硼酸的酸性问题探讨

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1、Electroplating&PollutionControlVO1．32NO．1硼酸的酸性问题探讨吴双成(甘肃省皋兰县胜利机械厂，甘肃皋兰730200)中图分类号：TQ153文献标识码：B文章编号：1000—4742(2012)01—0052—03角为120。，所以硼酸分子具有平面三角形结构。O前言1．2硼酸的酸性来源硼酸在电镀工业中有着广泛的应用，然而，对于硼酸在水溶液中之所以显示出极弱酸性，是由硼酸的结构、酸性问题的认识比较模糊，乃至各种大于0H中氧的孤电子对填入了硼原子的P空轨道学教科书中对硼酸在水溶液中的酸式电离及其强化中，而不是本身电离给出质子的缘故。问题的叙述存在混

2、乱。文献[1]指出，硼酸为一元弱B(OH)。+H2OIB(OH)4l一十H(1)酸，Ka=7．3×10。，但文献E2]则认为硼酸为三元这种加合方式表现了硼化合物的缺电子特点。酸，K1—5．8×lO。，K2===1．8×10。，K3—3．0×根据1923年路易斯提出的酸碱电子理论：凡是可以10。文献[3]认为硼酸有三级电离，且电离常数与接受电子对的物质称为酸，凡是可以给出电子对的文献[2]的不同，K一7．3×10。，K2—1．8×10Ⅲ1。，物质称为碱，因此，硼酸是一个典型的路易斯酸。K。一I．6×10。文献[4]虽然把硼酸作为一元酸1．3硼酸的电离[9]处理，但电离常数则用K表示

3、，这意味着还有K硼酸是一元酸，为什么有些大学教科书及手册和K。，即：硼酸可能是多元酸。由此可见，存在着硼提到硼酸为三元酸，还有三级电离常数?1930年酸在水溶液中究竟是一元酸还是多元酸的问题，同HahnFL等的论文介绍，测得硼酸的pK为9．24，时，不同文献的电离常数各不相同，有点混乱。pK2为l2．74，pK3为13．40。IngriN等在上世纪在电镀行业内，存在着同样的困惑。电镀行业6O年代对这一问题做了深入研究，以氢电极为指示期刊]，专著认为硼酸能够电离出H而显示电极，用电位法研究了硼酸的平衡，未证实水溶液中酸性。有的人认为是三元酸，可能只是根据分子式有HBO。。一或BO。

4、卜等高价阴离子存在。他们又用判断的。Pb—Hg齐电极测定溶液中OH一的浓度，用强碱滴因此，搞清楚硼酸的电离方式、酸性来源、电离定H。BO。一，同样证明OH～的浓度达到0．5mol／I常数数据等问题，对电镀行业和化学界都是很有意时，水溶液中没有HBO。一或BO。=卜存在。他们的义的。精确试验结果与前面两篇提到的H。BO。有三级电离平衡的结论是矛盾的。假如硼酸的pK为9．24，1硼酸的酸性问题pK。为12．74，pK。为13．40，则当溶液中的0H的1．1硼酸的分子结构浓度达到0．5mol／L(pH值达到13．7)时，宋立姝，硼酸的分子式习惯写成H。BO。，仅从表面上看周晓鸿[通过计

5、算求得溶液中的HBO。一一有3个H，是j元酸，应该有三级电离平衡常数。0．013，HBO3一0。331，OBO3一0．656，即：溶液实际上，硼酸的分子式应该是B(OH)。，是一元酸。中应有大量BO。。一及HBO。一存在，而这与试验结硼原子的电子层结构为1S。2S2。当硼与果完全不符。OH一结合时，硼原子的1个2S电子激发到1个空用试验方法未能证明硼酸有二级和三级电离平的2P轨道中，使得硼原子的电子层结构变为衡，只能认为硼酸是一元酸。有些大学教科书及手1S2S2P~2P。硼原子的2S轨道和2个2P轨道册中用K表示硼酸的电离常数，这也是不妥当的。杂化组合成3个SP。杂化轨道，3个S

6、P杂化轨道它使人产生硼酸在水溶液中有三级电离的错误概分别与3个OH一中的氧原子的各1个2P轨道重叠念。建议改用Ka表示。形成3个SP-P的。键。1．4硼酸酸性的强化由于3个SP。杂化轨道在同一个平面』二，且夹硼酸是缺电子化合物，是一个路易斯酸。它与2012年1月电镀与环保第32卷第1期(总第183期)·53·甘油或甘露醇或其他多元醇反应时，能生成稳定的种，第一种是：配位物，从而使硼酸溶液的酸性增强。其反应有两0HCH2一OHCH2一O0一CH2llI}__OH+2CH—OH—HHH=／==B／牛H一—。OHIIHOHCH2一OHCH2—00一CH2所生成的甘油硼酸配位物Ka=7．

7、08×10一，第二种则认为反应机理应表述为：甲。HHOHCH2—0HCH2一OIll＼+I一0H+CH—OH=HO—CHB_一OHIlOHCH2—0H~H2-O／／这两种解释方法的相同点是：硼酸与多元醇通陈经涛Ⅲ认为在硼酸的水溶液中H加入H甘油H或O0过酯化反应生成稳定的配位物，使得溶液酸性增强，甘露醇或其他多元醇时，B(oH)一和这些多元醇HH但是它们的反应机理却不尽相同，到底哪一种反应发生酯化反应，脱去4分子的水，生成一个包—含有两机理比较合适呢?仔细分析看来，这两种机理均有