붕산

Boric acid

오르토붕산
Structural formula
Space-filling model
Boric acid crystals
이름
IUPAC 이름
붕산[1]
시스템 IUPAC 이름
트리히드록시도보론(검증되지 않음)
기타 이름
오르토붕산, 붕산, 사솔라이트, 붕소팩스, 트리히드록시보란, 붕산수소
식별자
3D 모델(JSmol)
체비
첸블
켐스파이더
ECHA 정보 카드 100.030.114 Edit this at Wikidata
EC 번호
  • 233-139-2
E번호 E284(방부제)
케그
유니
  • InChI=1S/BH3O3/c2-1(3)4/h2-4H checkY
    키: KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N checkY
  • InChI=1/BH3O3/c2-1(3)4/h2-4H
    키: KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYAI
  • OB(O)O
  • [OH+]=[B-](O)O
특성.
BH3O3
몰 질량 61.83g/g−1/g
외모 백색 결정성 고체
밀도 1.435g/cm3
녹는점 170.9°C(339.6°F, 444.0K)
비등점 300 °C (572 °F, 573 K)
2.52g/100mL(0°C)
4.72g/100mL(20°C)
5.7g/100mL(25°C)
19.10g/100mL(80°C)
27.53g/100mL(100°C)
다른 용제의 용해성 낮은 알코올에 용해됨
피리딘에 적당히 용해되는
아세톤에 매우 약간 용해되는
로그 P -0.29[2]
산도(pKa) 9.24, 12.4, 13.3
켤레 기저 붕산염
- 34.1 · 10−6 cm3 / 세로
구조.
삼각 평면
영
약리학
S02AA03 (WHO) D08AD (WHO)
위험 요소
GHS 라벨링:
GHS08: Health hazard
NFPA 704(파이어 다이아몬드)
1
0
0
플래시 포인트 불연성
치사량 또는 농도(LD, LC):
2660mg/kg, 경구(쥐)
관련 화합물
관련 화합물
삼산화붕소
붕사
보충 데이터 페이지
붕산(데이터페이지)
달리 명시되지 않은 한 표준 상태(25°C[77°F], 100kPa)의 재료에 대한 데이터가 제공됩니다.

붕산, 보다 구체적으로 오르토붕산은 붕소, 산소, 수소의 화합물이며 공식은 다음과 같다. BOH33 또는 B(OH)3붕산수소나 붕산이라고도 [3]불립니다.그것은 보통 물에 녹는 무색의 결정이나 흰 가루로 나타나며, 미네랄 어솔라이트로 자연에서 발생합니다.다양한 붕산염과 염분을 생성하며 알코올과 반응하여 붕산에스테르를 형성할 수 있는 약산입니다.

붕산은 종종 방부제, 살충제, 난연제, 중성자 흡수제 또는 다른 붕소 화합물의 전구체로 사용됩니다.

붕산이라는 용어는 메타붕산 HBO2 및 테트라붕산 HBO와247 같은 붕소의 옥소산에도 일반적으로 사용됩니다.

역사

오르토붕산은 Wilhelm Homberg (1652–1715)에 의해 광산의 작용에 의해 처음 만들어졌고 살 세다티범 홈베르기 ("Homberg의 진정염")라는 이름이 붙여졌다.그러나 붕산과 붕산은 고대 그리스 시대부터 청소, 음식 보존, 그리고 다른 활동들을 [4]위해 사용되어 왔다.

분자 및 결정 구조

세 개의 산소 원자는 붕소 주위에 삼각 평면 형상을 형성합니다.B-O 결합 길이는 136pm이고 O-H는 97pm입니다.분자점 그룹은 [5]C입니다3h.

오르토붕산의 두 가지 결정 형태는 알려져 있다: 삼사각형과 육각형이다.전자가 가장 일반적이며, 열역학적으로 조금 더 안정적인 두 번째 방법은 특별한 준비 [6]방법으로 얻을 수 있습니다.

삼사정어

붕산의 삼정질 형태는 272 pm 길이의 수소 결합에 의해 함께 결합되는 B(3OH) 분자의 층으로 구성됩니다.인접한 두 층 사이의 거리는 [7]318pm이다.

