BORAX: HISTÓRIA, ŠTRUKTÚRA, VLASTNOSTI, POUŽITIE, SYNTÉZA, RIZIKÁ - CHÉMIA - 2026

Borax alebo boritan sodný je označenie pre skupinu chemických zlúčenín s bázou vzorec Na ₂ B ₄ O ₇ . Je to hygroskopická soľ schopná tvoriť početné hydráty, okrem toho, že je štruktúrne obohatená prítomnosťou určitých kovových nečistôt.

Hlavné zlúčeniny, ktoré prijímajú názov bóraxu, sú nasledujúce: bezvodý tetraboritan sodný, Na ₂ B ₄ O ₇ ; sodný pentahydrát tetraboritanu (Na ₂ B ₄ O ₇ ) .5H ₂ O; a dekahydrátu tetraboritanu sodného, Na ₂ B ₄ O ₇ .10H ₂ O, alebo jeho ekvivalent, sodík tetraboras Oktahydrát, Na ₂ B ₄ O ₅ (OH) ₄ .8H ₂ O.

Fragment boraxu. Zdroj: Leon Hupperichs

Ako je zrejmé, všetky vyššie uvedené pevné látky sa líšia iba stupňom hydratácie; niektoré majú vo svojich kryštáloch viac molekúl vody ako iné. Fyzicky, borax vyzerá ako pevné kúsky alebo kryštály kriedy (horný obrázok).

Borax sa prirodzene vyskytuje v sezónnych jazerách, ktoré sa vysušia odparením. Borax sa vyrába v Turecku, Searles Lakes (Kalifornia), v púšti Atacama, Čile, Bolívii, Tibete a Rumunsku. Kryštály bóraxu sa môžu získať synteticky pomalým procesom nukleácie; to je ten, v ktorom je podporovaný rast kryštálov.

Tetraborát sodný, bezvodý a dekahydrátovaný, je slabo rozpustný v studenej vode; ale jeho rozpustnosť sa zvyšuje so zvyšovaním teploty. Na ₂ B ₄ O ₇ .10H ₂ O je veľmi rozpustný v etylénglykolu, mierne rozpustný v etanole a mierne rozpustný v acetóne; sú to menej polárne rozpúšťadlá ako voda.

Borax má mnoho aplikácií, napríklad pri výrobe detergentov a mydiel; ako spomaľovač horenia pre celulózový materiál; pri výrobe sklených vlákien; pri čistení tvrdých povrchov, ako sú kovy, sklo a keramika; a okrem iného na inhibíciu korózie.

Borax dráždi oči, pokožku a dýchacie cesty. Pri požití môže okrem iného spôsobiť zvracanie, hnačku, ochabnutie, hnilobu a záchvaty. V súčasnosti existuje podozrenie, že môže mať škodlivé účinky na reprodukciu ľudí.

histórie

História boraxu je mätúca. Poznamenáva sa, že bolo objavené v koryte jazera v Tibete, vysušené odparením. V 8. storočí sa presunula z Tibetu do Saudskej Arábie po tzv. Hodvábnej ceste.

Termín „borax“ sa stal populárnym v dôsledku početných aplikácií, ktoré sa preň našli a ktoré sa predávali pod menom 20 Mule Team Borax Tradermax, ktoré odkazovali na spôsob, akým sa borax prepravoval v púšti Nevada a California.

Ďalšia verzia tohto objavu naznačuje, že Egypťania vedeli o jeho existencii po dlhú dobu a používali ju pri zváraní kovov teplom. Okrem toho ho používali v medicíne a v procese mumifikácie. Borax premiestnil do Európy v 13. storočí Marco Polo.

V polovici 19. storočia sa v púšti Mogave objavili veľké ložiská bóraxu, ktoré sa odvtedy bežne používa.

Štruktúra bóraxu

Štruktúra iónov bóraxu. Zdroj: Smokefoot

Horný obrázok ukazuje ióny, ktoré tvoria bórax, špecificky odpovedajú na pevnú látku kompozičný vzorcom Na ₂ · 8H ₂ O (alebo Na ₂ B ₄ O ₇ · 10H ₂ O).

