硼酸的酸性问题
1.1砸酸的分子结构
硼酸的分子式习惯写成只3803,仅从表面上看 有3个只―,是三元酸,应该有三级电离平衡常数。 实际上,硼酸的分子式应该是8(00)3,是一元酸。
硼原子的电子层结构为1322322巧。当硼与 011—结合时,硼原子的1个23电子激发到1个空 的2:?轨道中,使得硼原子的电子层结构变为 18431 2朽2?丨。硼原子的23轨道和2个2?轨道 杂化组合成3个3?2杂化轨道,3个3?2杂化轨道 分别与3个09一中的氧原子的各1个2?轨道重叠 形成3个3?^?的0键。
由于3个3产杂化轨道在同一个平面上,且夹角为120。,所以硼酸分子具有平面三角形结构。
1.2硼酸的酸性来源
硼酸在水溶液中之所以显示出极弱酸性,是由 于0只一中氧的孤电子对填人了硼原子的?空轨道 中,而不是本身电离给出质子的缘故。
这种加合方式表现了硼化合物的缺电子特点。 根据1923年路易斯提出的酸碱电子理论:凡是可以 接受电子对的物质称为酸,凡是可以给出电子对的 物质称为碱,因此,硼酸是一个典型的路易斯酸。
硼酸 -制作方法 硼酸
1、硼砂硫酸中和法 将硼砂溶解后。加硫酸复分解制得硼酸。
Na2B4O7+H2SO4+5H2O→4H3BO3+Na2SO4
2、碳氨法 将硼矿粉与碳酸氢铵溶液混合,经加温加热后分解得到含硼酸氨料液,再经脱去反应生成的氨,即得硼酸。
2MgO.B2O3+2NH4HCO3+H2O→2(NH4)H2BO3+2MgCO3
(NH4)H2BO3→H3BO3+NH3
3、盐酸法。用盐酸酸解硼精矿,再经过滤、结晶和干燥,天津硼酸,即得硼酸。
2MgO.B2O3+4HCl+ H2O→2H3BO3+2MgCl2
4、井盐卤水盐酸法。由含硼卤与盐酸一起蒸煮,天津硼酸批发,再经脱水、结晶、干燥即得硼酸。
硼酸的性质
(1)H3BO3是白状晶体,微溶于水(273K时溶解度为6.35g/(100gH2O)),加热时,由于晶体中的部分氢键断裂,溶解度增大(373K时溶解度为27.6 g)(100gH2O)).
(2)H3BO3是个一元弱酸,Ka=5.8×10-10,它之所以有弱酸性并不是它本身电离出质子H+,而是由于B是缺电子原子,它加合了来自H2O分子中OH-的(其中O原子上的孤对电子对向B原子的空的P轨道上配位)而释放出H+离子.
(3)硼酸的这种电离方式表现出了硼化合物是缺电子特点.所以硼酸是一个典型的路易士酸,它的酸性可因加入甘露醇或甘油(丙三醇)而大为增强,例如硼酸溶液的pH≈5~6,加入甘油后,pH≈3~4.表现出一元酸的性质,天津硼酸厂家,可用强碱来滴定.
(4)硼酸和醇或乙醇在浓H2SO4存在的条件下,生成硼酸酯,硼酸酯在高温下燃烧挥发,产生特有的绿色火焰,此反应可用于鉴别硼酸,硼酸盐等化合物.
(5)硼酸加热脱水分解过程中,先转变为偏硼酸HBO3,继续加热变成B2O3.
(6)在同极强的酸性氧化物(如P2O5或AsO5)或酸反应时,H3BO3被迫表现出弱碱性.
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