Boric-acid-unit-cell-3D-balls.png
Boric-acid-layer-3D-balls.png
수소 결합(수소선)
붕산 분자가 형성되도록 하다
고체 상태의 평행층

준비

붕산은 붕소(사붕산나트륨 데카수화물)를 염산과 같은 미네랄산과 반응시켜 제조할 수 있다.

NaBO247 · 10HO2 + 2 HCl → 4 B ( 3OH ) + 2 NaCl + 52 HO

또한 삼할화붕소 및 [8]디보란의 가수분해 부산물로 형성됩니다.

BH26 + 62 HO → 2 B(OH)3 + 6 H2
BX3 + 32 HO → B(OH)3 + 3 HX (X = Cl, Br, I)

반응

열분해

오르토붕산은 가열되면 3단계 탈수를 겪는다.보고된 이행 온도는 소스마다 크게 다릅니다.

140°C 이상으로 가열되면 오르토붕산은 물 분자 [9][10]1개를 손실한 메타붕산(HBO2)을 생성한다.

B(OH)3 → HBO2 + HO2

메타붕산을 약 180°C 이상으로 가열하면 테트라붕산을 형성하는 또 다른 물 분자가 제거되며, 이는 파이로보르산(HBO247)[9][10]이라고도 합니다.

42 HBO → HBO247 + HO2

(약 530°C까지) 더 가열하면 [11][9][10]삼산화붕소가 발생합니다.

HBO247 → 223 BO + HO2

수용액

오르토붕산이 물에 용해되면 부분적으로 분해되어 메타붕산이 생성됩니다.

B(OH)3 h2 HBO + HO2

용액은 산의 이온화로 인해 약산성이다.

B3+(OH)3 + HO2 [BO(OH)]2− + HO
HBO2 + HO2 † [BO2]− + HO3+

그러나 강한 알칼리성 용액의 라만 분광법에서는 [B(OH)]4− [12]이온이 존재함을 보여주었고, 일부에서는 산도가 전적으로 물에서 [12]OH가− 추상화되었기 때문이라고 결론지었다.

B−(OH)3 + HO b B(OH)-4

마찬가지로

B(OH)3 + HO2 b B(OH)-4 + H+ (K = 7.3×10−10, pK = 9.14)

아니면, 더 정확하게는

B(OH)3 + 22 HO † B(OH)-4 + HO3+

이 반응은 중성복합체 아쿠아트리히드록시보론 B(OH)(3OH)를2 [13]중간체로 하는 두 단계로 일어난다.

  1. B2(OH)3 + HO → B(OH)(3OH2)
  2. B(OH)(3OH2) + HO2− + HO → [B(OH)]4− + HO3+

이 반응은 브뢴스테드 [14][15][16]산도가 아니라 [HO]−에 대한 붕소의 루이스 산도로 특징지을 수 있다.그러나 일부 화학 반응에 대한 일부 성질은 브뢴스테드(Brönsted)의 의미에서도 트리바산임을 시사한다.

붕산, 붕사 NaBO247·10 혼합HO2(더 정확하게245 NaBO(OH)·48HO)는2 4:5의 중량비율로 물에 매우 잘 녹지만 별도로 [17]녹지는 않는다.

황산 용액

붕산은 또한 다음 식에[7] 따라 무수 황산에 용해된다.

B(OH)3 + 6 HSO24 → [B(SOH4)]4− + 2 [HSO4]− + 3 HO3+

에스테르화

붕산은 알코올과 반응하여 붕산에스테르, B(OR)3를 형성하며, 여기서 R은 알킬 또는 아릴이다.반응은 일반적으로 농축 황산과 [18]같은 탈수제에 의해 이루어집니다.

B(OH)3 + 3 ROH → B(OR)3 + 3 HO2

바이시날 디올 사용

붕산 용액의 산도는 글리세롤 및 만니톨과 [19][7][20]같은 시스-바시날 디올(인접 탄소 원자, (R1,R2)=C(OH)=(R3,R4)과 같은 유사한 방향의 수산기를 포함하는 유기 화합물)의 존재 하에서 크게 증가한다.

