BORAX: POVIJEST, STRUKTURA, SVOJSTVA, UPOTREBE, SINTEZA, RIZICI - KEMIJA - 2025

Boraks ili natrijev borat je oznaka za skupinu kemijskih spojeva s osnovnom formulom Na ₂ B ₄ O ₇. To je higroskopna sol koja može tvoriti brojne hidrate, a osim toga strukturno je obogaćena prisutnošću određenih metalnih nečistoća.

Glavni spojevi koji primaju ime boraksa su sljedeći: bezvodni natrijev tetraborat, Na ₂ B ₄ O ₇; natrij tetraborata pentahidrat (Na ₂ B ₄ O ₇) 5H ₂ O; i natrijevog tetraborat dekahidrata, Na ₂ B ₄ O ₇.10H ₂ O, ili njegov ekvivalent, natrijev tetraborat oktahidrata, Na ₂ B ₄ O ₅ (OH) ₄.8H ₂ O.

Ulomak Boraxa. Izvor: Leon Hupperichs

Kao što se može primijetiti, sve gore navedene čvrste tvari se razlikuju samo u stupnju njihove hidratacije; neki imaju više molekula vode u svojim kristalima nego drugi. Fizički, boraks izgleda poput čvrstih komada ili kristala krede (gornja slika).

Borax se prirodno nalazi u sezonskim jezerskim sedimentima, isušenim isparavanjem. Borax se proizvodi u Turskoj, Searles Jezerima (Kalifornija), u pustinji Atacama, Čileu, Boliviji, Tibetu i Rumunjskoj. Borax kristali mogu se dobiti sintetičkim postupkom sporog nukleacije; to jest onaj u kojem se favorizira rast kristala.

Natrijev tetraborat, bezvodni i dehidrirani, slabo je topljiv u hladnoj vodi; ali njegova topljivost raste s porastom temperature. Na ₂ B ₄ O ₇.10H ₂ O vrlo topiv u etilen glikolu, umjereno topljiv u etanolu i slabo topljiv u acetonu; to su manje polarna otapala od vode.

Borax ima brojne primjene, poput izrade deterdženata i sapuna; kao vatrogasno sredstvo za celulozni materijal; u proizvodnji stakloplastike; u čišćenju tvrdih površina poput metala, stakla i keramike; i inhibicija korozije, između ostalih upotreba.

Borax nadražuje oči, kožu i dišne ​​puteve. Gutanjem, između ostalih simptoma, može uzrokovati povraćanje, proljev, mlakost, propadanje i napadaje. Trenutno se sumnja da može imati štetne učinke na reprodukciju ljudi.

Povijest

Povijest boraksa je zbunjujuća. Primjećuje se da je otkriven u koritu jezera u Tibetu, osušen isparavanjem. Prenesena je u 8. stoljeću iz Tibeta u Saudijsku Arabiju slijedeći takozvani Put svile.

Izraz "boraks" postao je popularan zbog brojnih aplikacija koje su pronađene za njega i plasirane pod imenom 20 mule Team Borax Tradermax, a odnosile su se na način prevoza boraksa kroz pustinje u Nevadi i Kalifornija.

Druga verzija njegovog otkrića ukazuje na to da su Egipćani dugo znali za njegovo postojanje, koristeći ga u zavarivanju metala toplinom. Osim toga, koristili su ga u medicini i u procesu mumificiranja. Borax je u Europu u 13. stoljeću prenio Marko Polo.

Sredinom 19. stoljeća u pustinji Mogave otkrivena su velika ležišta bora, što je od tada učinilo njenom uobičajenom.

Struktura boraksa

Struktura iona boraksa. Izvor: Smokefoot

Gornja slika pokazuje da su ioni koji čine boraks, posebno odgovara krutine s formulom kompozicijski Na ₂ · 8H ₂ O (ili Na ₂ B ₄ O ₇ · 10H ₂ O).

