BORAX: ZGODOVINA, STRUKTURA, LASTNOSTI, UPORABE, SINTEZA, TVEGANJA - KEMIJA - 2025

Boraks ali natrijev borat je oznaka za skupino kemičnih spojin z bazo s formulo z Na ₂ B ₄ O ₇ . Je higroskopska sol, ki lahko tvori številne hidrate, poleg tega pa je strukturno obogatena s prisotnostjo nekaterih kovinskih nečistoč.

Glavne spojine, ki dobijo ime boraks, so naslednje: brezvodni natrijev tetraborat, Na ₂ B ₄ O ₇ ; natrijev tetraborat pentahidrat (Na ₂ B ₄ O ₇ ) .5H ₂ O; in natrijev tetraborat dekahidrat, Na ₂ B ₄ O ₇ .10H ₂ O ali njegov ekvivalent, natrijev tetraborat oktahidrat, Na ₂ B ₄ O ₅ (OH) ₄ .8H ₂ O.

Odlomek Boraxa. Vir: Leon Hupperichs

Kot je mogoče razbrati, se vse zgoraj navedene trdne snovi razlikujejo le po stopnji hidracije; nekateri imajo v svojih kristalih več molekul vode kot drugi. Fizično burja izgleda kot trdni koščki ali kristali krede (zgornja slika).

Borax je naravno v sezonskih jezerskih sedimentih, izsušenih z izhlapevanjem. Borax se proizvaja v Turčiji, Searles Lakes (Kalifornija), v puščavi Atacama, Čilu, Boliviji, Tibetu in Romuniji. Kristale boraksa lahko dobimo sintetično s postopkom počasnega nukliranja; to je tista, pri kateri se daje prednost rasti kristalov.

Natrijev tetraborat, brezvoden in dehidriran, je slabo topen v hladni vodi; vendar se njegova topnost povečuje s povečanjem temperature. Na ₂ B ₄ O ₇ .10H ₂ O je zelo topen v etilen glikola, zmerno topen v etanolu in rahlo topen v acetonu; to so manj polarna topila kot voda.

Borax ima številne aplikacije, na primer pri proizvodnji detergentov in mil; kot zaviralec ognja za celulozni material; pri proizvodnji steklenih vlaken; pri čiščenju trdih površin, kot so kovine, steklo in keramika; in inhibicijo korozije med drugimi uporabo.

Borax draži oči, kožo in dihala. Z zaužitjem lahko med drugimi simptomi povzroči bruhanje, drisko, mlahavost, propadanje in napade. Trenutno obstaja sum, da ima lahko škodljive učinke na razmnoževanje ljudi.

Zgodovina

Zgodovina burje je zmedena. Ugotovljeno je, da so jo odkrili v dnu jezera v Tibetu, posušili z izhlapevanjem. Prenesli so ga v 8. stoletju iz Tibeta v Savdsko Arabijo po tako imenovani svileni poti.

Izraz "boraks" je postal priljubljen zaradi številnih aplikacij, ki so bile najdene zanj in se tržijo pod imenom 20 Mule Team Borax Tradermax, ki se je nanašal na način prevoza boraks po puščavah Nevade in Kalifornija.

Druga različica njegovega odkritja kaže, da so Egipčani že dolgo vedeli za njegov obstoj, ki so ga uporabljali pri varjenju kovin s toploto. Poleg tega so ga uporabljali v medicini in v procesu mumificiranja. Borax je v Evropo v 13. stoletju prenesel Marco Polo.

Sredi 19. stoletja so v puščavi Mogave odkrili velika nahajališča boraks, zaradi česar je bila od nekdaj pogosta.

Struktura boraksa

Struktura ionov boraks. Vir: Smokefoot

Zgornja slika prikazuje ione, ki sestavljajo boraks, ki natančno ustreza trdni snovi s kompozicijsko formulo Na ₂ · 8H ₂ O (ali Na ₂ B ₄ O ₇ · 10 H ₂ O).

Najprej je mogoče opaziti kletko strukturo aniona ^2- (čeprav bi morala imeti dve deprotonirani skupini -OH, -O ^- ), v katerih je viden osmerokotni obroč (štirje atomi B in štirje O), ki ga loči most BOB v dveh polovicah.

