붕산(硼酸, 영어: boric acid)은 붕소를 중심 원자로 하는 산소산으로, 화학식은 H₃BO₃이다. 분자량은 약 61.83 g/mol이며, 상온에서 무색·무취의 결정 또는 백색 결정성 분말 형태로 존재한다. 진주 광택을 띠는 인편상(鱗片狀) 결정으로 관찰되며, 비중은 약 1.435이다.
물리·화학적 성질
붕산은 약한 산성 물질로, 수용액에서 수소 이온을 방출한다. 산해리상수(Ka)는 약 5.8×10⁻¹⁰ mol/L로, pKa는 약 9.24이다. 물에 대한 용해도는 온도에 따라 증가하여 더운 물에 잘 녹으며, 고온의 알코올과 글리세롤에도 잘 녹는다. 아세톤과 에테르에는 약간 용해된다. 녹는점은 약 170.9℃이며, 가열 시 탈수 반응이 일어나 메타붕산(HBO₂), 사붕산(H₂B₄O₇), 삼산화이붕소(B₂O₃)로 순차적으로 전환된다.
생성 방법
붕산은 주로 붕사(Na₂B₄O₇·10H₂O)에 염산 또는 황산을 작용시켜 얻는다. 반응식은 다음과 같다.
Na₂B₄O₇·10H₂O + 2HCl → 4H₃BO₃ + 2NaCl + 5H₂O
또한 붕산염 광물을 산과 반응시켜 생산하기도 하며, 일부 화산 지역에서는 천연 상태의 붕산이 발견되기도 한다. 붕산 또는 붕산염은 바닷물, 식물, 대부분의 과일에도 미량 존재하는 것으로 알려져 있다. 천연 상태에서 함수염으로 존재하며, 무수염은 붕산과 금속 산화물을 융해하여 얻을 수 있다.
용도
붕산은 다양한 분야에서 사용된다. 방부제, 소독제로서 효모 및 곰팡이 감염(예: 칸디다증, 무좀) 치료에 쓰이며, 살충제(특히 바퀴벌레 등의 해충 방제)로도 활용된다. 산업적으로는 내후성 목재, 내화성 직물의 처리에 사용되며, 유리, 도료, 세제, 화장품, 의약품 등의 제조 공정에도 이용된다. 또한 붕소가 중성자를 잘 흡수하는 성질을 이용하여 원자력 발전소에서 중성자 흡수제로 활용되기도 한다.
관련 화합물
붕산 계열에는 메타붕산(HBO₂), 사붕산염, 오붕산염 등이 잘 알려져 있다. 또한 붕사(硼砂, borax)는 붕산과 유사하지만 화학적으로 구분되는 물질로, 붕산은 붕사를 강산과 반응시켜 제조하기도 한다.
안전성 및 규제
붕산은 생물학적 시스템에서 무기 붕산염의 대사가 이루어지지 않는데, 이는 붕소-산소 결합을 끊는 데 과도한 에너지(약 523 kJ/mol)가 필요하기 때문으로 알려져 있다. 독성 물질로 분류될 수 있으므로 식품 첨가물로의 사용은 규제 대상이며, 취급 시 주의가 필요하다.
