされるホウ素のオキソ酸である。温泉などに多く含まれ、殺菌剤、殺虫剤、医薬品（眼科領域）、難燃剤、原子力発電におけるウランの核分裂反応の制御、そして他の化合物の合成に使われる。
医薬用
殺菌・防腐剤で、天然ホウ砂より精製してつくる。無色または白色の結晶あるいは結晶性粉末で、においはなく、わずかに特異な味がある。弱い殺菌力をもつ。かつては比較的毒性が少ないものとして肉類や油類の防腐剤に用いられたことがあるが、この摂取によって消化管障害や発疹(ほっしん)がおき、さらに中毒により死亡例もおきたことから、現在では食品の防腐剤としては使用は禁止されている。医薬用としては、うがいや鼻腔(びくう)、腟(ちつ)の洗浄用に1～2％水溶液が、また洗眼用に2％水溶液が用いられていた。皮膚病や外傷に対しても5～10％軟膏(なんこう)が用いられていたが、火傷など損傷を受けた皮膚や粘膜から吸収されて中毒をおこした例もあり、日本薬局方からホウ酸およびホウ砂の製剤は、すべて削除された。現在では、洗眼薬としてわずかに使用されているにすぎない。なお、ホウ酸による中毒症状は、発疹、急性胃腸炎、血圧降下、けいれん、ショックなどである。［幸保文治］
化学的特性
Boric acid is a weak acid (pKa = 9.15), existing in aqueous solutions at or below pH 7 as undissociated boric acid. In the solid there is considerable hydrogen bonding between H3BO3 molecules resulting in a layer structure, which accounts for the easy cleavage of the crystals. H3BO3 molecules also exist in dilute solutions but in more concentrated solutions polymeric acids and ions are formed (e.g. H4B2O7; pyroboric acid or tetrahydroxomonoxodiboric(III) acid). The compound is a very weak acid but also acts as a Lewis acid in accepting hydroxide ions:
B(OH)3 + H2O→B(OH)4 - + H+
If solid boric acid is heated it loses water and transforms to another acid at 300℃. This is given the formula HBO2 but is in fact a polymer (HBO2)n. It is called metaboric acid or, technically, polydioxoboric(III) acid.
物理的性質
Boric acid exists in the form of colorless crystals or as a white powder and is soluble in water. It occurs naturally in the condensate from volcanic steam vents (suffioni). Commercially, it is made by treating borate minerals (e.g. kernite, Na2B4O7.4H2O) with sulphuric acid followed by recrystallization.
使用
Boric acid is used in the manufacture of glass (borosilicate glass), glazes and enamels, leather, paper, adhesives, and explosives. It is widely used (particularly in the USA) in detergents, and because of the ability of fused boric acid to dissolve other metal oxides it is used as a flux in brazing and welding. Because of its mild antiseptic properties it is used in the pharmaceutical industry and as a food preservative.
boric acid is an effective preservative against yeast. It is used in concentrations of 0.01 to 1.0 percent and has fair to good antiseptic properties. It may also be used as a buffer and denaturant. Boric acid is prepared from sulfuric acid and natural borax. It can cause skin rashes and irritation if used in high concentrations. The use of boric acid in cosmetic preparations is no longer very popular.
適応症
Boric Acid is a weakly acidic hydrate of boric oxide with mild antiseptic, antifungal, and antiviral properties. The exact mechanism of action of boric acid is unknown; generally cytotoxic to all cells. It is used in the treatment of yeast infections and cold sores.
Boric acid, 600 mg in a gelatin capsule, used intravaginally daily for 14 days, has been reported effective even in resistant Candida infections.
定義
ChEBI: Boric acid is a member of boric acids. It has a role as an astringent. It is a conjugate acid of a dihydrogenborate.
製造方法
Boric acid is prepared by treating borax with nitric acid and nitric acid is chosen over hydrochloric acid because sodium nitrate is more readily soluble than sodium chloride, and sulphuric acid is hard to wash out so not employed.
In laboratory boric acid is prepared from sodium borate.
