BORAX: HISTORIE, STRUKTUR, EGENSKABER, ANVENDELSER, SYNTESE, RISICI - KEMI - 2025

Den borax eller natriumborat er en betegnelse for en gruppe af kemiske forbindelser med en base formel Na ₂ B ₄ O ₇. Det er et hygroskopisk salt, der er i stand til at danne adskillige hydrater, ud over at det strukturelt er beriget med tilstedeværelsen af ​​visse metalliske urenheder.

De vigtigste forbindelser, der modtager navnet borax er følgende: vandfri natriumtetraborat, Na ₂ B ₄ O ₇; natriumtetraboratpentahydrat (Na ₂ B ₄ O ₇).5H ₂ O; og natriumtetraboratdecahydrat, Na ₂ B ₄ O ₇ · 10 ₂ O, eller tilsvarende, natriumtetraborat octahydrat, Na ₂ B ₄ O ₅ (OH) ₄.8H ₂ O.

Borax fragment. Kilde: Leon Hupperichs

Som det kan forstås, er alle de ovennævnte faste stoffer kun forskellige i deres hydratiseringsgrad; nogle har flere vandmolekyler i deres krystaller end andre. Rent fysisk ser borax ud som robuste stykker eller krystalkrystaller (øverste billede).

Borax findes naturligt i sæsonbestemte søsedimenter, tørret ved fordampning. Borax produceres i Tyrkiet, Searles Lakes (Californien), i Atacama-ørkenen, Chile, Bolivia, Tibet og Rumænien. Boraks-krystaller kan opnås syntetisk ved en langsom nucleation-proces; det vil sige en, hvor krystalvæksten favoriseres.

Natriumtetraborat, vandfrit og dekahydreret, er dårligt opløseligt i koldt vand; men dens opløselighed øges med en stigning i temperaturen. Na ₂ B ₄ O ₇ · 10 ₂ O er meget opløseligt i ethylenglycol, moderat opløselig i ethanol og lidt opløseligt i acetone; disse er mindre polære opløsningsmidler end vand.

Borax har adskillige anvendelser, såsom til fremstilling af vaskemidler og sæber; som en brandhæmmer for cellulosemateriale; produktion af fiberglas; til rengøring af hårde overflader, såsom metaller, glas og keramik; og til inhibering af korrosion blandt andre anvendelser.

Borax irriterer øjnene, huden og luftvejene. Ved indtagelse kan det blandt andet forårsage opkast, diarré, slabhed, forfald og anfald. Det mistænkes for tiden, at det kan have skadelige virkninger på menneskelig reproduktion.

Historie

Boraks historie er forvirrende. Det bemærkes, at det blev opdaget i sengen af ​​en sø i Tibet, tørret ved fordampning. Det blev overført i det 8. århundrede fra Tibet til Saudi-Arabien efter den såkaldte Silkevej.

Udtrykket "borax" blev populært som et resultat af de mange applikationer, der blev fundet til det og markedsført under navnet 20 Mule Team Borax Tradermax, som henviste til den måde, hvorpå borax blev transporteret gennem ørkenerne i Nevada og Californien.

En anden version af dens opdagelse indikerer, at egypterne vidste om sin eksistens i lang tid og brugte den til svejsning af metaller ved hjælp af varme. Derudover brugte de det i medicin og i mumificeringsprocessen. Borax blev overført til Europa i det 13. århundrede af Marco Polo.

I midten af ​​det 19. århundrede blev store aflejringer af borax opdaget i Mogave-ørkenen, som har gjort det brug fælles siden da.

Boraks struktur

Opbygning af boraksioner. Kilde: Smokefoot

De øvre billede viser ionerne, der udgør borax, specielt svarende til et fast stof med en sammensætning formel Na ₂ · 8H ₂ O (eller Na ₂ B ₄ O ₇ · 10H ₂ O).

Første bur struktur af anionen ^2- kan bemærkes (selvom det bør have to deprotoneres -OH grupper, -O ^-), hvor der kan ses en ottekantet ring (fire atomer af B og fire af O), med en BIR bro dividere det i to halvdele.

Nævnte bur forbliver ikke statisk, men vibrerer og vedtager forskellige former i rummet; dog i mindre grad i nærheden af ​​broen. Det kan også bemærkes, at det er meget "iltet"; det vil sige, det har mange oxygenatomer, der er i stand til at interagere med vandmolekyler gennem brintbindinger.

Det er ikke så overraskende, at borakskrystaller kan hydrere og generere adskillige hydrater. Således for det faste Na ₂ · 8H ₂ O er der otte H ₂ O -molekyler interagerer med borat bur, og på samme tid, med metal centre i Na ⁺.

På kationsiden har vi det vandige kompleks ⁺ _n, hvor værdien af ​​n afhænger af anion / kation-forholdet. I det øverste faste stof, n = 2, så vi har: ²⁺, hvis 2+ ladning neutraliserer boratanionens 2-ladning.

krystaller

Monoklinisk enhedscelle af borax. Kilde: Ben Mills.