Prvo, može se primijetiti kavezna struktura aniona ^2- (iako bi trebala imati dvije deprotonirane -OH skupine, -O ^-), u kojima se može vidjeti osmerokutni prsten (četiri B atoma i četiri O atoma), s dijelom BOB mosta. u dvije polovice.

Rečeni kavez ne ostaje statičan, već vibrira i prihvaća različite oblike u prostoru; međutim, u manjoj mjeri u blizini mosta. Također, može se primijetiti da je vrlo "kisikom"; to jest, ima mnogo atoma kisika, sposobnih za interakciju s molekulama vode kroz vodikove veze.

Tada ne čudi da kristali boraksa mogu hidratirati i stvoriti brojne hidrate. Prema tome, za kruti Na ₂ · 8H ₂ O, nalazi se osam H ₂ O molekule međudjeluju sa borat kavez, te u isto vrijeme, s metalnim centara Na ⁺.

Na strani kationa imamo vodeni kompleks ⁺ _n, gdje će vrijednost n ovisiti o omjeru anion / kation. U gornjoj krutini n = 2, tako da imamo: ²⁺, čiji naboj 2+ neutralizira 2- naboj boratnog aniona.

kristali

Monoklinička jedinica bore. Izvor: Ben Mills.

Je iznad monoklinsku jediničnu ćeliju za Na ₂ · 8H ₂ O ili Na ₂ B ₄ O ₇ · 10H ₂ O kristala. Tu elektrostatskih zanimljive i vodikove veze ili upravljaju dominiraju strukturne uzorci nastao u svakom Span kristala, Ostali hidrati i bezvodna sol gube jednu ili sve svoje molekule vode, mijenjajući sastav i strukturu kristala boraksa. U svim njima anion i kation ostaju isti (osim ako nema nečistoća ili nuspojava), tako da ne može doći do zabune u tom pogledu.

Zbunjenosti s boratnim anionom

Na ₂ · 8H ₂ O, a na ₂ B ₄ O ₇ · 10H ₂ O isti. Zašto?

Na prvom mjestu, ako se računaju njegovi atomi, vidjet će se da se podudaraju u broju; i drugo, u anionu B ₄ O ₇ ^2- smatra se odsutnost dviju OH skupina povezanih s borovim glavama mostova BOB; dva OH koja zajedno s dva H ⁺ iz B ₄ O ₇ ^2- dodaju do 2 H ₂ O, što daje ukupno 10 H ₂ O (8 + 2).

Svojstva

imena

- Borax.

- Natrijev borat.

- Natrijev tetraborat.

- dinatrijev tetraborat.

Molekularna masa

Bezvodno: 201,22 g / mol.

Dekahidrat: 381,38 g / mol.

Fizički izgled

Bijela kristalna krutina.

Gustoća

Bezvodni: 2,4 g / cm ³

Dekahidrat: 1.739 g / cm ³

Talište

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

Dekahidrat: 75 ºC.

Vrelište

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

Topnost u vodi

31,78 g / L (i za bezvodni i za dekahidrat).

Topljivost u organskim otapalima

Vrlo je topiv u etilen glikolu, umjereno topiv u dietilen glikolu i metanolu, te slabo topljiv u acetonu.

Indeks loma (ηD)

Bezvodni: η ₁ = 1,444; η ₂ = 1.469.

Dekahidrat: η ₂ = 1,447.

Stabilnost

Stabilna je u pravilnim uvjetima skladištenja. Iako ima nizak tlak pare, povećava se s temperaturom, što dovodi do kristalizacije i kondenzacije, pa treba izbjegavati prekomjerne fluktuacije temperature i vlage.

Emisija svjetlosti

Natrijev tetraborat, kada je izložen djelovanju vatre, emitira zeleno svjetlo.

reakcije

- Kada se otopi u vodi, stvara alkalne otopine s pH oko 9,2.

- Borax reagira na druge borate, poput perborata (PBS).