Po prvé, v klietke štruktúra aniónu ² možno uviesť (aj keď je potrebné mať dva deprotonuje -OH skupiny, -O ^- ), v ktorom možno vidieť osemboká krúžok (štyri atómy B a štyri O), s BOB most je delenie v dvoch poloviciach.

Uvedená klietka nezostáva statická, ale vibruje a prijíma rôzne tvary v priestore; v menšej miere však v blízkosti mosta. Taktiež je možné si všimnúť, že je veľmi "okysličený"; to znamená, že má veľa atómov kyslíka, schopných interakcie s molekulami vody prostredníctvom vodíkových väzieb.

Nie je preto prekvapujúce, že kryštály boraxu môžu hydratovať a vytvárať početné hydráty. Tak sa pevný Na ₂ · 8H ₂ O, je osem H ₂ O molekuly interagujúce s boritany klietok, a v rovnakom čase, s kovovými stredy Na ⁺ .

Na strane katiónov máme vodný komplex ⁺ _n , kde hodnota n bude závisieť od pomeru anión / katión. V hornej tuhej látke n = 2, takže máme: ²⁺ , ktorých 2+ náboj neutralizuje 2 náboj boritanového aniónu.

kryštály

Monoklinická bunková jednotka bóraxu. Zdroj: Ben Mills.

Hore je monoklinickej základná bunka Na ₂ · 8H ₂ O alebo Na ₂ B ₄ O ₇ · 10H ₂ O kryštály . Tu elektrostatické atrakcie a vodíkové väzby riadi alebo ovládať štruktúrne vzory vznikol v každom rozpätí kryštálu ,

Ostatné hydráty a bezvodá soľ stráca jednu alebo všetky svoje molekuly vody, čím sa mení zloženie a štruktúra borax kryštálu. Vo všetkých z nich anión a katión zostávajú rovnaké (pokiaľ neexistujú nečistoty alebo vedľajšie reakcie), takže v tomto ohľade nemôže dôjsť k zámene.

Zmätky s boritanovým aniónom

Na ₂ · 8H ₂ O a na ₂ B ₄ O ₇ · 10H ₂ O sú rovnaké. Prečo?

Po prvé, ak sa spočítajú jeho atómy, bude zrejmé, že sa zhodujú v počte; a za druhé, v aniónové B ₄ O ₇ ^2- absencia dvoch hydroxylových skupín viazaných na atóm bóru hláv BOB mostov je považovaný; dve SHS, ktoré, spoločne s dvoma H ⁺ z B ₄ O ₇ ^2- , pridať až 2 H ₂ O, teda spolu 10 H ₂ O (8 + 2).

vlastnosti

mená

- Borax.

- Boritan sodný.

- tetraboritan sodný.

- tetraboritan disodný.

Molekulová hmotnosť

Bezvodá látka: 201,22 g / mol.

Dekahydrát: 381,38 g / mol.

Fyzický vzhľad

Biela kryštalická pevná látka.

Hustota

Anhydrid: 2,4 g / cm ³

Dekahydrátu: 1739 g / cm ³

Bod topenia

Bezvodá: 743 ° C (1 369 ° F, 1 066 K).

Dehydratácia: 75 ° C.

Bod varu

Bezvodá: 1 575 ° C (2 867 ° F, 1 848 K).

Rozpustnosť vo vode

31,78 g / l (pre bezvodý aj dekahydrát).

Rozpustnosť v organických rozpúšťadlách

Je veľmi rozpustný v etylénglykole, mierne rozpustný v dietylénglykole a metanole a mierne rozpustný v acetóne.

Index lomu (ηD)

Anhydrid: η ₁ = 1,447; η ₂ = 1,469.

Dekahydrát: η ₂ = 1,472.

stabilita

Za správnych skladovacích podmienok je stabilný. Aj keď má nízky tlak pár, zvyšuje sa s teplotou, čo vedie ku kryštalizácii a kondenzácii, preto by sa malo zabrániť nadmerným výkyvom teploty a vlhkosti.

Emisia svetla

Tetraborát sodný po vystavení ohňu vyžaruje zelené svetlo.

reakcie

- Po rozpustení vo vode vytvára zásadité roztoky s pH okolo 9,2.

- Borax reaguje za vzniku ďalších boritanov, ako je perboritan (PBS).