용해 중에 형성된 테트라히드록시붕산 음이온은 이들 디올과 자발적으로 반응하여 1개 또는 2개의 5원짜리 -B-O-C-C-O-고리를 포함한 비교적 안정된 음이온 에스테르를 형성한다.예를 들어, 두 개의 중간 히드록실기가 cis 방향에 있는 만니톨 H(HCOH)6H와의 반응은 다음과 같이 표시될 수 있다.

B(OH)3 + HO2 [B(OH)]4− + H+
[B(OH)]4− + H(HCOH)6H [ [B(OH)(2HCOH)(2HCO-(2HCOH)2H]− + 22 HO
[B(OH)(2HCOH)(2HCO-(2HCOH)2H]− + H(HCOH)6H [ [B(H(HCOH)22 (HCOH)2H]2− + 22 HO

전체적인 반응을 보이다

B(OH)3 + 2 H(HCOH)6H [ [B(H(HCOH)(2HCO-(2HCOH)2H)]2− + 32 HO + H+

이러한 만니토베이트 에스테르 음이온의 안정성은 우측의 평형을 변화시켜 순수한 붕산염에 비해 용액의 산도를 5계단 증가시켜 pK를a [19][7][20]9에서 4 이하로 낮춰 만니톨의 충분한 농도를 확보한다.그 결과 나온 용액은 만니토보르산이라고 불리고 있다.

붕산 또는 단순 붕산염이 포함된 초기 중성 용액에 만니톨을 첨가하면 pH가 낮아져 자동화된 전위차적정제를 포함한 강력한 염기에 의해 NaOH로 적정된다.이 성질은 분석화학에서 수용액의 붕산염 함량을 측정하기 위해 사용되며, 예를 들어 급유 [7]운전 중 중성자 독으로 첨가될 때 경수로 1차 회로의 물 속에서 중성자에 의한 붕산 고갈을 모니터링하기 위해 사용된다.

독물학

포유류의 중앙치사량(LD50) 등급인 2,660mg/kg에 근거하여 붕산은 내부에서 섭취하거나 대량으로 흡입하는 경우에만 독성이 있다.Merck Index 14판은 쥐에게 투여된 경구 투여량의 붕산50 LD가 5.14g/kg이며, 성인 인간에서 5~20g/kg의 사망이 발생했음을 나타낸다.70kg 성인의 경우, 5g 하한에서 350g은 사람에게 죽음을 초래할 수 있다.비교를 위해 Merck Index에 따르면 랫드에서 소금의 LD는50 3.75 g/kg으로 보고되었다.독성물질 및 질병등록청에 따르면, "섭취한 붕소의 최소 치사량은 유아에서 2~3g, 어린이에서 5~6g, 성인에서 15~20g으로 보고되었다. 그러나 [...] 붕산을 사용한 784명의 인체 독극물(10–88g)에 대한 검토에서는 88%의 증상이 [21]없는 것으로 보고되었다."

붕산에 장기간 노출되는 것은 신장 손상을 야기하고 결국 신부전을 야기하는 더 큰 우려 사항일 수 있습니다(아래 링크 참조).발암성이 있는 것으로 보이지는 않지만, 개에 대한 연구는 90일 동안 하루에 32mg/kg bw/day에 피폭된 후 고환 위축을 보고했습니다.이 수준은 동일한 선량으로 사람에게 적용 가능한 경우, 70kg 성인의 90일 동안 누적 선량 202g에 해당하며, 위의50 [22]LD보다 크게 낮지 않다.

폴란드 화학 물질국 Lodz가 발행한 붕산에 대한 CLH 보고서에 따르면, 고용량 붕산은 토끼, 쥐, 쥐 태아에서 심혈관 결함, 골격 변화 및 가벼운 신장 [23]병변뿐만 아니라 유의한 발달 독성과 기형성을 보인다.2008년 8월 EU 지침 67/548/EEC에 대한 30번째 ATP의 결과로, 유럽위원회는 재독성 범주 2로 분류를 수정하고 위험 문구 R60(출산 손상 가능)과 R61(태아에게 [24][25][26][27][28]해를 끼칠 수 있음)을 적용하기로 결정했다.