Na2B4O7 + H2SO4 + 5H2O→ Na2SO4 + 4H3BO3
使用用途
1. ホウ酸の害虫駆除剤
昆虫はその体内にホウ酸が取り込まれると体外に排出できません。結果としてホウ酸の毒素が蓄積します。その特異性を利用して主にゴキブリなどの害虫駆除剤が作られています。
家庭でも駆除剤を作製することができ、「ホウ酸団子」と呼ばれています。小麦粉や玉ねぎなどの誘引剤とホウ酸を混ぜて団子状に成形し、害虫の発生箇所に設置します。害虫は脱水症状を起こし、駆除することができます。また、ホウ酸は建築分野でも建材の防腐、防アリ処理に使用されています。
2. ホウ素の肥料
植物育成に必要な微量元素としてホウ素がありますが、農業の分野ではホウ素肥料としてホウ酸やホウ砂が用いられています。
土壌中は中性付近のpHであり、無電荷のB(OH)3として存在しますが、植物内ではpHに応じて一部はB(OH)4-として存在します。ホウ酸は多糖類などとエステル結合を形成し、細胞壁の構造を維持するなど、植物の成長に重要な役割を果たします。
3. その他
ホウ酸には殺菌作用があるため、その水溶液は眼の洗浄・消毒液として利用されています。また、中性子を吸収する性質があるため、原子炉施設内では中性子の量を調節する制御材として使用されています。
応用例（製薬）
Boric acid is a long-standing traditional remedy with mainly antifungal and antimicrobial effects. For medicinal uses, it has become known as sal sedativum, which was discovered by Homberg, the Dutch natural philosopher, in 1702. Diluted solutions were and sometimes still are used as antiseptics for the treatment of athletes’ foot and bacterial thrush, and in much diluted solutions as eyewash.
农业用途
Boric acid is used as an insecticide for controlling house holding pests like termites, ants, and small insects.
Boric acid (H3BO3) is one of the boron-containing nutrients added to fertilizers. It contains around 17% boron. A solution of boric acid and water is used as a foliar spray to overcome boron deficiency.
職業ばく露
Boric acid is a fireproofing agent for
wood; a preservative, and an antiseptic. It is used in the
manufacture of glass, pottery, enamels, glazes, cosmetics,
cements, porcelain, borates, leather, carpets, hats, soaps;
artificial gems; in tanning leather; printing, dyeing, painting,
and photography.
製造方法
原料によってホウ酸の製造方法はやや異なります。
1. ホウ砂からの製造法
ホウ砂液にを加えて反応させ、ホウ酸とが生成します。反応液を冷却し、遠心分離、乾燥を経て製品をえます。この方法で製造したホウ酸は非常に品質が高く、品質要求の厳しい医薬品や化学工業向けに製造されます。
2. ホウ酸塩鉱物からの製造法
ホウ酸塩鉱物のスラリーに硫酸またはを加え、ホウ酸塩を分解してホウ酸を生成します。ホウ酸塩鉱物として、コレマナイトやウレキサイトなどが挙げられます。
3. マグネシウム系ホウ酸塩鉱物からの製造方法
マグネシウム系ホウ酸塩鉱物を焙焼して結晶水を除去し、を添加してホウ酸アンモニウムを生成します。ろ過分離したのち、加熱分解してアンモニアを蒸発除去し、冷却してホウ酸の結晶を得ます。
参考文献
輸送方法
UN 3077 Environmentally hazardous substances,
solid, n.o.s., Hazard class: 9; Labels: 9—Miscellaneous
hazardous material, Technical Name Required.
不和合性
Boric acid decomposes in heat above
100 C, forming boric anhydride and water. Boric acid is
hygroscopic; it will absorb moisture from the air. Boric
acid aqueous solution is a weak acid; incompatible with
strong reducing agents including alkali metals and metal
hydrides (may generate explosive hydrogen gas); acetic
anhydride, alkali carbonates, and hydroxides. Violent
reaction with powdered potassium metal, especially if
impacted. Attacks iron in the presence of moisture.
廃棄物の処理
Boric acids may be recovered
from organic process wastes as an alternative to disposal.
ホウ酸 上流と下流の製品情報
原材料
準備製品
ペンタフルオロアニリン
2,5-ジメチルフェニルボロン酸
3-(9H-カルバゾール-9-イル)フェニルボロン酸
6-cyclopropyl-8,9-difluoro-7-methoxy-4-oxo-4,6-dihydro-2H-1l3-[1,3]dioxino[5,6-c]quinoline-2,2-diyl diacetate
2,4,6-トリメトキシボロキシン
硫酸ビス(トリメチルシリル)
ほう酸 トリフェニル
ピナコール
［［［２,２',２”-ニトリロトリス［エタノラト］］（３-）-Ｎ,Ｏ,Ｏ',Ｏ”］-ホウ素
6-ニトロキノリン
水素