- Također proizvodi bornu kiselinu reakcijom s klorovodičnom kiselinom:

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 djeluje poput amfoterne tvari jer u vodenoj otopini hidrolizira i može neutralizirati kiseline. Na isti način, sposobna je neutralizirati lužine visoke koncentracije, izbjegavajući pretjerani porast pH medija.

Prijave

Borax ima brojne primjene, kako kod ljudi, tako i u svim aktivnostima koje obavljaju.

Antioksidantno djelovanje

Borax ima sposobnost otapanja oksida. Iz tog razloga se koristi u obnavljanju metala poput mesinga, bakra, olova i cinka.

Također se koristi za sprečavanje oksidacije metalnih šipki u ljevaonicama. Borax prekriva njegovu površinu, ne isključujući zrak, i stoga sprječava oksidaciju. Uz to, sprječava koroziju željeznih materijala u proizvodnji automobila.

Topljivost boraksa u etilen glikolu bila je korisna u formulacijama protiv smrzavanja. Borax neutralizira kisele ostatke koji nastaju tijekom razgradnje etilen glikola, minimizirajući oksidaciju koja može podvrgnuti površina metala.

Proizvodnja ljepila

- Borax je dio škrobne ljepljive formulacije za valoviti papir i karton.

- Peptizirajući agens je u proizvodnji ljepila na bazi kazeina i dekstrina.

- Djeluje jačanjem ljepljivih materijala kroz umrežavanje konjugiranih hidroksilnih skupina.

Vatrogasno sredstvo

Koristi se kao sredstvo za protivpožarnu zaštitu u celuloznim materijalima i drugim polimerima koji sadrže hidroksilne skupine. Djeluje kroz razne mehanizme, uključujući stvaranje staklastog sloja koji ograničava pristup gorivima.

Proizvodnja borosilikatnog stakla (Pyrex)

Borax je izvor bora koji se koristi u proizvodnji borosilikatnog stakla; karakterizirana visokom talištem, malim koeficijentom ekspanzije i velikom otpornošću na termičke udare.

To mu omogućuje da se podvrgne visokim temperaturama bez doživljaja lomova, dobivši naziv vatrostalno staklo.

Borosilikatno staklo koristi se u proizvodnji materijala koji će se koristiti u kući za pečenje hrane. Također se koristi u laboratorijama u čašama, tikvicama, mjernim cilindrima, pipetama itd.

emulgator

Borax se zajedno s drugim spojevima koristi za emulgiranje sapuna i drugih parafina. Koristi se i kao baza za proizvodnju losiona, kreme i masti.

Sredstva za čišćenje

- U formulacijama se dodaje za čišćenje čvrstih površina poput metala, stakla i keramike.

- Koristi se u sredstvima za čišćenje ruku, materijalom za poliranje i sapunima za upotrebu u praonicama i kod kuće. Pored toga, olakšava uklanjanje masnih naslaga s tvorničkih podova.

Medicinske svrhe

- Koristi se u liječenju gljivičnih infekcija stopala.

- To je dio formule hranjivih tvari koje opskrbljuju bor. Smatra se da je ovaj element uključen u metabolizam kalcija, fosfora i magnezija, a možda će biti potreban i za koštanu strukturu.

- Sudjeluje u određivanju glikoziliranog hemoglobina (HbA1C), testu koji se koristi za utvrđivanje dugoročnog razvoja dijabetesa kod pacijenta jer je poluživot eritrocita 120 dana.

Ove informacije su korisnije za kliničara od pojedinačnih mjerenja glukoze u krvi od pacijenta.

PH pufer

Koristi se u raznim sustavima pH pufera koji se koriste u biokemiji; među njima je Tris (hidroksimetil) aminometan-borat, koji se koristi u poliakrilamidnoj elektroforezi nukleinskih kiselina DNA i RNA.

Smanjena tvrdoća vode

Borax se može kombinirati s ionima kalcija i magnezija prisutnima u vodi, smanjujući njihovu koncentraciju. Time se smanjuje tvrdoća vode.