2010년 유럽진단제조협회(EDMA) 회의에서 화학물질 규제 2007(REACH)의 등록, 평가, 인가 및 제한과 관련하여 SVHC(Substance of Very High Concerness) 후보 목록에 몇 가지 새로운 추가사항이 논의되었다.REACH의 일부로 등록 및 검토를 완료한 후, 2010년 12월 1일부터 붕산 CAS 10043-35-3/113-50-1의 분류는 H360FD(출산력 손상 가능성)이다. 태아에게 손상을 줄 수 있습니다.)[29][30]

사용하다

산업의

붕산의 주요 산업 용도는 섬유 유리라고 불리는 모노필라멘트 섬유 유리 제조에 있습니다.섬유 섬유 유리는 보트부터 산업용 배관, 컴퓨터 회로 [31]기판에 이르기까지 다양한 분야에서 플라스틱을 보강하는 데 사용됩니다.

보석 산업에서 붕산은 종종 변성 알코올과 함께 사용되어 어닐링 및 납땜 작업 중에 금속에 표면 산화 및 불꽃이 형성되는 것을 줄입니다.

붕산은 LCD 플랫 패널 디스플레이의 유리 생산에 사용됩니다.

전기도금에서는 붕산이 일부 전매식 중 일부로서 사용된다.그러한 알려진 공식 중 하나는 약 1
3

3
대 10의
4 HBO 대 NiSO 비율, 매우 적은 양의 라우릴 황산나트륨, 그리고 적은 양의 HSO를
2
4 필요로 한다.

오르토붕산과 붕사 용액은 함침에 의한 목재 [32]내화제로 사용된다.

또한 유도로 라이닝 및 세라믹 제조에 사용되는 실리카 함유 미세 분말인 라밍 매스 제조에도 사용됩니다.

붕산은 붕사에 첨가되어 대장장이가 [33]용접 플럭스로 사용한다.

붕산은 폴리비닐 알코올(PVA) 또는 실리콘 오일과 함께 실리 퍼티를 [34]제조하는 데 사용됩니다.

붕산은 펜실베니아 [35]주 마셀러스 셰일의 유압 파쇄(파쇄)에 사용되는 화학 첨가물 목록에도 들어 있습니다.실제로 웰 내 고압으로 주입되는 프래킹 유체의 점도와 레올로지 제어를 위한 가교 및 겔화제로서 구아검과 병용되는 경우가 많다.실제로 액압 완화 [36][37][38]후 셰일 내 균열을 충분히 개방시켜 가스 추출을 용이하게 하는 것을 목적으로 하는 프로퍼제의 입자가 먼 반송 거리에 현탁된 상태로 유지되도록 유체 점도를 제어하는 것이 중요하다.붕산염 가교 과르검 하이드로겔의 레올로지 특성은 주로 pH [39]값에 따라 달라집니다.

붕산은 고전압·고전류 배출형 전기퓨즈에 탈이온·소화제로 사용된다.배출형 퓨즈의 전기적 고장 시에는 퓨즈 어셈블리 내의 붕산 압축질량을 통과하는 전형적 금속봉인 융착성 소자의 분해 및 급격한 스프링부하 분리에 의해 플라즈마 아크가 발생한다.고온 플라즈마는 붕산이 수증기와 무수붕소로 빠르게 분해되고, 그 결과 기화 생성물이 플라즈마를 탈이온화시켜 전기적 고장 방해를 돕는다.

의료의

붕산은 가벼운 화상이나 베인 상처에 대한 방부제로 사용될 수 있으며 때로는 붕사 보풀과 같은 솔브나 드레싱에 사용됩니다.붕산은 매우 희박한 용액에 세안제로 도포됩니다.묽은 붕산은 과도한 [40]알칼리성으로 인한 세균성 질염 및 비알비칸디다로 [41]인한 칸디다증 치료를 위한 질두슈로 사용될 수 있다.붕산은 주로 [42]질 내에 락토바실리를 예비한다.TOL-463으로서는 세균성 질염 및 외음부 칸디다증 [43][44][45]치료를 위한 질내 약물로 개발 중이다.항균성 화합물로서 붕산을 여드름 치료제로도 사용할 수 있다.양말이나 스타킹에 파우더를 넣어 무좀 예방에도 활용합니다.인간과 [46]동물 모두의 외이도염(귀 감염)을 치료하기 위해 다양한 제제가 사용될 수 있다.영국의 소변 샘플 병에 들어있는 방부제는 붕산이다.

