ホウ酸さん

ホウ酸さん
IUPAC名めい ホウ酸さん
別称べっしょう オルトホウ酸さん サッソライト
識別しきべつ情報じょうほう
CAS登録とうろく番号ばんごう	10043-35-3
PubChem	7628
ChemSpider	7346
UNII	R57ZHV85D4
EC番号ばんごう	233-139-2
E番号ばんごう	E284 (防腐ぼうふ剤ざい)
SMILES OB(O)O
InChI InChI=1S/BH3O3/c2-1(3)4/h2-4H  Key: KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N  InChI=1/BH3O3/c2-1(3)4/h2-4H Key: KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYAI
特性とくせい
化学かがく式しき	B(OH)3
モル質量しつりょう	61.833 g mol−1
外観がいかん	White crystalline solid
密度みつど	1.435 g cm−3, 固体こたい
融点ゆうてん	169°C （分解ぶんかい）
水みずへの溶解ようかい度ど	5.7 g/100 cm3 (25°C)
酸さん解離かいり定数ていすう pKa	9.24
構造こうぞう
分子ぶんしの形かたち	平面へいめん三角形さんかっけい
双極そうきょく子こモーメント	0
熱ねつ化学かがく
標準ひょうじゅん生成せいせい熱ねつ ΔでるたfHo	−1094.33 kJ mol−1
標準ひょうじゅんモルエントロピー So	88.83 J mol−1K−1
標準ひょうじゅん定圧ていあつモル比熱ひねつ, Cpo	81.38 J mol−1K−1
危険きけん性せい
NFPA 704	0 1 0
引火いんか点てん	無なし
関連かんれんする物質ぶっしつ
関連かんれん物質ぶっしつ	酸化さんかホウ素ほうそ ホウ砂すな
特記とっきなき場合ばあい、データは常温じょうおん (25 °C)・常つね圧あつ (100 kPa) におけるものである。

ホウ酸さん（ホウさん、硼酸ほうさん、Boric acid）もしくはオルトホウ酸さんは化学かがく式しきH₃BO₃またはB(OH)₃で表あらわされるホウ素ほうそのオキソ酸さんである。温泉おんせんなどに多おおく含ふくまれ、殺菌さっきん剤ざい、殺虫さっちゅう剤ざい、医薬品いやくひん（眼科がんか領域りょういき）、難なん燃もえ剤ざい、原子力げんしりょく発電はつでんにおけるウランの核分裂かくぶんれつ反応はんのうの制御せいぎょ、そして他たの化合かごう物ぶつの合成ごうせいに使つかわれる。常温じょうおん常つね圧あつでは無色むしょくの結晶けっしょうまたは白色はくしょく粉末ふんまつで、水溶液すいようえきでは弱よわい酸性さんせいを示しめす。ホウ酸さんの鉱物こうぶつは硼酸ほうさん石せき（サッソライト）と呼よばれる。メタホウ酸さんや四よんホウ酸さんなどホウ素ほうそのオキソ酸さんを総称そうしょうしてホウ酸さんと呼よばれることもある。

合成ごうせい

　ホウ酸さんは主おもにホウ酸さん塩しお鉱物こうぶつに硫酸りゅうさんを反応はんのうさせて作つくられる。世界せかい最大さいだいのホウ酸さん塩しおの産出さんしゅつ地ちはトルコのEti Mine Worksである。

${\ce {{Na2B4O7}\bullet {10H2O}+{H2SO4}->{4H3BO3}+{Na2SO4}+5H2O}}$

酸性さんせい酸化さんか物ぶつである三さん酸化さんか二にホウ素ほうそ (B₂O₃)を水みずに溶解ようかいしても生成せいせいする。

${\ce {{B2O3}+ {3H2O}-> 2H3BO3}}$

これらの方法ほうほうで得えられたホウ酸さん溶液ようえきから、ホウ酸さんの溶解ようかい度どが温度おんどによって大おおきく異ことなることを利用りようした再さい結晶けっしょう法ほうを利用りようしてホウ酸さんの結晶けっしょうが分離ぶんりされる。

