Boorzuur heeft een gelaagde structuur die bestaat uit asymmetrische waterstof-gebonden B(OH)3-eenheden, met een tussenlaagafstand van 318 picometer. Het is oplosbaar in water, alcohol, glycerol, ethers en essentiële oliën; de waterige oplossing is zwak zuur. De oplosbaarheid van boorzuur in water neemt toe bij toenemende temperatuur en kan vervluchtigen met waterdamp. In een waterige oplossing bestaat boorzuur voornamelijk als niet-geïoniseerde B(OH)3-monomeren, maar een klein deel van de B(OH)3-moleculen vormt een complex met OH--ionen in water, waardoor de oplossing enigszins zuur wordt.
Boorzuur is een monoprotisch, zeer zwak zuur. De zuurgraad is niet afkomstig van de donatie van protonen. Omdat boor een atoom met een -elektronentekort is, kan het hydroxide-ionen uit watermoleculen toevoegen, waardoor een proton vrijkomt. Deze eigenschap met een tekort aan elektronen wordt benut door polyhydroxyverbindingen (zoals glycerol en glycerol) toe te voegen om stabiele complexen te vormen, waardoor de zuurgraad wordt verhoogd.
Reden voor de zuurgraad van boorzuur (pKa=9.25):
De stoffen in de oplossing zijn echter eigenlijk niet zo eenvoudig. Er is gemeld dat boorzuur voorkomt in verdunde oplossingen (<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.
Zelfs tetraboronzuur H2B4O7 (pKa1≈4, pKa2≈9) is gevormd. Bovendien is de aanwezigheid van triboraationen bevestigd in gemengde oplossingen van boorzuur en boraat. Natuurlijk zijn er veel theorieën over het bestaan en de vormen van polyboorzuren en polyboraten. De meest populaire polyboraationen zijn echter HB2O4-, H4B3O7-, B4O72-, HB4O7- en B5O8-, waarvan het triboraation het meest plausibel is.
Het toevoegen van glycerol aan boorzuur veroorzaakt verestering, waardoor de boraationenconcentratie wordt verlaagd en boorzuurionisatie wordt bevorderd, waardoor de zuurgraad van de oplossing toeneemt. Naast glycerol kunnen boorzuur en zijn boraten snel stabiele chelaten vormen met andere polyolen en -hydroxycarbonzuren, voornamelijk 1:1, maar soms ook 1:2. De zuurgraad van boorzuur kan aanzienlijk worden verbeterd door het integrerende effect van polyolen; In aanwezigheid van mannitol kan de ionisatieconstante van boorzuur bijvoorbeeld 104 keer toenemen (van pKa=9.25 naar 5,15), wat de basis is voor de titratie van boorzuur met NaOH-oplossing in aanwezigheid van mannitol in de analytische chemie.
Boorzuur reageert met fluorwaterstofzuur in een waterige oplossing en vormt onmiddellijk trifluorboorzuur, dat vervolgens langzaam wordt omgezet in tetrafluorboorzuur:
Er is een reeks tussenproducten aanwezig die een volledige reactiesequentie vormen: H[B(OH)4], H[BF(OH)3], H[BF2(OH)2], H[BF3(OH)] en H[BF4]. Hiervan is alleen monofluorboorzuur H[BF(OH)3] een tijdelijk tussenproduct; de andere drie fluorzuren zijn stabiel en kunnen afzonderlijk worden bereid.