- Produkuje tiež kyselinu boritú reakciou s kyselinou chlorovodíkovou:

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

- Tetraborát sodný sa správa ako amfotérna látka, pretože vo vodnom roztoku hydrolyzuje a je schopný neutralizovať kyseliny. Rovnakým spôsobom je schopný neutralizovať alkálie s vysokou koncentráciou a vyhnúť sa nadmernému zvýšeniu pH média.

aplikácia

Borax má mnoho aplikácií, a to ako u ľudí, tak pri všetkých činnostiach, ktoré vykonávajú.

Antioxidačné pôsobenie

Borax má schopnosť rozpúšťať oxidy. Z tohto dôvodu sa používa pri získavaní kovov, ako je mosadz, meď, olovo a zinok.

Používa sa tiež na zabránenie oxidácie kovových tyčí v zlievárňach. Borax pokrýva svoj povrch, okrem vzduchu, a preto bráni oxidácii. Okrem toho bráni korózii železného materiálu pri výrobe automobilov.

Rozpustnosť boraxu v etylénglykole bola užitočná v nemrznúcich formuláciách. Borax neutralizuje kyslé zvyšky, ktoré vznikajú pri rozklade etylénglykolu, čím sa minimalizuje oxidácia, ktorú môže povrch kovov podliehať.

Výroba lepidiel

- Borax je súčasťou formulácie škrobového lepidla na vlnitý papier a lepenku.

- Je to peptizačné činidlo pri výrobe lepidiel na báze kazeínu a dextrínu.

- Účinkuje tak, že spevňuje adhézne materiály zosieťovaním konjugovaných hydroxylových skupín.

Spomaľovač horenia

Používa sa ako spomaľovač horenia v celulózových materiáloch a iných polyméroch, ktoré obsahujú hydroxylové skupiny. Svoju činnosť vykonáva rôznymi mechanizmami vrátane vytvárania sklenej vrstvy, ktorá obmedzuje prístup k palivám.

Výroba borosilikátového skla (Pyrex)

Borax je zdrojom bóru používaného pri výrobe borokremičitého skla; vyznačuje sa vysokou teplotou topenia, nízkym koeficientom rozťažnosti a vysokou odolnosťou proti tepelným šokom.

To umožňuje, aby bol vystavený vysokým teplotám bez toho, aby došlo k zlomeninám a dostal názov žiaruvzdorného skla.

Borosilikátové sklo sa používa na výrobu materiálov, ktoré sa používajú v domácnosti na pečenie jedla. Používa sa tiež v laboratóriách v kadičkách, bankách, odmerných valcoch, pipetách atď.

emulgátor

Borax sa spolu s ďalšími zlúčeninami používa na emulgáciu mydiel a iných parafínov. Používa sa tiež ako základ na výrobu krémov, krémov a mastí.

Čistiace prostriedky

- Do prípravkov sa pridáva na čistenie pevných povrchov, ako sú kov, sklo a keramika.

- Používa sa v čistiacich prostriedkoch na ruky, leštiacich materiáloch a mydlách na použitie v práčovniach a doma. Okrem toho uľahčuje odstraňovanie mastných usadenín z výrobných hál.

Lekárske použitie

- Používa sa na liečbu plesňových infekcií plesní.

- Je súčasťou výživy, ktorá dodáva bór. Predpokladá sa, že tento prvok sa podieľa na metabolizme vápnika, fosforu a horčíka a môže byť potrebný pre štruktúru kostí.

- Podieľa sa na stanovení glykozylovaného hemoglobínu (HbA1C), čo je test používaný na stanovenie dlhodobého vývoja cukrovky u pacienta, pretože polčas erytrocytov je 120 dní.

Tieto informácie sú pre lekára užitočnejšie ako individuálne merania glukózy v krvi pacienta.

PH pufor

Používa sa v rôznych tlmivých systémoch pH používaných v biochémii; medzi nimi Tris (hydroxymetyl) aminometán-borát, používaný pri polyakrylamidovej elektroforéze nukleových kyselín DNA a RNA.

Znížená tvrdosť vody

Borax je schopný sa kombinovať s iónmi vápnika a horčíka prítomnými vo vode, čím sa znižuje ich koncentrácia. To znižuje tvrdosť vody.