Ovenfor er den monokliniske enhedscelle for Na ₂ · 8H ₂ O eller Na ₂ B ₄ O ₇ · 10 H ₂ O krystaller Her styrer eller dominerer elektrostatiske attraktioner og brintbindinger de strukturelle mønstre, der stammer fra hver spænde af krystallen.

De andre hydrater og det vandfri salt mister en eller alle deres vandmolekyler, hvilket ændrer sammensætningen og strukturen af ​​borakskrystallen. I alle af dem forbliver anionen og kationen de samme (medmindre der er urenheder eller bivirkninger), så der kan ikke være nogen forvirring i denne forbindelse.

Forvirringer med den borate anion

Na ₂ · 8H ₂ O og Na ₂ B ₄ O ₇ · 10H ₂ O er de samme. Hvorfor?

For det første, hvis dens atomer tælles, vil det ses, at de falder sammen; og for det andet betragtes fraværet af de to OH-grupper, der er knyttet til borehovederne til BOB-broerne, i anionen B ₄ O ₇ ^2-; to OHS, der sammen med de to H ⁺ fra B ₄ O ₇ ^2-, tilføje op til 2 H ₂ O, hvilket giver i alt 10 H ₂ O (8 + 2).

Ejendomme

navne

- Borax.

- Natriumborat.

- Natriumtetraborat.

- Dinatriumtetraborat.

Molekylmasse

Vandfri: 201,22 g / mol.

Decahydrat: 381,38 g / mol.

Fysisk fremtoning

Et hvidt krystallinsk fast stof.

Massefylde

Vandfri: 2,4 g / cm ³

Decahydrat: 1.739 g / cm ³

Smeltepunkt

Vandfri: 743 ° C (1.369 ° F, 1.016 K).

Decahydrat: 75 ºC.

Kogepunkt

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

Vandopløselighed

31,78 g / l (til både vandfrit og decahydrat).

Opløselighed i organiske opløsningsmidler

Det er meget opløseligt i ethylenglycol, moderat opløseligt i diethylenglycol og methanol og let opløseligt i acetone.

Brydningsindeks (ηD)

Vandfri: η ₁ = 1,447; R ₂ = 1,469.

Decahydrat: η ₂ = 1,472.

Stabilitet

Det er stabilt under passende opbevaringsbetingelser. Selvom det har et lavt damptryk, stiger det med temperaturen, hvilket fører til krystallisering og kondens, så overdreven udsving i temperatur og fugtighed skal undgås.

Lysemission

Natriumtetraborat udsender et grønt lys når det udsættes for ild.

Reaktioner

- Når det opløses i vand, skaber det alkaliske opløsninger med en pH på ca. 9,2.

- Borax reagerer på dannelse af andre borater, såsom perborat (PBS).

- Det producerer også borsyre ved at reagere med saltsyre:

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

- Natriumtetraborat opfører sig som et amfotert stof, da det i vandig opløsning hydrolyserer og er i stand til at neutralisere syrer. På samme måde er det i stand til at neutralisere alkalier i høj koncentration og undgå en overdreven stigning i mediets pH.

Applikationer

Borax har adskillige applikationer, både hos mennesker og i alle de aktiviteter, de udfører.

Antioxidant handling

Borax har evnen til at opløse oxider. Af denne grund bruges det til nyttiggørelse af metaller som messing, kobber, bly og zink.

Det bruges også til at forhindre oxidation af metalstænger i støberier. Borax dækker dens overflade ekskl. Luft og forhindrer derfor oxidation. Derudover forhindrer det korrosion af jernholdigt materiale i bilfremstilling.

Boropløselighed i ethylenglycol har været nyttigt i frostvæskeformuleringer. Borax neutraliserer de sure rester, der produceres under nedbrydning af ethylenglycol, hvilket minimerer oxidationen, som overfladen af ​​metaller kan gennemgå.

Fremstilling af klæbemidler

- Borax er en del af en stivelsesklæbende formulering til bølgepapir og pap.

- Det er et peptiseringsmiddel til fremstilling af klæbemidler baseret på kasein og dextrin.

- Det fungerer ved at styrke klæbematerialerne gennem tværbinding af de konjugerede hydroxylgrupper.

Brandhæmmende

Det bruges som et brandhæmmende middel i cellulosematerialer og andre polymerer, der indeholder hydroxylgrupper. Det udøver sin handling gennem forskellige mekanismer, herunder dannelsen af ​​et glaslag, der begrænser adgangen til brændstoffer.

Fremstilling af borosilicatglas (Pyrex)

Borax er en kilde til bor, der anvendes til fremstilling af borosilicatglas; kendetegnet ved et højt smeltepunkt, lav ekspansionskoefficient og høj modstand mod termiske stød.

Dette gør det muligt at udsættes for høje temperaturer uden at opleve brud og modtage navnet på ildfast glas.

Borosilikatglas bruges til fremstilling af materialer, der skal bruges i hjemmet til at bage mad. Det bruges også i laboratorier i bægerglas, kolber, målecylindre, pipetter osv.

Emulgator

Borax bruges sammen med andre forbindelser til emulgering af sæber og andre paraffiner. Det bruges også som base til fremstilling af lotioner, cremer og salver.

