化学自习室移动版

硼酸，化学式H₃BO₃，无色略带珍珠光泽的三斜晶体或白色粉末，无臭，密度1.435g/cm³，熔点149±1℃，沸点300℃。用硫酸分解硼镁矿可制得硼酸，也可用硫酸与硼砂的热溶液作用冷却结晶制得。

硼酸微溶于水，随温度增高溶解度增大，0℃时的溶解度为2.6g，107℃时的溶解度为37g。它可以采用重结晶法提纯。硼酸加热至169℃，即脱水变为偏硼酸（HBO₂）n。偏硼酸再加热，可完全脱水变成玻璃状的三氧化二硼。

硼酸与甲醇或乙醇反应，易生成易挥发的硼酸三甲酯或硼酸三乙酯。燃烧时火焰呈美丽的绿色，可借以鉴定硼酸及其盐的存在。

硼酸水溶液具有弱酸性，并能抑制霉菌的生长，故在医药及食品工业用做消毒剂和防腐剂，尤其用于洗涤眼睛。硼酸大量用于搪瓷釉药的制造以及玻璃纤维的生产。

硼是人们研究较早的元素。近20年来，开展了硼化合物的化学及应用的研究，并获得了迅速的发展。硼化学的研究领域日益拓宽，硼及其化合物在生命科学中的作用及意义也日益为人们所重视。

一、硼的物理性质和化学特性

硼是一种非金属。元素符号B；原子序数5；原子量10.82；固体密度2.33（结晶），2.45（无定形）；熔点约2300℃；沸点2550℃。硼在常温下不溶于水，但在高温的水蒸气中生成硼酸，也易被硝酸氧化而生成硼酸。硼与碱共熔生成硼酸盐。硼不溶于乙醇。

硼原子的电子层结构是1s²2s²2p¹，即在价电子层中能提供成键的电子是2s¹2p_x¹2p_y¹。由于硼原子的小半径（约为0.85～0.90Å）和高的电离能（第一电离势8.296eV），决定了硼原子成键的共价性，因而硼原子不能象金属原子那样在形成单质时采用金属键。硼原子的共价性及其价电子数少于价层轨道数的特点，也决定了硼原子在形成单核化合物（如BX₃，X代表F、Cl、Br、I、OH等）中，中心硼原子通常是6电子结构，即2s²、2p_x²、2p_y²、2p_z⁰。我们称这类化合物为“缺电子化合物”。缺电子化合物有很强的接受电子的能力，表现在化学性质上是容易形成聚合型分子，也容易同电子对给予体形成稳定的配位化合物。在生命科学中，硼的成络特性对研究其在植物体内的生化功能及营养生理等具有重要意义。

二、硼的有机成络反应

硼酸与酸性化合物如邻苯二酚、水杨酸、柠檬酸等有机含氧酸作用，可形成有4个配位数的硼原子络合的有机硼酸，如由水杨酸与硼酸形成的二水杨硼酸；在中性或碱性条件下，则水杨酸与硼酸反应形成的一水杨硼酸盐；硼酸与多元醇如甘油、甘露醇及糖类等反应生成醇硼酸或糖硼酸，这时硼酸只有两个氢原子参加反应，醇类或糖类的分子是以配位键和硼连接，生成带一个羟基的络合物，在水溶液中是相当稳定的。如邻二叔醇与硼酸生成邻二醇硼酸。

在土壤中，各种有机质的半分解产物以及腐植质中含有大量的羟基或羟基的有机化合物，如各种醇类、酚类、糖类有机酸等，均能和硼作用产生有机酸。经过有机物分解腐烂后，含硼的有机物可释放出能被植物利用的硼。

除了含硼的有机物外，土壤的有机胶体也可以其表面所带的阳电荷吸附硼酸根阴离子，使硼保存在有机物上。关于有机构吸附硼的机制，一般认为是由于硼能与含羟基的有机化合物生成酯类或络合物，如硼酸与一元醇反应可生成脂类：

3CH₃OH+H₃BO₃ → (CH₃)₃BO₃+3H₂O

土壤有机物在分解的过程中有很多一元醇生成，如甲醇、乙醇、丙醇等。因此，上式类似的反应是可能产生的。硼酸与一元醇所生成的脂类在水中很容易水解，是属于有效硼范围。

我们已经认识到硼有能生成广大范围的配位化合物、含氧化合物、多面体硼烷衍生物等特性，这对阐明硼的生理、生化作用是有意义的。硼化学的研究将有着更为丰富而广泛的内容。