Аналитические реакции борат-ионов

Тетраборат-ион В₄О₇^2- анион слабой двухосновной тетраборнойкислоты Н₂В₄O₇ (рК₁ = 3,74, pK₂ = 7,70), которая в свободном (индивидуальном) состоянии неизвестна, но может существовать в растворах.

Тетраборат-ион в водных растворах бесцветен, подвергается глубокому гидролизу, не проявляет окислительно-восстано-вительных свойств, не обладает выраженной комплексообразующей способностью как лиганд.

Метаборат-ион BO₂ ^- (часто называемый просто «борат-ионом») анион (по составу) не существующей в растворах метаборнойкислоты НВО₂. Однако в свободном индивидуальном состоянии метаборная кислота существует в виде трех кристаллических модификаций.

Как и тетраборат-ион, метаборат-ион в водных растворах бесцветен, подвергается гидролизу, индифферентен как окислитель и восстановитель; обладает умеренной комплексообразующей способностью как лиганд. Истинное строение и состав метаборат-иона в растворенеизвестны.

Применяемая на практике борная кислота- это трехосновная ортоборнаякислота Н₃ВОз, которую можно также описать формулой В(ОН)₃. Борная кислота хорошо растворяется в воде и в водных растворах является очень слабой кислотой, поэтому в кислых средах она практически полностью присутствует в недиссоциированной форме Н₃ВО₃.

а) Реакция с хлоридом бария.Борат-ионы при взаимодействии с хлоридом бария в водных растворах образуют белый кристаллический осадок метабората бария Ва(В0₂)₂:

B₄O₇^2-+Ba²⁺+3H₂O→Ba(BO₂)₂↓+2H₃BO₃

Осадок растворяется в азотной и уксусной кислотах.

Выполнение реакции. В пробирку вносят 3 - 4 капли раствора буры и прибавляют по каплям раствор ВаСl₂ до прекращения образования белого осадка метабората бария.

б) Окрашивание пламени горелки сложными эфирами борной кислоты (фармакопейный тест).Борат-ионы или борная кислота образуют с этанолом С₂Н₅ОН в присутствии серной кислоты сложный этиловый эфир борной кислоты (С₂Н₅0)₃В, который окрашивает пламя в зеленый цвет. Реакцию образования сложных эфиров борной кислоты можно описать схемой:

B₄O₇^2-+2H⁺+5H₂O→4H₃BO₃

H₃BO₃+3C₂H₅OH→(C₂H₅O)₃B+3H₂O

Аналогичные продукты реакции борная кислота и бораты дают с глицерином, метанолом и другими спиртами.

Выполнение реакции. В фарфоровую чашку или в микротигель помещают 4 - 6 капель раствора буры и выпаривают раствор досуха. К сухому остатку после его охлаждения до комнатной температуры прибавляют 2 - 3 капли концентрированной серной кислоты и 5 - 6 капель этанола. Смесь перемешивают и поджигают. Пламя окрашивается в зеленый цвет.

в) Реакция с куркумином (фармакопейная).Борная кислота и бораты при взаимодействии с красителем куркумином в кислой среде образуют куркуминовый комплекс розового или темно-красного цвета (в зависимости от концентрации борной кислоты), который в щелочной или аммиачнойсреде изменяет окраску на зеленовато-черную или синевато-черную.

Реакцию образования куркуминового комплекса с борной кислотой можно описать следующим образом.:

Краситель куркумин (желтого цвета) в растворах может существовать в двух таутомерных формах - кетонной и енольной, находящихся в равновесии

Щелочные растворы куркумина имеют красно-коричневый цвет, кислые - светло-желтый. При реакции куркумина с борной кислотой (в кислой среде бораты образуют борную кислоту) образуется куркумино-вый комплекс бора красного цвета:

Реакцию проводят обычно с помощью куркумовой бумаги. Ее готовят, пропитывая белую плотную фильтровальную бумагу спиртовым раствором куркумина (спиртовой настойкой куркумы) и затем высушивая ее

в защищенном от света месте в атмосфере, не содержащей паров кислот и аммиака.

Выполнение реакции. В пробирку вносят 4 - 6 капель раствора буры, 2 - 3 капли раствора НСl. В этот раствор погружают высушенную куркумовую бумагу, выдерживают около одной минуты и высушивают. Желтая окраска куркумина изменяется на темно-красную или коричневую - цвет комплекса. Бумагу смачивают раствором аммиака; цвет бумаги изменяется на зеленовато-черный или синевато-черный.