세안제 또는 마모된 피부에 사용되는 붕산 용액은 특히 유아에게 독성이 있는 것으로 알려져 있습니다. 이는 특히 반복 사용 후 제거 속도가 [47]느리기 때문입니다.

붕산은 피부에 우발적으로 닿은 후 반응성 불산(HF)의 해로운 영향을 상쇄할 수 있는 가장 일반적으로 사용되는 물질 중 하나이다.그것은− 자유 F 음이온을 불활성 4불화붕산 음이온에 밀어 넣음으로써 작동한다.이 과정은 플루오르화 수소산의 극도의 독성, 특히 혈청에서 이온 칼슘을 분리하는 능력으로 심장 마비와 뼈 부패를 유발할 수 있습니다. 이러한 현상은 [48]HF와의 사소한 피부 접촉에서 발생할 수 있습니다.

살충제

붕산은 1948년 미국에서 바퀴벌레, 흰개미, 불개미, 벼룩, 은붕어, 그리고 많은 다른 곤충들을 통제하기 위해 살충제로 처음 등록되었다.이 제품은 일반적으로 바퀴벌레와 개미를 통제하기 위해 가정 주방에서 사용하기에 안전한 것으로 여겨진다.그것은 곤충의 신진대사에 영향을 미치는 위독으로 작용하며, 건조 가루는 곤충의 외골격에 [49][50][51]연마성이 있다.붕산은 또 약한 먼지를 뒤집어 쓴 바퀴벌레는 바로 죽지 않고 유리 파편이 바퀴벌레를 가르는 것과 같은 효과가 있다는 점에서 '계속 죽이는 선물'이라는 평판을 얻고 있다.이것은 종종 바퀴벌레가 곧 죽을 둥지로 돌아가도록 허락한다.바퀴벌레는 식인종이기 때문에 붕산의 접촉이나 섭취로 죽은 사람들을 잡아먹어 죽은 바퀴벌레에 갇힌 가루를 소비하고 그들을 [citation needed]죽이기도 한다.

보존

붕산은 살충제로서의 사용과 함께 목재의 기존 습식 및 건식 부패를 방지하고 파괴한다.에틸렌 글리콜 캐리어와 조합하여 외부 목재를 곰팡이 및 곤충의 공격으로부터 치료할 수 있습니다.습기와 습기가 고여 있는 것으로 알려진 드릴 구멍을 통해 목재에 삽입하기 위해 붕산염 함침 로드를 구입할 수 있습니다.겔 형태와 주입식 페이스트 형태로 제공되어 목재 교체 없이 썩은 영향을 받는 목재를 처리할 수 있습니다.붕산염 기반 처리제의 농축물은 [citation needed]해양 환경에서도 슬라임, 균사체, 해조류 성장을 막기 위해 사용될 수 있습니다.

붕산은 소가죽, 칼프스킨, 양치질을 할 때 소금에 첨가된다.이것은 박테리아 발육을 조절하고 [citation needed]곤충을 조절하는 데 도움이 됩니다.

pH 버퍼

Distribution between boric acid and borate ion versus pH assuming pKa = 9.0 (e.g. salt-water swimming pool)
붕산은 pH 9 이하 용액에서 우세하다
Buffer capacity of the boric acid - borate system versus pH assuming pKa = 9.0 (e.g. salt-water swimming pool)
수영장 내 pH 상승에 대한 붕산 완충제

