Borsäure hat eine Schichtstruktur aus asymmetrischen wasserstoffgebundenen B(OH)3-Einheiten mit einem Schichtabstand von 318 Pikometern. Es ist in Wasser, Alkohol, Glycerin, Ethern und ätherischen Ölen löslich; seine wässrige Lösung ist schwach sauer. Die Löslichkeit von Borsäure in Wasser nimmt mit steigender Temperatur zu und sie kann sich mit Wasserdampf verflüchtigen. In wässriger Lösung liegt Borsäure hauptsächlich als nichtionisierte B(OH)3-Monomere vor, aber ein kleiner Teil der B(OH)3-Moleküle komplexiert mit OH--Ionen in Wasser, wodurch die Lösung leicht sauer wird.
Borsäure ist eine monoprotische, sehr schwache Säure. Sein Säuregehalt entsteht nicht durch die Abgabe von Protonen. Da Bor ein Atom mit Elektronenmangel ist, kann es Hydroxidionen aus Wassermolekülen hinzufügen und dabei ein Proton freisetzen. Diese elektronenarme Eigenschaft wird durch die Zugabe von Polyhydroxyverbindungen (wie Glycerin und Glycerin) genutzt, um stabile Komplexe zu bilden und dadurch den Säuregehalt zu erhöhen.
Grund für den Säuregehalt der Borsäure (pKa=9.25):
Allerdings sind die Stoffe in der Lösung eigentlich gar nicht so einfach. Es wurde berichtet, dass Borsäure in verdünnten Lösungen vorkommt (<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.
Sogar Tetraboronsäure H2B4O7 (pKa1≈4, pKa2≈9) wurde gebildet. Darüber hinaus wurde das Vorhandensein von Triborationen in gemischten Lösungen aus Borsäure und Borat bestätigt. Natürlich gibt es viele Theorien über die Existenz und Form von Polyboronsäuren und Polyboraten. Die beliebtesten Polyborationen sind jedoch HB2O4-, H4B3O7-, B4O72-, HB4O7- und B5O8-, wobei das Triboration das plausibelste ist.
Die Zugabe von Glycerin zu Borsäure löst die Veresterung aus, verringert die Borationenkonzentration und fördert die Ionisierung der Borsäure, wodurch der Säuregehalt der Lösung erhöht wird. Neben Glycerin können Borsäure und ihre Borate schnell stabile Chelate mit anderen Polyolen und -Hydroxycarbonsäuren bilden, vorwiegend im Verhältnis 1:1, manchmal aber auch 1:2. Der Säuregehalt der Borsäure kann durch die integrative Wirkung von Polyolen deutlich gesteigert werden; Beispielsweise kann sich die Ionisationskonstante von Borsäure in Gegenwart von Mannit um das 104-fache erhöhen (von pKa=9.25 auf 5,15), was die Grundlage für die Titration von Borsäure mit NaOH-Lösung in Gegenwart von Mannit in der analytischen Chemie darstellt.
Borsäure reagiert mit Flusssäure in wässriger Lösung sofort zu Trifluorborsäure, die sich dann langsam in Tetrafluorborsäure umwandelt:
Es liegt eine Reihe von Zwischenprodukten vor, die eine vollständige Reaktionssequenz bilden: H[B(OH)4], H[BF(OH)3], H[BF2(OH)2], H[BF3(OH)] und H[BF4]. Von diesen ist nur Monofluorborsäure H[BF(OH)3] ein temporäres Zwischenprodukt; Die anderen drei Fluorsäuren sind stabil und können einzeln hergestellt werden.