Rečena kletka ne ostane statična, ampak vibrira in v prostoru sprejema različne oblike; vendar v manjši meri v bližini mostu. Prav tako je mogoče opaziti, da je zelo "oksigeniran"; to pomeni, da ima veliko kisikovih atomov, ki so sposobni medsebojno vplivati ​​z vodnimi molekuli prek vodikovih vezi.

Zato ne preseneča, da kristali boraks lahko hidrirajo in ustvarijo številne hidrate. Tako je trden Na ₂ · 8H ₂ O obstaja osem H ₂ O molekule reagirajo z boratom kletko, in hkrati, s kovinskim središč Na ⁺ .

Na strani kationov imamo vodni kompleks ⁺ _n , kjer bo vrednost n odvisna od razmerja anion / kation. V zgornji trdni snovi je n = 2, zato imamo: ²⁺ , katerih naboj 2+ nevtralizira 2- naboj boratnega aniona.

Kristali

Monoklinična enota boraks. Vir: Ben Mills.

Zgoraj je monoklinična celica za kristale Na ₂ · 8H ₂ O ali Na ₂ B ₄ O ₇ · 10H ₂ O. Tu elektrostatične privlačnosti in vodikove vezi upravljajo ali prevladujejo nad strukturnimi vzorci, ki izvirajo iz vsakega razpona kristala. .

Drugi hidrati in brezvodna sol izgubijo eno ali vse svoje molekule vode in spremenijo sestavo in strukturo kristala boraksa. V vseh njih ostajata anion in kation enaka (razen če obstajajo nečistoče ali stranske reakcije), zato v zvezi s tem ne more biti nobene zmede.

Zmede z boratnim anionom

Na ₂ · 8H ₂ O in Na ₂ B ₄ O ₇ · 10H ₂ O sta enaka. Zakaj?

V prvi vrsti, če štejemo njegove atome, se bo videlo, da se po številu ujemata; in drugič, v anionu B ₄ O ₇ ^{2- se} upošteva odsotnost dveh OH skupin, povezanih z borovimi glavami mostov BOB; dva OH, ki skupaj z dvema H ⁺ iz B ₄ O ₇ ^2- , sestavljata do 2 H ₂ O, kar daje skupno 10 H ₂ O (8 + 2).

Lastnosti

Imena

- Borax.

- Natrijev borat.

- Natrijev tetraborat.

- dinatrijev tetraborat.

Molekularna masa

Brezvodni: 201,22 g / mol.

Dekahidrat: 381,38 g / mol.

Fizični videz

Bela kristalna trdna snov.

Gostota

Brezvodni: 2,4 g / cm ³

Dekahidrat: 1739 g / cm ³

Tališče

Brezvodni: 743 ° C (1,369 ° F, 1,016 K).

Dekahidrat: 75 ° C.

Vrelišče

Brezvodna: 1.575 ° C (2.867 ° F, 1.848 K).

Topnost v vodi

31,78 g / L (tako za brezvodni kot dekahidrat).

Topnost v organskih topilih

Je zelo topen v etilen glikolu, zmerno topen v dietilen glikolu in metanolu ter rahlo topen v acetonu.

Indeks loma (ηD)

Brezvodni: η ₁ = 1,444; η ₂ = 1,469.

Dekahidrat: η ₂ = 1,447.

Stabilnost

Ob ustreznih pogojih skladiščenja je obstojen. Čeprav ima nizek parni tlak, se zvišuje s temperaturo, kar vodi do kristalizacije in kondenzacije, zato se je treba izogibati čezmernim nihanjem temperature in vlažnosti.

Svetlobna emisija

Natrijev tetraborat, kadar je izpostavljen ognju, oddaja zeleno luč.

Reakcije

- Ko se raztopi v vodi, ustvarja alkalne raztopine s pH približno 9,2.

- Borax reagira, da tvori druge borate, kot je perborat (PBS).

