Was ist Borsäure?
Borsäure ist der Oberbegriff für die Oxosäuren des Bors, im Allgemeinen die Orthoborsäure.
Borsäure selbst ist ein Stoff, der überall in der Natur vorkommt, unter anderem im Wasser, im Boden und in Pflanzen. Industriell wird Borsäure aus natürlichen Boratmineralien wie Ludwigit, Cholemanit und Urexit gewonnen.
Sie hat ein farbloses oder weißes, kristallines Aussehen und ist geruchlos. Es ist etwas löslich in Wasser und Ethanol und fast unlöslich in Diethylether. Sie ist nicht brennbar und wässrige Lösungen sind leicht sauer.
Anwendungen von Borsäure
1. Borsäure als Schädlingsbekämpfungsmittel
Wenn Insekten Borsäure einmal in ihren Körper aufgenommen haben, können sie sie nicht mehr ausscheiden. Infolgedessen reichern sich Borsäure-Toxine an. Ihre Spezifität wird zur Herstellung von Schädlingsbekämpfungsmitteln, vor allem gegen Schaben, genutzt.
Hausbesitzer können auch Schädlingsbekämpfungsmittel, so genannte Borsäure-Knödel, selbst herstellen. Lockstoffe wie Mehl oder Zwiebeln werden mit Borsäure vermischt, zu Knödeln geformt und an den Ort des Schädlingsbefalls gelegt. Die Schädlinge werden dehydriert und können beseitigt werden. Borsäure wird auch im Baugewerbe zur Behandlung von Baumaterialien als Konservierungsmittel und gegen Ameisen eingesetzt.
2. Bordüngemittel
Bor ist ein für das Pflanzenwachstum notwendiges Spurenelement, und Borsäure und Borax werden als Bordünger in der Landwirtschaft verwendet.
Im Boden liegt Bor bei einem nahezu neutralen pH-Wert als ungeladenes B(OH)3 vor, in den Pflanzen jedoch je nach pH-Wert teilweise als B(OH)4-. Borsäure spielt eine wichtige Rolle beim Pflanzenwachstum, indem sie Esterbindungen mit Polysacchariden und anderen Stoffen bildet, um die Zellwandstruktur zu erhalten.
3. Sonstiges
Borsäure hat bakterientötende Eigenschaften und ihre wässrige Lösung wird als Augenspülung und Desinfektionsmittel verwendet. Sie absorbiert auch Neutronen und wird daher als Kontrollmaterial zur Regulierung der Neutronenmenge in Kernreaktoranlagen verwendet.
Eigenschaften von Borsäure
1. Grundlegende Eigenschaften
Borsäure ist eine anorganische Verbindung mit der chemischen Formel H3BO3 und besteht aus Bor, Wasserstoff und Sauerstoff. Sie hat ein Molekulargewicht von 61,83, ein spezifisches Gewicht von 1,5 und einen Schmelzpunkt von 170,9 °C.
Das Borsäuremolekül hat eine planare Dreiecksstruktur mit einem Boratom im Zentrum, das an drei Hydroxylgruppen gebunden ist. Das Verschlucken großer Mengen kann gesundheitsschädliche Auswirkungen haben. Die tödliche Dosis wird für Säuglinge auf 2-3 g und für Kleinkinder auf 5-6 g geschätzt.
2. Reaktionen
Borsäure ist in Wasser löslich, pH 5,1 bei 0,1 mol/l. Borsäure ist eine schwache Lewis-Säure, und das Proton wird von H2OB(OH)3 geliefert, einem aus Borsäure und Wasser gebildeten Komplex.
Bei 100-150 °C verliert sie ein Molekül Wasser und bildet Metaborsäure (HBO2), bei 140-160 °C wird sie zu Pyroborsäure (H2B4O7) und glasig, und bei höheren Temperaturen wird sie zu wasserfreier Borsäure (B2O3). Wenn man wasserfreie Borsäure mit Magnesium versetzt und auf etwa 1000 °C erhitzt, erhält man braunes, amorphes Bor.
Wenn Borsäure mit Alkohol in Gegenwart von Schwefelsäure reagiert, entsteht der Borsäureester B(OR)3. Zu den Reaktionen, bei denen Borsäure gebildet wird, gehört die Reaktion von Borchlorid (BCl3) mit Wasser.
Weitere Informationen zu Borsäure
Verfahren zur Herstellung von Borsäure
Je nach Rohstoff wird Borsäure auf etwas unterschiedliche Weise hergestellt.
1. Herstellung aus Borax
Der Boraxlösung wird Schwefelsäure zugesetzt, die zu Borsäure und Natriumsulfat reagiert. Die Reaktionsflüssigkeit wird abgekühlt, zentrifugiert und getrocknet, um das Produkt zu erhalten. Die auf diese Weise hergestellte Borsäure ist von sehr hoher Qualität und wird in der pharmazeutischen und chemischen Industrie verwendet, die strenge Qualitätsanforderungen stellen.
2. Herstellung aus Borsäure-Mineralien
Eine Aufschlämmung von Boratmineralien wird mit Schwefelsäure oder Salzsäure versetzt, um die Borate zu zersetzen und Borsäure zu gewinnen. Beispiele für Borsäuremineralien sind Cholemanit und Urexit.
3. Herstellung aus Boratmineralien auf Magnesiumbasis
Boratmineralien auf Magnesiumbasis werden geröstet, um das kristalline Wasser zu entfernen, und Ammoniumbicarbonat wird hinzugefügt, um Ammoniumborat herzustellen. Nach Filtration und Abtrennung wird das Ammoniak durch Hitze zersetzt, um das Ammoniak durch Verdampfung zu entfernen, und abgekühlt, um Borsäurekristalle zu erhalten.