Oxokyseliny boru, boritany

Kyselina trihydrogenboritá H₃BO₃ (orthoboritá) tvoří perleťově bílé šupinkovité krystaly, jejichž rozpustnost ve vodě silně vzrůstá s teplotou. Připravuje se působením kyseliny chlorovodíkové nebo sírové na roztok tetraboritanu sodného. V měkkých a podél vrstev snadno štípatelných krystalech jsou planární molekuly H₃BO₃ uspořádány do vrstev (se šestiúhelníkovou výstavbou) vzájemně poutaných vodíkovými můstky. H₃BO₃ je velmi slabou pouze jednosytnou kyselinou (pK_a = 9,25) působící výhradně jako akceptor aniontu OH⁻

V bezvodé kyselině sírové se kyselina orthoboritá chová jako silná kyselina:

Kyselost roztoků kyseliny borité se podstatně zvyšuje přídavkem organických sloučenin s větším počtem skupin OH (glycerin, mannit). Jako silné kyseliny se chovají vznikající cheláty, které umožňují titrační stanovení kyseliny orthoborité. Působením methanolu v přítomnosti koncentrované kyseliny sírové na kyselinu orthoboritou se tvoří její těkavý trimethylester B(OCH₃)₃

Jeho hoření provázené zeleným zbarvením plamene se využívá k důkazu boru.

[Zobrazit video]

Trimethylester kyseliny borité hoří zeleným plamenem

Zahřátím nad 100 °C se kyselina trihydrogenboritá dehydratuje na kyselinu hydrogenboritou (metaboritou) (HBO₂)_n známou ve třech krystalových modifikacích (orthorhombické, monoklinické a kubické) lišících se svými stavebními jednotkami, hustotou i koordinačními čísly atomů boru (3, 3 i 4, 4). Dalším zahříváním přechází kyselina metaboritá na oxid boritý.

Základními stavebními jednotkami boritanů jsou trigonálně planární skupiny BO₃ a tetraedrické jednotky BO₄, které se prostřednictvím kyslíkových atomů spojují v polymerní řetězce nebo cykly (struktura a zákonitosti jejich výstavby jsou podobné jako u křwemičitanů). Orthoboritany s izolovanými anionty BO₃³⁻ jsou řídké (Ln^IIIBO₃, Mg₃(BO₃)₂), diboritanové anionty B₂O₅⁴⁻ byly zjištěny v Co^IB₂O₅, Mg₂B₂O₅ a Fe₂B₂O₅. cyklo-triboritany (trimetaboritany) alkalických kovů M^I₃B₃O₆ jsou tvořeny šestiúhelníkovými anionty (strukturně analogickými borazolu) s delokalizovanými π-vazbami.

[BO3]3−

[B2O5]4−

[B3O6]3−

Metaboritany kovů alkalických zemin M^II(BO₂)₂ obsahují nekonečné řetězce (BO₂)_nⁿ⁻. Tetraedrické jednotky BO₄ existují v Ta^VBO₄, strukturně analogické anionty tetrahydroxoboritanové [B(OH)₄]⁻ jsou přítomny v Na₂ [B(OH)₄]Cl.

[(BO2)]nn−

[BO4]4−

[B(OH)4]−

Hydratované polyboritany typu dihydrátu pentaboritanu draselného K[B₅O₆(OH)₄].2H₂O nebo oktahydrátu tetraboritanu disodného Na₂[B₄O₅(OH)₄].8H₂O jsou tvořeny skupinami BO₃ i BO₄. Připravují se reakcemi kyseliny orthoborité s hydroxidy alkalických kovů v roztoku nebo tavením kyseliny orthoborité s oxidy nebo hydroxidy kovů (často vznikají ve sklovitém stavu). Vzdálenosti B-O v tě chto rozmanitých strukturách se mění ve značném rozmezí a obecně rostou se zvyšujícím se koordinačním číslem boru (B=O 120 pm, B-O v BO₃ 128-143 pm a v BO₄ 143-155 pm). Ve vodě jsou rozpustné jen boritany alkalických kovů. Jejich roztoky reagují v důsledku hydrolýzy silně alkalicky, krystalují obvykle jako hydráty. Pro praxi významný borax Na₂[B₄O₅(OH)₄].8 H₂O (často nesprávně formulovaný jako dekahydrát Na₂B₄O₇.10H₂O) tvoří bezbarvé krystaly, které na vzduchu zvě trávají a při zvýšené teplotě (350 až 400 °C) zcela dehydratují. Sklovitá tavenina boraxu rozpouští mnoho kovových oxidů za vzniku charakteristicky zbarvených boraxové perličky využívaných v kvalitativní analýze. Borax se používá i při výrobě smaltovaných nádob a optických skel, úpravě glazur na keramiku a při pájení kovů.

Peroxoboritan sodný Na₂[B₂(O₂)₂(OH)₄].6H₂O (NaBO₃.4 H₂O) vzniká účinkem peroxidu vodíku na boritan sodný nebo peroxidu sodného na kyselinu orthoboritou a obsahuje dvě můstkové peroxoskupiny -O-O-. Ve vodném roztoku snadno uvolňuje peroxid vodíku a používá se proto jako bělicí složka pracích prostředků.

[B2O(OH)6]2−

[B2(O2)2(OH)4]2−

[B5O6(OH)4]−