Борная кислота имеет слоистую структуру, состоящую из асимметричных звеньев B(OH)3 с водородными-связями, с межслоевым расстоянием 318 пикометров. Он растворим в воде, спирте, глицерине, эфирах и эфирных маслах; его водный раствор слабокислый. Растворимость борной кислоты в воде увеличивается с повышением температуры, и она может улетучиваться с водяным паром. В водном растворе борная кислота существует в основном в виде неионизированных мономеров B(OH)3, но небольшая часть молекул B(OH)3 образует комплекс с ионами OH- в воде, что делает раствор слегка кислым.
Борная кислота — монопротонная, очень слабая кислота. Его кислотность не возникает из-за отдачи протонов. Поскольку бор является электроно-дефицитным атомом, он может присоединять ионы гидроксида из молекул воды, высвобождая протон. Это свойство электроно-дефицита используется путем добавления полигидроксисоединений (таких как глицерин и глицерин) для образования стабильных комплексов, тем самым повышая его кислотность.
Причина кислотности борной кислоты (pKa=9.25):
Однако вещества в растворе на самом деле не так просты. Сообщалось, что борная кислота существует в разбавленных растворах (<0.025 mol/L) in the forms of B(OH)3 and [B(OH)4]-. However, at higher concentrations, the acidity of the solution increases significantly. Through pH and conductivity studies, it is believed that a stronger triboronic acid (pKa = 6.84) is formed in more concentrated boric acid solutions. Its anion structure is a cyclic triboronic acid with a hydroxyl group added.
Образовалась даже тетрабороновая кислота H2B4O7 (pKa1≈4, pKa2≈9). Кроме того, наличие триборат-ионов подтверждено в смешанных растворах борной кислоты и бората. Конечно, существует множество теорий относительно существования и форм полибороновых кислот и полибоборатов. Однако наиболее популярными полиборат-ионами являются HB2O4-, H4B3O7-, B4O72-, HB4O7- и B5O8-, среди которых наиболее вероятным является триборат-ион.
Добавление глицерина к борной кислоте запускает этерификацию, снижая концентрацию ионов бората и способствуя ионизации борной кислоты, тем самым увеличивая кислотность раствора. Помимо глицерина, борная кислота и ее бораты могут быстро образовывать устойчивые хелаты с другими полиолами и -гидроксикарбоновыми кислотами преимущественно в соотношении 1:1, но иногда и 1:2. Кислотность борной кислоты может быть значительно повышена за счет интегративного действия полиолов; например, в присутствии маннита константа ионизации борной кислоты может увеличиться в 104 раза (от рКа=9.25 до 5,15), что является основой титрования борной кислоты раствором NaOH в присутствии маннита в аналитической химии.
Борная кислота реагирует с плавиковой кислотой в водном растворе с образованием трифторборной кислоты, которая затем медленно превращается в тетрафторборную кислоту:
Присутствует ряд промежуточных продуктов, образующих полную последовательность реакций: H[B(OH)4], H[BF(OH)3], H[BF2(OH)2], H[BF3(OH)] и H[BF4]. Из них только монофторборная кислота H[BF(OH)3] является временным промежуточным продуктом; остальные три фторкислоты стабильны и могут быть приготовлены индивидуально.