Hnojivo a kompost

Borax sa používa ako zdroj bóru. Vápnik a bór sa podieľajú na tvorbe rastlinnej bunkovej steny. Okrem toho bolo zdôraznené, že bór uprednostňuje opelenie, a preto zasahuje do hnojenia a množenia rastlín.

Konzervácia dreva

Borax bojuje s červami červami, chrobákom, ktorý konzumuje a ničí drevo. Používa sa tiež pri ochrane a údržbe drevených lodí.

Tavidlo a tok

Používa sa ako tavivo pri zváraní ocele a železa, čo spôsobuje zníženie teploty topenia a elimináciu oxidu železa; nežiaduce kontaminanty. Za rovnakým účelom sa podieľa na spájkovaní zlata a striebra.

iní

- Používa sa ako jemný pesticíd; napríklad na boj proti moliam na vlne.

- Postrek sa používa na ničenie škodcov nachádzajúcich sa v skriniach, vnútorných nádržiach, v medzerách v stenách a všeobecne tam, kde nie je potrebné použitie znečisťujúcich pesticídov.

- Používa sa v jadrových reaktoroch na kontrolu reakcií, ktoré by v extrémnych prípadoch mohli spôsobiť reťazovú reakciu.

- V chladičoch automobilov sa borax používa na blokovanie miest, kde dochádza k úniku vody.

syntéza

Borax je získaný reakciou minerálnej Ulexit zložený z prvkov bóru, sodíka a vápnika, všeobecného vzorca NaCaB ₅ O ₉ .8H ₂ O, s uhličitanom sodným a hydrogénuhličitanu sodného vo vodnom prostredí.

Syntéza tetraboritanu sodného alebo boraxu je v skutočnosti málo používaná; Väčšina vyrobenej zlúčeniny sa získava extrakciou minerálov, ktoré ju obsahujú.

Tento proces je možné zhrnúť v rozpustení rudy vo vode, po ktorej nasleduje filtrácia v hline a nakoniec odparenie vodného roztoku.

riziká

Borax je prírodný produkt, môže však spôsobiť poškodenie ľudského zdravia. Napríklad kontakt s práškom bóraxu môže spôsobiť podráždenie kože, ktoré by mohlo viesť k dermatitíde.

Podobne borax spôsobuje podráždenie očí a horných dýchacích ciest. Medzi príznaky jeho vdýchnutia patrí kašeľ a bolesti v krku.

Medzitým, príjem bóraxu má nasledujúce príznaky: zvracanie, nevoľnosť, hnačku, ochabnutosť, bolesti hlavy a záchvaty. Okrem toho môže byť ovplyvnená funkcia centrálneho nervového systému a obličiek.

Zo štúdií vykonaných na samcoch potkanov kŕmených boraxom sa u nich pozorovala atrofia semenníkov. Zatiaľ čo štúdie uskutočňované na gravidných samiciach potkanov naznačili, že borax môže prechádzať placentou, čo spôsobuje zmenu vývoja plodu, ktorá sa prejavuje nízkou pôrodnou hmotnosťou.

Predpokladá sa, že expozícia boraxu ovplyvňuje mužskú reprodukčnú funkciu u mužov, ktorá sa prejavuje znížením počtu spermií.

Smrteľná dávka 10 až 25 gramov sa odhaduje na príjem boraxu u dospelých.

Referencie

1. Shiver a Atkins. (2008). Anorganická chémia. (Štvrté vydanie). Mc Graw Hill.
2. Národné centrum pre biotechnologické informácie. (2019). Argón. PubChem Database. CID = 23968. Získané z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. Karolyn Burns, Seneca Joseph a Dr. Ryan Baumbach. (SF). Syntéza a vlastnosti boraxových kryštálov a intermetalických zliatin. Získané z: nationalmaglab.org
4. Wikipedia. (2019). Borax. Obnovené z: en.wikipedia.org
5. Rio Tinto. (2019). Dekahydrát boraxu. 20 Mule Team Borax. Získané z: borax.com
6. Fletcher Jenna. (14. januára 2019). Je borax bezpečný na používanie? Získané z: medicalnewstoday.com