ホウ酸塩

ホウ酸塩（ホウさんえん、英: borate）とは、ホウ酸 (B(OH)₃) の塩、もしくはホウ酸が脱水縮合したメタホウ酸やポリホウ酸などの塩を含む総称。

ホウ酸イオンの空間充填モデル

ホウ酸からプロトンが完全に失われたホウ酸イオンの化学式は BO₃^3- で、金属イオンと塩を形成する。自然界においてホウ素は一般にホウ酸塩鉱物として存在する。また、ホウ素はケイ酸塩と結合して形成したホウケイ酸塩鉱物（例：トルマリン）としても存在する。

性質

ホウ酸塩は多くの形で存在する。酸と中性に近い状態ではホウ酸の形をとり、一般に H₃BO₃ と表されるがより実際の構造に近い示性式は B(OH)₃ となる。ホウ酸の pK_a は25 °Cで9.14である。ホウ酸は水中では解離しないが、そのルイス酸性から水との作用でテトラヒドロキシホウ酸アニオンを形成する。

${\ce {{B(OH)3}+H2O<=>{B(OH)4^{-}}+H^{+},}}$ ${\rm {Ka=5.8\times 10^{-10}mol/l}}$ pK_a = 9.24

ポリホウ酸アニオンは、pH 7-10でホウ素濃度が約0.025 mol/L以上になると形成する。最もよく知られているのは四ホウ酸イオンであり、ホウ砂に見られる。

${\ce {{4B(OH)4^{-}}+2H^{+}<=>{B4O7^{2-}}+9H2O}}$

ホウ酸は典型的な多塩基酸で、pH の増大による脱プロトンによってホウ酸二水素イオン [${\ce {H2BO3^-}}$]、ホウ酸水素イオン [${\ce {HBO3^{2-}}}$]、ホウ酸イオン [${\ce {BO3^{3-}}}$] へと変わる。

ポリホウ酸イオン

ホウ酸は脱水縮合してさまざまなポリホウ酸や共役塩基を形成する。四ホウ酸イオン (B₄O₇^2-) が一般的だが、四ホウ酸水素イオンや三ホウ酸イオンそして、五ホウ酸イオンも知られる。それぞれ異なるメタホウ酸イオンは BO₂^- の経験式を持ち、メタホウ酸化合物を形成する。この化合物の作る無限の網状構造は広範囲に渡り、おそらくこれを超えるのはポリケイ酸イオンのみである。

主なホウ酸塩

一般的なホウ酸塩にメタホウ酸ナトリウム (NaBO₂) と四ホウ酸ナトリウム (Na₂B₄O₇) がある。また、後者は含水鉱物のホウ砂 (${\ce {Na2B4O7\cdot 10H2O}}$) が天然に生成する。

また、木材用防腐剤・防蟻剤には八ホウ酸二ナトリウム四水和物、ポリホウ酸ナトリウムが使われる。

八ホウ酸二ナトリウム四水和物とポリホウ酸ナトリウム四水和物の違い

八ホウ酸二ナトリウム四水和物の水への溶解度は20℃で9.5％である。ポリホウ酸ナトリウの水への溶解度は25℃で23％である。

八ホウ酸二ナトリウム四水和物pH値　8.3（3.0％溶液）、7.6（10.0％溶液）＠23℃

ポリホウ酸ナトリウムpH値　7.0（16.0％溶液）、6.86（23.0％溶液）

セルロースの難燃剤として古くから使用されている。水への溶解度、難燃付与性能共にポリホウ酸ナトリウムが高い。

ホウ酸塩鉱物

「鉱物の一覧#ホウ酸塩鉱物」も参照

鉱物学において、ホウ酸塩からなる鉱物をホウ酸塩鉱物（ホウさんえんこうぶつ、英: borate mineral）という。小藤石（Mg₃(BO₃)₂）、ホウ砂（Na₂B₄O₅(OH)₄・8H₂O）など。

関連項目

• ホウ酸エステル
• ボロン酸

外部リンク

• Non-CCA Wood Preservatives: Guide to Selected Resources - National Pesticide Information Center