硼酸鹽有偏硼酸鹽、原硼酸鹽、和多硼酸鹽等。最重要的硼酸鹽是四硼酸鈉,俗稱硼砂。硼砂的分子式為na2b4o5(oh)4·8h2o習(xí)慣上也常寫作na2b4o7·10h2o)。
四硼酸根陽離子的立體結(jié)構(gòu)如下:
在四硼酸根中有兩個(gè)bo3平面三角形和兩個(gè)bo4四面體通過共用角頂o原子而聯(lián)結(jié)起來。
性質(zhì):
硼砂是無色半透明的晶體或白色結(jié)晶粉末。在空氣中容易失水風(fēng)化,加熱到350℃~400℃左右,失去全部結(jié)晶水成無水鹽,在878℃熔化為玻璃體。熔融狀態(tài)的硼砂能溶解一些金屬氧化物,形成偏硼酸鹽,并依金屬的不同而顯示出特征顏色,例如:
na2b4o7 + coo co(bo2)2 ·2nabo2 (藍(lán)色)
na2b4o7 + nio ni(bo2)2 ·2nabo2 (棕色)
此反應(yīng)可用于焊接金屬時(shí)除銹,也可以鑒定某些金屬離子,這在分析化學(xué)上稱為硼砂珠試驗(yàn)。
硼砂是一個(gè)強(qiáng)堿弱酸鹽,可溶于水,在水溶液中水解而顯示較強(qiáng)的堿性:
[b4o5(oh)4]2- + 5h2o 4h3bo3+2oh - 2h3bo3 + 2b(oh)4-
硼砂水解時(shí)得到等物質(zhì)的量的酸(h3bo3)和堿(b(oh)4-),所以此水溶液具有緩沖作用。硼砂易于提純,水溶液又顯堿性,在實(shí)驗(yàn)室中常用它配制緩沖溶液或作為標(biāo)定酸濃度的基準(zhǔn)物質(zhì)。在工業(yè)上還可用做肥皂和洗衣粉的填料。
硼砂珠試驗(yàn)可看作是熔融的酸性氧化物b2o3和堿性金屬氧化物作用生成有特征顏色的偏硼酸鹽玻璃,所以b2o3 也有硼砂珠試驗(yàn),例如:
b2o3 + cuo cu(bo2)2 藍(lán)色
b2o3 + nio ni(bo2)2 綠色
硼砂珠實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:(氧化焰,且為灼熱時(shí))
藍(lán):co
灰色:al(過飽和),si,
綠:cu,fe,co以比例混合。
黃褐:be,pb,ag,v,u
在bo3平面三角形結(jié)構(gòu)中,b原子以sp2雜化軌道與o原子結(jié)合。(如下圖所示)
在bo4四面體結(jié)構(gòu)中,b原子以sp3雜化軌道與o原子結(jié)合。(如下圖所示)
正硼酸鹽:
實(shí)際上,只有mg,sc只有正硼酸鹽。他們?cè)诔叵路€(wěn)定,不溶于水,無結(jié)晶水。