Boritany jsousoli aestery odvozené odkyseliny borité. Jejich molekuly mají trojúhelníkovou nebo čtyřstěnnou strukturu. Boritany jsou v přírodě nejběžnější formouboru.
Boritany se skládají z trojúhelníkových jednotek BO3 nebo ze čtyřstěnných jednotek BO4, propojených společnými atomy kyslíku.[1] a mohou mít lineární i cyklické molekuly.
Nejjednodušší boritanový anion BO 3-
3 je odvozen odkyseliny borité H3BO3; příkladem soli je boritan vápenatý Ca3(BO3)2,[2] jehož molekula má téměř rovinný tvar. Boritanový anion je strukturním analogemuhličitanového aniontu CO 2-
3 . Podle jednoduché teorie chemické vazby má tvar trojúhelníku, vevalenční teorii vazby vazby bor-kyslík tvoří sp2 hybridizované orbitaly boru. Některé sloučeniny řazené mezi boritany, nemají trojúhelníkové molekuly, například molekula boritanu gadolinitého (GdBO3) se skládá z polyboritanových řetězců ([B3O9]9−), které se při vyšších teplotách mění na BO 3-
3 .[3]
Všechny boritany mohou být považovány za deriváty kyseliny borité (B(OH)3), která je slabým donorem protonu (pKa ~ 9), a tedy slabouBrønstedovou kyselinou, jedná se však o dobrouLewisovu kyselinu, jelikož může přijmou elektronový pár. Ve vodě se chová jako Lewisova kyselina, když přijímá volné elektronové páry z hydroxydových iontů vzniklýchautoionizací vody.
B(OH)3 je kyselá díky tomu, že reaguje s hydroxidovými anionty za tvorby tetrahydroxyboritanového komplexu [B(OH)4]− a uvolnění protonu:[4]
Za přítomnosticis-diolů, jako jsoumanitol,sorbitol,glukóza aglycerol, se kyselina boritá stává kyselejší a její pKa může být, v závislosti na koncentraci manitolu, i kolem 4.[6]
Při tvorbě komplexu (v podstatěesteru) reakcí jedné molekuly kyseliny borité a dvou molekul manitolu se uvolní tři molekuly vody a jeden proton:
Vzniklý produkt bývá nazýván kyselina manitoboritá, protože může být titrován silnou zásadou, napříkladhydroxidem sodným; bod ekvivalence se určujepotenciometrickou titrací, která slouží ke stanovení koncentrace boritanů. Tímto způsobem se často určuje obsah boru v primárním okruhu ulehkovodních reaktorů, ve kterých slouží kyselina boritá jakomoderátor neutronů.
Při neutrálním pH se kyselina boritá účastníkondenzačních reakcí, při kterých vznikají polymerní anionty. Následující rovnice popisuje vznik tetraboritanového aniontu:
Tetraboritanový anion se skládá z dvou čtyřstěnných a dvou trojúhelníkových struktur propojených do bicyklického celku. Dva atomy boru vytvářející čtyřstěnné struktury jsou propojeny společným kyslíkovým atomem, díky navázaným hydroxylovým skupinám mají záporný náboj. Celý anion se skládá ze tří cyklů: dvou propojených šestičlenných (boroxolových) a jednoho osmiúhelníkového; v každém cyklu se střídají atomy boru a kyslíku. Boroxolové cykly jsou součástí struktury mnoha boritanových aniontů.
Mezi tetraboritany patří minerálborax (oktahydrát tetrahydroxoboritanu sodného, Na2[B4O5(OH)4]·8H2O; obvykle psáno zjednodušeně jako Na2B4O7·10H2O). Tetraboritan sodný lze získat ve velmi čisté podobě a může tak být použit na přípravustandardních roztoků v odměrné analýze.
Byl popsán velký počet boritanů různých kovů, jako jsou:[1]
Jsou také známy boritany odvozené od kyseliny monohydrogenborité (HBO2), jako LiBO2 a KBO2, v jejich molekulách se vyskytují cyklické ionty [B3O6]2−.
Borokřemičité sklo je v podstatěkřemičitan, v jehož struktuře jsou některé jednotky [SiO4]4− nahrazeny [BO4]5− centry, společně s různými kationty, které vyrovnávají rozdíly v oxidačních číslech křemíku (oxidační číslo IV) a boru (oxidační číslo III). Tyto nepravidelnosti ve struktuře vedou k pomalé krystalizaci a vzniklé sklo má nízkýsoučinitel teplotní roztažnosti, díky čemuž je, na rozdíl od běžného sodného skla, odolné vůči popraskání při zahřívání.
K běžným boritanům patříboritan sodný (NaBO2) a borax. Borax je rozpustný ve vodě, a tak se jako minerál vyskytuje pouze v místech s nízkými úhrny srážek; mezi taková místa patří mimo jinéÚdolí smrti a poušťAtacama.
Boritan a tetraboritan lithný lze použít při přípravě vzorků pro analýzurentgenovou fluorescencí,atomovou absorpční spektrometrií,ICP-OES aICP-MS, například k analýze kontaminované půdy.[7]
Tetrahydrát oktaboritanu disodného se používá ke konzervaci dřeva a jakofungicid.Boritan zinečnatý má využití jakozpomalovač hoření.
Boritanové estery jsouorganické sloučeniny připravované kondenzací stechiometrických množství kyseliny borité aalkoholů.
V tomto článku byl použitpřeklad textu z článkuBorate na anglické Wikipedii.
Obrázky, zvuky či videa k tématuBoritany na Wikimedia Commons