化学かがく的てき性質せいしつ

無色むしょくの結晶けっしょうであり、水みずに対たいする溶解ようかいは吸熱的てきである。そのため、10℃の冷水れいすいに対たいする溶解ようかい度どは3.65 g/100 mLでしかないが、100℃の熱湯ねっとうに対たいする溶解ようかい度どは37.9 g/100 mLと、温度おんど上昇じょうしょうに伴ともない溶解ようかい度どが大幅おおはばに上昇じょうしょうする。

${\ce {H3BO3(s) <=> H3BO3(aq)}}$,　　　$\Delta H^{\circ }=22.01{\mbox{kJ mol}}^{-1}$

加熱かねつにより順次じゅんじ水みずを失うしない、まず130℃付近ふきんからメタホウ酸さん（HBO₂）を生成せいせいし、更さらなる加熱かねつにより酸化さんかホウ素ほうそとなる。メタホウ酸さんは単純たんじゅんなHBO₂分子ぶんしではなく、BO₄四よん面体めんていを酸素さんそ原子げんしが架橋かきょうしたポリ酸さんである。過去かこにはメタホウ酸さんから酸化さんかホウ素ほうそに変化へんかする過程かていの中なか間あいだ生成せいせい物ぶつとして四よんホウ酸さん（H₂B₄O₇）が生成せいせいすると考かんがえられていたが、これは誤あやまりであることが判明はんめいしている。四よんホウ酸さんは遊離ゆうり酸さんとしてはホウ酸さん溶液ようえき中ちゅうにわずかに存在そんざいするのみであり、多おおくは四よんホウ酸さんナトリウムなどの塩しおの形かたちで存在そんざいする。

${\ce {H3BO3 ->[\Delta] HBO2\ + H2O}}$

${\ce {2HBO2 ->[\Delta] B2O3\ + H2O}}$

化学かがく式しきからは 3 価かの酸さんと予想よそうされるが、水溶液すいようえき中ちゅうではそのような酸さん解離かいりは認みとめられず、ルイス酸さんとして働はたらき、水酸化物すいさんかぶつイオンを受うけ取とり、4配はい位いとなる化学かがく平衡へいこうが存在そんざいする。

${\ce {H3BO3(aq)\ +H2O(l)->\ H^{+}(aq)\ +B(OH)4^{-}(aq)}}$, pK_a$=9.24\,$

酸さん解離かいりに関かんする標準ひょうじゅんエンタルピー変化へんか、ギブス自由じゆうエネルギー変化へんか、エントロピー変化へんかの値ねが報告ほうこくされており、解離かいりに伴ともないエントロピーの減少げんしょうが起おこるのは、電荷でんかの増加ぞうかに伴ともない、イオンの水みず和わの程度ていどが増加ぞうかし、電でん縮ちぢみが起おこり、水みず分子ぶんしの水素すいそ結合けつごうによる秩序ちつじょ化かの度合どあいが増加ぞうかするからである。

$\Delta H^{\circ }$	$\Delta G^{\circ }$	$\Delta S^{\circ }$	$\Delta C_{p}^{\circ }$
14.12 kJ mol−1	52.71 kJ mol−1	−129.7 J mol−1 K−1	−192 J mol−1 K−1

水酸化すいさんかナトリウム水溶液すいようえきによる中和ちゅうわ滴しずく定てい曲線きょくせん

酸さん解離かいり定数ていすうが小ちいさいため、中和ちゅうわ滴しずく定てい曲線きょくせんにおいて当とう量りょう点てんは不明瞭ふめいりょうとなり、塩基えんきによる中和ちゅうわ滴しずく定じょうは困難こんなんであるが、エチレングリコールなどを加くわえるとエステルを形成けいせいし酸さん解離かいり定数ていすうが大おおきくなり、中和ちゅうわ滴しずく定じょうが可能かのうとなる。

${\ce {{H3BO3}+2(CH2OH)2\ \rightleftarrows \ {H^{+}}+{BO4(CH2CH2)2^{-}}+3H2O}}$

また、ホウ酸さんを純じゅん硫酸りゅうさんに溶解ようかいすると硫酸りゅうさん水素すいそイオンと錯体さくたいを形成けいせいし、硫酸りゅうさん中ちゅうで強酸きょうさんとして働はたらく数少かずすくない物質ぶっしつとなる。