Rengørings midler

- Det tilsættes i formuleringer for at rengøre faste overflader som metal, glas og keramik.

- Det bruges i håndrensere, polermateriale og sæbe til rengøringsmiddel til brug i vaskerier og derhjemme. Derudover letter det fjernelse af olieagtige aflejringer fra fabriksgulve.

Medicinsk brug

- Det bruges til behandling af svampefodinfektioner.

- Det er en del af formlen for næringsstoffer, der leverer bor. Dette element antages at være involveret i metabolismen af ​​calcium, fosfor og magnesium og kan være nødvendigt for knoglestruktur.

- Det er involveret i bestemmelsen af ​​glycosyleret hæmoglobin (HbA1C), en test, der bruges til at bestemme den langsigtede udvikling af diabetes hos en patient, da en erytrocytts halveringstid er 120 dage.

Denne information er mere nyttig for klinikeren end individuelle blodsukkermålinger fra patienten.

PH-buffer

Det bruges i forskellige pH-buffersystemer, der bruges i biokemi; blandt dem Tris (hydroxymethyl) aminomethan-borat, anvendt i polyacrylamidelektroforese af DNA og RNA-nukleinsyrer.

Nedsat vandets hårdhed

Borax er i stand til at kombinere med calcium- og magnesiumioner, der er til stede i vand, og reducere deres koncentration. Dette reducerer vandets hårdhed.

Gødning og kompost

Borax bruges som kilde til bor. Calcium og bor er involveret i dannelsen af ​​plantens cellevæg. Derudover er det blevet påpeget, at bor favoriserer bestøvning, hvorfor det griber ind i befrugtning og spredning af planter.

Træbeskyttelse

Borax bekæmper træorm, en bille, der fortærer og ødelægger træ. Det bruges også til bevarelse og vedligeholdelse af træbåde.

Flux og flux

Det bruges som en flux i svejsning af stål og jern, hvilket forårsager et fald i smeltepunktet og eliminering af jernoxid; en uønsket forurening. Til et lignende formål deltager han i lodning af guld og sølv.

Andre

- Det bruges som et mildt pesticid; for eksempel at bekæmpe møll på uld.

- Sprøjtning bruges til at kontrollere skadedyr, der findes i skabe, indvendige tanke, i hullerne i væggene, og generelt, hvor brug af mere forurenende pesticider ikke er ønsket.

- Det bruges i atomreaktorer til at kontrollere reaktioner, der i ekstreme tilfælde kan give en kædereaktion.

- I bilradiatorer bruges borax til at blokere steder, hvor der er vand lækager.

syntese

Borax opnås ved omsætning mineralet ulexit, sammensat af grundstofferne bor, natrium og calcium, med formlen NaCaB ₅ O ₉.8H ₂ O, med natriumcarbonat og natriumhydrogencarbonat i vandigt medium.

Faktisk er syntesen af ​​natriumtetraborat eller boraks lidt brugt; Det meste af den producerede forbindelse opnås ved ekstraktion af mineraler, der indeholder den.

Processen kan opsummeres som en opløsning af malmen i vand efterfulgt af filtrering i ler og til sidst en fordampning af den vandige opløsning.

Risici

Borax er et naturligt produkt, men det kan forårsage en række skader på menneskers sundhed. For eksempel kan kontakt med boraxpulver forårsage hudirritation, der kan føre til dermatitis.

Tilsvarende forårsager boraks irritation i øjnene og øvre luftvej. Symptomer på dets indånding inkluderer hoste og ondt i halsen.

I mellemtiden giver indtagelse af boraks følgende symptomer: opkast, kvalme, diarré, slabhed, hovedpine og anfald. Derudover kan centralnervesystemet og nyrefunktionen blive påvirket.

Fra undersøgelser udført på hanrotter fodret med boraks blev der observeret testikelatrofi hos dem. Mens undersøgelserne, der blev udført med drægtige hunrotter, indikerede, at boraks kunne krydse placenta, hvilket resulterede i en ændring af føtalets udvikling, manifesteret ved en lav fødselsvægt.

Det antages, at eksponering for boraks påvirker den mandlige reproduktive funktion hos mænd, manifesteret ved en reduktion i antallet af sædceller.

En dødelig dosis på 10 til 25 gram estimeres til boraksindtagelse hos voksne.

Referencer

1. Shiver & Atkins. (2008). Uorganisk kemi. (Fjerde udgave). Mc Graw Hill.
2. National Center for Biotechnology Information. (2019). Argon. PubChem-database. CID = 23968. Gendannes fra: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. Karolyn Burns, Seneca Joseph og Dr. Ryan Baumbach. (Sf). Syntese og egenskaber ved Borax-krystaller og intermetalliske legeringer. Gendannet fra: nationalmaglab.org
4. Wikipedia. (2019). Borax. Gendannet fra: en.wikipedia.org
5. Rio Tinto. (2019). Borax decahydrat. 20 Mule Team Borax. Gendannes fra: borax.com
6. Fletcher Jenna. (14. januar 2019). Er borax sikkert at bruge? Gendannes fra: medicalnewstoday.com