- Prav tako proizvaja borovo kislino z reakcijo s klorovodikovo kislino:

Na ₂ B ₄ O ₇ · 10H ₂ O + HCl => 4 H ₃ BO ₃ + 2 Na ⁺ + 2 Cl ^- + 5 H ₂ O

- Natrijev tetraborat se obnaša kot amfoterna snov, saj v vodni raztopini hidrolizira in lahko nevtralizira kisline. Na enak način lahko nevtralizira alkalije z visoko koncentracijo in se tako izogne ​​prekomernemu dvigu pH medija.

Prijave

Borax ima številne aplikacije, tako pri ljudeh kot pri vseh dejavnostih, ki jih izvajajo.

Antioksidantno delovanje

Borax ima sposobnost raztapljanja oksidov. Zaradi tega se uporablja pri predelavi kovin, kot so medenina, baker, svinec in cink.

Uporablja se tudi za preprečevanje oksidacije kovinskih palic v livarnah. Borax pokriva njegovo površino, razen zraka in zato preprečuje oksidacijo. Poleg tega preprečuje korozijo železnih materialov v avtomobilski proizvodnji.

Topnost boraksa v etilen glikolu je bila uporabna v formulacijah proti zmrzovanju. Borax nevtralizira kisle ostanke, ki nastanejo med razpadanjem etilen glikola in tako zmanjša oksidacijo, ki jo lahko podvrže površina kovin.

Proizvodnja lepil

- Borax je del škrobne lepilne formulacije za valovit papir in karton.

- Je peptizno sredstvo pri proizvodnji lepil na osnovi kazeina in dekstrina.

- Deluje s krepitvijo lepilnih materialov s pomočjo zamreženja konjugiranih hidroksilnih skupin.

Ognjevarno

Uporablja se kot protipožarno sredstvo v celuloznih materialih in drugih polimerih, ki vsebujejo hidroksilne skupine. Svoje delovanje izvaja z različnimi mehanizmi, vključno s tvorbo steklaste plasti, ki omejuje dostop do goriv.

Proizvodnja borosilikatnega stekla (Pyrex)

Borax je vir bora, ki se uporablja pri proizvodnji borosilikatnega stekla; za katero je značilno visoko tališče, nizek koeficient raztezanja in velika odpornost na toplotne sunke.

To omogoča, da je izpostavljen visokim temperaturam, ne da bi pri tem doživel zlome, pri čemer je dobil ime ognjevzdržno steklo.

Borosilikatno steklo se uporablja pri izdelavi materialov, ki jih doma uporabljamo za peko hrane. Uporablja se tudi v laboratorijih v čašah, bučkah, merilnih jeklenkah, pipetah itd.

Emulgator

Borax se skupaj z drugimi spojinami uporablja za emulgiranje mil in drugih parafinov. Uporablja se tudi kot osnova za izdelavo losjonov, krem ​​in mazil.

Čiščenje potrebščin

- V formulacijah je dodan za čiščenje trdnih površin, kot so kovina, steklo in keramika.

- Uporablja se v ročnih čistilih, polirnih materialih in milih za detergente za uporabo v pralnicah in doma. Poleg tega olajša odstranjevanje mastnih usedlin s tovarniških tal.

Medicinske namene

- Uporablja se pri zdravljenju glivičnih okužb stopal.

- Je del formule hranil, ki oskrbujejo bor. Ta element naj bi bil vključen v presnovo kalcija, fosforja in magnezija in bo morda potreben za strukturo kosti.

- Sodeluje pri določanju glikoziliranega hemoglobina (HbA1C), ki se uporablja za določanje dolgoročnega razvoja sladkorne bolezni pri pacientu, saj je razpolovna doba eritrocita 120 dni.

Te informacije so za bolnika bolj koristne kot posamezne meritve glukoze v krvi pri bolniku.

PH pufer

Uporablja se v različnih pH-puferskih sistemih, ki se uporabljajo v biokemiji; med njimi Tris (hidroksimetil) aminometan-borat, ki se uporablja v poliakrilamidni elektroforezi nukleinskih kislin DNA in RNA.