${\ce {{H3BO3}+6H2SO4->{3H3O^{+}}+{B(HSO4)4^{-}}+2HSO4^{-}}}$

毒性どくせい

ホウ酸さんは水酸基すいさんきを2個こ以上いじょうもつある種しゅの有機ゆうき化合かごう物ぶつと強固きょうこなキレート結合けつごうを形成けいせいする。生体せいたい内ないでおこる食物しょくもつをエネルギーに変かえる代謝たいしゃ反応はんのうでは、糖とう、アミノ酸あみのさん、リン酸さんなどを要素ようそとする多数たすうの補ほ酵素こうそ（コエンザイム）が働はたらくが、ホウ酸さんが糖とうに由来ゆらいする水みず塩基えんきと結合けつごうすることで補ほ酵素こうその機能きのうを失うしなわせ、代謝たいしゃを停止ていしさせる働はたらきがある。腎臓じんぞうを持もつ哺乳ほにゅう動物どうぶつは、ホウ酸さんを摂取せっしゅしても細胞さいぼうに届とどく前まえに腎臓じんぞうで濾過ろかされ、体外たいがいに排出はいしゅつされるためホウ酸さんの毒性どくせいは微弱びじゃくであるものの、昆虫こんちゅうやダニ、菌類きんるい、バクテリアなどに対たいしては厳きびしく作用さようする。

ホウ酸さんは水溶すいよう性せいのため扱あつかいやすい反面はんめん溶脱しやすいが、揮発きはつや分解ぶんかいされないためシックハウス症候群しょうこうぐんの原因げんいんにならず、効果こうかも長続ながつづきする。この特性とくせいのため、直接ちょくせつ殺虫さっちゅう剤ざいを摂取せっしゅした生物せいぶつだけでなくその死骸しがいや排泄はいせつ物ぶつを摂取せっしゅした生物せいぶつも駆除くじょできる。また、ホウ酸さんを付加ふかした物体ぶったいから他たの物体ぶったいへ浸しみこむことで、付加ふかした物体ぶったいに落おちたものを摂取せっしゅした生物せいぶつや、産うみ付つけられた卵たまごに対たいしても効果こうかを発揮はっきする。

半数はんすう致死ちし量りょう (LD₅₀)は 5 g/kg 程度ていどで、体重たいじゅう60 kg では約やく300 g で半数はんすう致死ちし量りょうとなる。継続けいぞくしてホウ酸さんを摂取せっしゅすると下痢げりなど消化しょうか器き系けいの不良ふりょうが生しょうじる可能かのう性せいがある。

その濃度のうど毒性どくせいを利用りようし、通常つうじょう殺虫さっちゅう剤ざいとして利用りようされるほか、欧米おうべいでは建築けんちく用よう木材もくざいで、シロアリや菌類きんるいへの防虫ぼうちゅう防腐ぼうふ剤ざいとして塗布とふされている事ことが多おおい。近年きんねんでは日本にっぽんでも毒性どくせいの低ひくさと長期ちょうき有効ゆうこう性せいから優良ゆうりょう住宅じゅうたく認可にんか/認定にんていされ始はじめ注目ちゅうもくを浴あびている。

植物しょくぶつでは濃度のうどにもよるが、1年ねん草くさ全般ぜんぱんで有害ゆうがいであり、樹木じゅもくによってはギンモクセイやゴールドクレストなどはホウ酸さんに弱よわい。逆ぎゃくに少量しょうりょうでは必須ひっす栄養素えいようそとなり肥料ひりょうとして市販しはんもある。土壌どじょうから抜ぬけにくいため施肥せひ濃度のうどには注意ちゅういを要ようする。作物さくもつから人体じんたいへの影響えいきょうはほとんどない。