Gnojivo i kompost

Borax se koristi kao izvor bora. Kalcij i bor sudjeluju u stvaranju stanične biljne stijenke. Osim toga, istaknuto je da bor pogoduje oprašivanju, zbog čega intervenira u gnojidbi i razmnožavanju biljaka.

Čuvanje drva

Borax se bori protiv drvne gliste, buba koja troši i uništava drvo. Također se koristi u očuvanju i održavanju drvenih brodica.

Fluks i fluks

Koristi se kao fluks za zavarivanje čelika i željeza, uzrokujući smanjenje tališta i eliminaciju željezovog oksida; nepoželjni kontaminant. U slične svrhe sudjeluje u lemljenju zlata i srebra.

Drugi

- Koristi se kao blagi pesticid; na primjer za borbu protiv moljaca na vuni.

- Prskanje se koristi za suzbijanje štetočina prisutnih u ormarima, unutarnjim rezervoarima, u rupama u zidovima i općenito tamo gdje uporaba pesticida koji više zagađuju nije poželjna.

- Koristi se u nuklearnim reaktorima za kontrolu reakcija koje bi u ekstremnim slučajevima mogle proizvesti lančanu reakciju.

- U radijatorima automobila boraksa se koristi za blokiranje mjesta na kojima ima curenja vode.

Sinteza

Boraks je dobiven reakcijom mineralne ulexite koji se sastoji od elemenata iz bora, natrija i kalcija, formule NaCaB ₅ O ₉.8H ₂ O, natrij karbonata i natrij hidrokarbonata u vodenom mediju.

U stvari, sinteza natrijevog tetraborata ili boraksa se malo koristi; Većina dobivenog spoja dobije se ekstrakcijom minerala koji ga sadrže.

Postupak se može sažeti otapanjem rude u vodi, nakon čega slijedi filtriranje u glini i konačno isparavanje vodene otopine.

rizici

Borax je prirodni proizvod, međutim može nanijeti niz šteta ljudskom zdravlju. Na primjer, kontakt s prahom boraksa može uzrokovati iritaciju kože što može dovesti do dermatitisa.

Slično tome, boraks izaziva iritaciju očiju i gornjih dišnih putova. Simptomi njegove inhalacije uključuju kašalj i grlobolju.

U međuvremenu, unos boraks predstavlja sljedeće simptome: povraćanje, mučnina, proljev, mlakost, glavobolja i napadaji. Uz to, mogu utjecati i središnji živčani sustav i rad bubrega.

Iz ispitivanja provedenih na mužjacima štakora, hranjenih boraksom, primijećena je atrofija testisa kod njih. Dok su studije provedene na trudnicama sa štakorima pokazale da boraks može preći preko placente, stvarajući promjenu razvoja fetusa, što se očituje malom težinom rođenja.

Smatra se da izloženost boraksi utječe na reproduktivnu funkciju muškaraca kod muškaraca, što se očituje smanjenjem broja spermija.

Fatalna doza od 10 do 25 grama procjenjuje se za unos boraks u odraslih.

Reference

1. Shiver & Atkins. (2008). Neorganska kemija. (Četvrto izdanje). Mc Graw Hill.
2. Nacionalni centar za biotehnološke informacije. (2019). Argon. PubChem baza podataka. CID = 23968. Oporavak od: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. Karolyn Burns, Seneca Joseph i dr. Ryan Baumbach. (SF). Sinteza i svojstva kristala boraksa i intermetalnih legura. Oporavilo sa: nationalmaglab.org
4. Wikipedia. (2019). Boraks. Oporavilo sa: en.wikipedia.org
5. Rio Tinto. (2019). Borax dekahidrat. 20 mule Team Borax. Oporavak od: borax.com
6. Fletcher Jenna. (14. siječnja 2019.). Je li borax siguran za upotrebu? Oporavilo od: medicalnewstoday.com