Zmanjšana trdota vode

Borax se lahko kombinira z ioni kalcija in magnezija v vodi, kar zmanjša njihovo koncentracijo. To zmanjša trdoto vode.

Gnojilo in kompost

Borax se uporablja kot vir bora. Kalcij in bor sodelujeta pri tvorbi rastlinske celične stene. Poleg tega je bilo izpostavljeno, da bor spodbuja opraševanje, zato posega v gnojenje in širjenje rastlin.

Konzerviranje lesa

Borax se bori z lesnim črvom, hroščem, ki porabi in uničuje les. Uporablja se tudi pri ohranjanju in vzdrževanju lesenih čolnov.

Fluks in fluks

Uporablja se kot tok pri varjenju jekla in železa, kar povzroči zmanjšanje tališča in izločanje železovega oksida; nezaželen kontaminant. Za podoben namen sodeluje pri spajkanju zlata in srebra.

Drugi

- Uporablja se kot blag pesticid; na primer za boj proti moljem na volni.

- Razprševanje se uporablja za zatiranje škodljivcev, prisotnih v omarah, notranjih rezervoarjih, v luknjah v stenah in na splošno, kadar uporaba pesticidov, ki bolj onesnažujejo okolje, ni zaželena.

- Uporablja se v jedrskih reaktorjih za nadzor reakcij, ki bi lahko v skrajnih primerih povzročile verižno reakcijo.

- V avtomobilskih radiatorjih se burja uporablja za blokiranje mest, kjer obstajajo puščanja vode.

Sinteza

Boraks dobimo z reagiranjem mineralne Ulexite, ki ga sestavljajo elementi bor, natrij in kalcij, s formulo NaCaB ₅ O ₉ .8H ₂ O, z natrijevim karbonatom in natrijevim hidrogen v vodnem mediju.

Pravzaprav se sinteza natrijevega tetraborata ali boraksa malo uporablja; Večina nastale spojine se pridobi z ekstrakcijo mineralov, ki jih vsebujejo.

Postopek lahko povzamemo z raztapljanjem rude v vodi, čemur sledi filtracija v glini in na koncu izhlapevanje vodne raztopine.

Tveganja

Borax je naraven izdelek, kljub temu pa lahko povzroči vrsto škode za zdravje ljudi. Na primer, stik s prahom boraks lahko povzroči draženje kože, kar bi lahko vodilo do dermatitisa.

Podobno burja povzroča draženje oči in zgornjih dihal. Simptomi njegovega vdihavanja vključujejo kašelj in vneto grlo.

Medtem vnos boraks predstavlja naslednje simptome: bruhanje, slabost, driska, gladkost, glavobol in epileptični napadi. Poleg tega lahko prizadene centralni živčni sistem in delovanje ledvic.

Iz študij, izvedenih na samcih podgan, hranjenih z boraksami, je bila pri njih opažena atrofija testisov. Medtem ko so študije na nosečih podganah pokazale, da bi boraks lahko prešel skozi posteljico, kar je spremenilo razvoj ploda, kar se kaže z majhno težo pri rojstvu.

Domneva, da izpostavljenost boraksi pri moških vpliva na reproduktivno funkcijo moškega spola, kar se kaže z zmanjšanjem števila semenčic.

Za vnos boraks pri odraslih je ocenjen smrtni odmerek 10 do 25 gramov.

Reference

1. Shiver & Atkins. (2008). Anorganska kemija. (Četrta izdaja). Mc Graw Hill.
2. Nacionalni center za informacije o biotehnologiji. (2019). Argon. Baza podatkov PubChem. CID = 23968. Pridobljeno: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. Karolyn Burns, Seneca Joseph in dr. Ryan Baumbach. (sf). Sinteza in lastnosti kristalov boraksa in intermetalnih zlitin. Pridobljeno: nationalmaglab.org
4. Wikipedija. (2019). Borax. Pridobljeno: en.wikipedia.org
5. Rio Tinto. (2019). Borax dekahidrat. 20 Mule Team Borax. Pridobljeno: borax.com
6. Fletcher Jenna (14. januar 2019). Ali je borax varen za uporabo? Pridobljeno od: medicinskewstoday.com