用途ようと

• 水酸化すいさんかカリウム水溶液すいようえきの中和ちゅうわ剤ざいとしても用もちいられる。工業こうぎょう用ようメーカーは、アメリカ合衆国あめりかがっしゅうこく・トルコ・ロシア・チリ・ペルー・アルゼンチン。日本にっぽんは全量ぜんりょうを輸入ゆにゅうに依存いぞん。用途ようとはホウ酸さん塩しおガラス、ガラス繊維せんい、ホウ素ほうそ系けい合金ごうきん鉄てつ、目めに入はいった場合ばあいの中和ちゅうわ（後述こうじゅつ）。
• ホウ素ほうその高たかい中性子ちゅうせいし捕獲ほかく能力のうりょくを利用りようして、原子げんし炉ろの核分裂かくぶんれつで生成せいせいする熱ねつ中性子ちゅうせいしへの毒どく物質ぶっしつとして利用りようされる。この場合ばあいは容易よういに水溶すいようするホウ酸さんとして利用りようすることが多おおく、ホウ酸さん水すいの場合ばあいは冷却れいきゃく材ざいも兼かねる。なお、放射ほうしゃ性せい核種かくしゅの原子核げんしかく崩壊ほうかいは熱ねつ中性子ちゅうせいしがなくても自発じはつ的てきに起おこるものであるため、吸収きゅうしゅう剤ざいとしてのホウ素ほうそは役やくにたない。従したがって、崩壊ほうかい熱ねつで原子げんし炉ろが高温こうおんとなる状態じょうたいは、別べつの手段しゅだんで冷却れいきゃくを行おこなう必要ひつようがある。
• 小学校しょうがっこう5年ねんの理科りかの実験じっけん（物ものの溶とけ方かた）で溶解ようかい度どの実験じっけんを行おこなう際さい、食塩しょくえん（塩化えんかナトリウム）と並ならぶ代表だいひょう的てきな試薬しやく。ホウ酸さんのほうが溶解ようかい度どが低ひくいため、水みずに良よく溶とける塩化えんかナトリウムと溶解ようかい度どを比較ひかくしたり、水温すいおんを上あげた場合ばあいに両りょう薬品やくひんの溶とけ方かたがどう変化へんかするかなどの実験じっけんで用もちいられる。
• ゴキブリ駆除くじょの食しょく毒どく剤ざいとして、ホウ酸さん団子だんご (10 % - 50 %) が使用しようされる場合ばあいがある。完成かんせいされた市販しはん品ひんがあるほか、タマネギ・米こめぬか・ジャガイモをペースト状じょうにして、ホウ酸さんを混入こんにゅうさせることで自作じさくすることも可能かのうだが、ペットが誤あやま飲いんすると、脱水だっすいで死しに至いたる場合ばあいがある。市販しはんの「ゴキブリキャップ」などは、ホウ酸さんと餌えさの混合こんごう物ぶつを収容しゅうようケース内ないに収おさめたもので、ゴキブリは収容しゅうようケースに開あけられた小ちいさな穴あなを通過つうかし内部ないぶの毒どく餌えさを食たべることができる。ホウ酸さん濃度のうどが高たかいと（30%以上いじょう）二に次じ駆除くじょも可能かのうとなる。
• シロアリ防除ぼうじょ薬剤やくざいとしてホウ酸さんが用もちいられる場合ばあいも増ふえてきている。各かくシロアリの毒性どくせい閾値はイエシロアリで3.0、ヤマトシロアリで＜3.0、アメリカカンザイシロアリで1.0（kg/㎥BAE）。
• アリ駆除くじょにホウ酸さん液えきが使用しようされる場合ばあいがある。ホウ酸さん1: 砂糖さとう1: 水みず適量てきりょう (約やく10)※溶媒ようばいのH₂Oはお湯ゆでなければ溶とけない。市販しはんの「アリメツ」もそれに類似るいじした製剤せいざいである。また、ホウ酸さんと糖蜜とうみつなどとの混合こんごう物ぶつを収容しゅうようケース内ないに収おさめた製剤せいざいも用もちいられる。
• かつては農薬のうやく（殺虫さっちゅう剤ざい）としても用もちいられていた。（現在げんざいは登録とうろく失効しっこう）
• 眼科がんか領域りょういきにおいては、結膜けつまく嚢の洗浄せんじょうと消毒しょうどくに、また目薬めぐすりの保存ほぞん料りょうとしても用もちいられる。特とくに、塩基えんき性せいの薬品やくひんが目めに入はいった際さいの中和ちゅうわ剤ざいとして用もちいられる。
• ホウ酸さんは単独たんどくでは溶解ようかい度どが低ひくいが、特殊とくしゅ生成せいせいすると水みずへの溶解ようかい度どが大おおきく増加ぞうかする。この濃こい水溶液すいようえきはセルロース用ようの難なん燃もえ剤ざい (SOUFA: ソウファ)として用もちいられ、処理しょりした木材もくざいは不燃ふねん木材もくざいとして市販しはんされている。その他た樹脂じゅしへの応用おうようが研究けんきゅうされている。
• 販売はんばいされなかった新聞しんぶんを繊維状せんいじょうに加工かこうし、ホウ酸さんを塗まぶしたものが、セルロースファイバーとして住宅じゅうたく用よう断熱だんねつ材ざいとして利用りようされる。日本にっぽんでは数すうパーセントの住宅じゅうたくに使用しようされているに過すぎないが、アメリカでは住宅じゅうたく用よう断熱だんねつ材ざいとして40 % 前後ぜんごのシェアを占しめている。駆虫くちゅう性せい・透とおる湿性しっせい・耐たい水性すいせい・防火ぼうか性せい・防音ぼうおん性せいを兼かね備そなえているが、施工しこうに専用せんようの機材きざいを必要ひつようとするなどの欠点けってんもある。