붕산은 그 켤레 염기와 평형 상태에 있으며, 수영장 내 1차 또는 보조 pH 완충계로서 붕산 이온(농도 50~100ppm의 붕소 당량)이 널리 사용된다.붕산은 25°C의 순수한 물에서 pKa(유리와 붕산 이온의 농도가 같아 완충력이 가장 강한 pH)가 9.24인 약산이다.그러나 수영장이나 바닷물에서는 용액 속의 다양한 분자들과의 상호작용 때문에 pK가a 상당히 낮습니다.소금물 풀장에서는 9.0 정도 될 거예요.어떤 형태의 수용성 붕소가 첨가되든, 수영장용 pH 및 붕소 농도의 허용 범위 내에서 붕산은 첨부된 그림과 같이 수용액에서 지배적인 형태이다.붕산염소계통은 pH 7.5~8.2의 작업범위에서 pH가 상승하는 경향이 있는 염수염소발생기가 있는 풀에서 1차 완충계통(일반적인 염수풀 조건에서a1 pK = 6.0, pKa2 = 9.4인 중탄산염계통)으로 유용할 수 있다.첨부 그래프에 나타나 있듯이 pH 상승에 대한 버퍼 용량이 커집니다(pKa는 9.0 전후).이 농도 범위에서 붕산을 사용하는 것은 수영장 위생에 필요한 자유 HOCl 농도의 감소를 허용하지 않지만, 전체적인 수영장 용질 [52]조성물에 따라 시아누르산의 광보호 효과를 약간 더하고 부식 방지 활성이나 물의 연성 인식을 통해 다른 이점을 제공할 수 있다.

윤활제

석유 또는 식물성 기름에 용해된 붕산 나노 입자의 콜로이드 현탁액은 압력이 증가하면 0.10~0.02까지 감소하는 슬라이딩 마찰 계수로 세라믹 또는 금속[53] 표면에 현저한 윤활유를 형성할 수 있습니다.자가 윤활성 B(3OH) 필름은 습한 환경에서 물 분자와23 BO 코팅 간의 자발적 화학 반응에서 발생합니다.벌크스케일에서는 마찰계수와 인가하중에 [citation needed]의해 유도되는 헤르츠 접촉압력 사이에 역관계가 존재합니다.

붕산은 카롬과 노부스 보드를 윤활하는 데 사용되어 [54]더 빠른 플레이를 가능하게 합니다.

원자력

붕산은 일부 원자력 발전소에서 중성자 독으로 사용된다.붕산에 있는 붕소는 일부 열 중성자를 흡수함으로써 열 핵분열 확률을 낮춘다.핵분열 연쇄반응은 일반적으로 자유 중성자가 핵분열을 일으킬 확률에 의해 구동되며 원자로의 물질 및 기하학적 특성에 의해 결정된다.천연 붕소는 약 20%의 붕소-10 동위원소와 80%의 붕소-11 동위원소로 구성되어 있다.붕소-10은 저에너지(열) 중성자의 흡수를 위한 높은 단면을 가지고 있다.원자로냉각재 내 붕산농도를 높임으로써 중성자가 핵분열을 일으킬 확률을 낮출 수 있다.붕산 농도의 변화는 원자로에서 일어나는 핵분열 속도를 효과적으로 조절할 수 있다.붕산은 가압수형 원자로(PWR)에만 사용되는 반면, 비등수형 원자로(BWR)는 전력 제어를 위해 제어봉 패턴과 냉각수 흐름을 사용한다.BWR은 붕산 및 붕사 수용액 또는 펜타베이트나트륨을 사용하여 비상 정지합니다.붕산은 사용후 연료 원소를 저장하는 데 사용되는 사용후 연료 저장조에 용해될 수 있다.중성자 증식을 최소한으로 유지할 수 있을 정도로 농도가 높다.붕산은 체르노빌 원자력 발전소의 원자로 4 위에 용해된 후 또 다른 반응이 [citation needed]일어나는 것을 막기 위해 버려졌다.

불꽃놀이

붕소는 알루미늄과 질산염 사이의 아미드 형성 반응을 방지하기 위해 폭약 기술에 사용됩니다.알루미늄과 반응할 수 있는 알칼리성 아미드를 중화시키기 위해 소량의 붕산을 첨가한다.

붕산은 불을 녹색으로 만드는 착색제로 사용될 수 있다.예를 들어, 메탄올에 녹으면,[55] 그것은 황산구리보다 훨씬 더 강한 녹색 불꽃을 만들기 위해 파이어 저글러와 파이어 스피너에 의해 일반적으로 사용됩니다.

농업

붕산은 식물의 붕소 결핍을 치료하거나 예방하기 위해 사용된다.쌀이나 [56]밀 같은 곡물의 보존에도 사용됩니다.

레퍼런스

  1. ^ "Boric acid".
  2. ^ "boric_msds".
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추가 정보

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외부 링크