結晶けっしょう構造こうぞう

ホウ酸さんの結晶けっしょうは水素すいそ結合けつごうによる層状そうじょう構造こうぞうからなる。層間そうかんの距離きょりは318pmである。

ホウ酸さんの結晶けっしょう構造こうぞう	ホウ酸さん同士どうしの水素すいそ結合けつごう

参考さんこう文献ぶんけん

• 田中たなか元治もとはる『酸さんと塩基えんき』裳も華はな房ぼう〈基礎きそ化学かがく選書せんしょ 8〉、1981年ねん。ISBN 978-4785331085。 
• 千谷ちだに利三としみつ『新版しんぱん 無機むき化学かがく（上巻じょうかん）』産業さんぎょう図書としょ、1959年ねん。 
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• 山本やまもと順三じゅんぞう『無垢むく材ざい・無む暖房だんぼうの家いえ』カナリア書房しょぼう、2009年ねん。ISBN 978-4778201166。 
• FA コットン、G. ウィルキンソン（著ちょ）、中原なかはら 勝まさる儼げん（訳わけ）『コットン・ウィルキンソン無機むき化学かがく』培風館ばいふうかん、1987年ねん。 
• F. Albert Cotton and Geoffrey Wilkinson (1980). Advanced Inorganic Chemistry : A Comprehensive Text (fourth ed.). Wiley-Blackwell. ISBN 9780471027751  （原書げんしょ）
• Eti Maden. “Dünyada Bor Rezervi（世界せかいのホウ素ほうそ埋蔵まいぞう量りょう）”. 2013年ねん3月がつ15日にち閲覧えつらん。
• D.D. Wagman, W.H. Evans, V.B. Parker, R.H. Schumm, I. Halow, S.M. Bailey, K.L. Churney and R.I. Nuttal (1982). “The NBS tables of chemical thermodynamics properties”. J. Phys. Chem. Ref. Data 11 (Suppl. 2). http://srd.nist.gov/JPCRD/jpcrdS2Vol11.pdf. 
• “環境かんきょう保健ほけんクライテリア No.204 ホウ素ほうそ（日本語にほんご抄訳しょうやく）”. 世界せかい保健ほけん機関きかん(WHO)/国連こくれん環境かんきょう計画けいかく(UNEP)/国際こくさい労働ろうどう機関きかん(ILO)、国立こくりつ医薬品いやくひん食品しょくひん衛生えいせい研究所けんきゅうじょ. 2014年ねん5月がつ4日にち閲覧えつらん。
  • “Environmental Health Criteria No.204 Boron”. 世界せかい保健ほけん機関きかん(WHO)/国連こくれん環境かんきょう計画けいかく(UNEP)/国際こくさい労働ろうどう機関きかん(ILO). 2014年ねん5月がつ4日にち閲覧えつらん。（原文げんぶん）

関連かんれん項目こうもく

• メタホウ酸さん (HBO₂)_n
• 過かホウ酸さん HBO₃
• 次じホウ酸さん H₄B₂O₄
• ボロン酸さん H₃BO₂
• ボリン酸さん H₃BO

外部がいぶリンク

• ホウ酸さん 理科りかねっとわーく（一般いっぱん公開こうかい版ばん） - ウェイバックマシン（2017年ねん10月がつ4日にちアーカイブ分ぶん） -文部もんぶ科学かがく省しょう 国立こくりつ教育きょういく政策せいさく研究所けんきゅうじょ