БОРАКС: ИСТОРИЯ, СТРУКТУРА, СВОЙСТВА, ПРИЛОЖЕНИЯ, СИНТЕЗ, РИСКОВЕ - ХИМИЯ - 2025

В боракс или натриев борат е наименование за група химични съединения с формула база на Na ₂ B ₄ O ₇. Това е хигроскопична сол, способна да образува множество хидрати, освен че е структурно обогатена от наличието на определени метални примеси.

Основните съединения, които получават името на боракс са следните: безводен натриев тетраборат, Na ₂ B ₄ O ₇; натриев тетраборат пентахидрат (Na ₂ B ₄ O ₇).5Н ₂ О; и натриев тетраборат декахидрат, Na ₂ B ₄ O ₇.10H ₂ О, или негов еквивалент, натриев тетраборат октахидрат, Na ₂ B ₄ O ₅ (OH) ₄.8H ₂ O.

Фрагмент от Боракс. Източник: Леон Хуперихс

Както може да се оцени, всички горепосочени твърди вещества се различават само по степента на хидратация; някои имат повече молекули вода в кристалите си от други. Физически бора изглежда като здрави парчета или кристали от креда (горно изображение).

Бораксът се среща естествено в сезонни езерни седименти, изсушени чрез изпаряване. Боракс се произвежда в Турция, езера Сиърлс (Калифорния), в пустинята Атакама, Чили, Боливия, Тибет и Румъния. Кристалите на боракс могат да бъдат получени синтетично чрез бавен процес на нуклеиране; тоест такъв, при който растежът на кристалите се благоприятства.

Натриев тетраборат, безводен и бездехидратиран, е слабо разтворим в студена вода; но разтворимостта му се увеличава с повишаване на температурата. Na ₂ B ₄ O ₇.10H ₂ О е много разтворим в етилен гликол, умерено разтворим в етанол и слабо разтворим в ацетон; това са по-малко полярни разтворители от водата.

Borax има множество приложения, като например в производството на почистващи препарати и сапуни; като огнезащитен агент за целулозен материал; в производството на фибростъкло; при почистване на твърди повърхности като метали, стъкло и керамика; и за инхибиране на корозия, наред с други приложения.

Бораксът дразни очите, кожата и дихателните пътища. Поглъщането може да причини, наред с други симптоми, повръщане, диария, хладнокръвие, гниене и припадъци. Понастоящем се подозира, че може да има вредно въздействие върху човешката репродукция.

история

Историята на бурата е объркваща. Отбелязва се, че е открит в коритото на езерото в Тибет, изсушено чрез изпаряване. Той е пренесен през VIII век от Тибет в Саудитска Арабия, следвайки така наречения Път на коприната.

Терминът "боракс" стана популярен в резултат на многобройните приложения, които бяха намерени за него и бяха пуснати на пазара под името 20 Mule Team Borax Tradermax, който се отнасяше до начина, по който боракс се пренасяше през пустините на Невада и Калифорния.

Друга версия на откритието му показва, че египтяните са знаели за съществуването му отдавна, използвайки го при заваряване на метали чрез топлина. В допълнение, те са го използвали в медицината и в процеса на мумификация. Боракс е пренесен в Европа през 13 век от Марко Поло.

В средата на 19 век в пустинята Могаве са открити големи находища на бура, което прави използването му обичайно оттогава.

Структура на боракс

Структура на йони на боракс. Източник: Smokefoot

Горното изображение показва йони, които образуват боракс, по-специално съответстващ на твърдо вещество с композиционна формула на Na ₂ · 8H ₂ O (или Na ₂ B ₄ O ₇ · 10H ₂ O).

Първо, може да се отбележи клетъчната структура на аниона ^2- (въпреки че тя трябва да има две депротонирани -OH групи, -O ^-), в които може да се види осмоъгълен пръстен (четири В атома и четири O атома), с мост BOB, който го разделя. на две половини.

Споменатата клетка не остава статична, а вибрира и приема различни форми в пространството; в по-малка степен в близост до моста. Също така може да се забележи, че той е много "кислороден"; това означава, че има много кислородни атоми, способни да взаимодействат с водни молекули чрез водородни връзки.

Тогава не е изненадващо, че кристалите на бора могат да хидратират и да генерират множество хидрати. Така твърдо Na ₂ · 8Н ₂ О, има осем H ₂ O молекули, взаимодействащи с клетка борат, и в същото време, с металните центрове на Na ⁺.

От страна на катиона имаме воден комплекс ⁺ _n, където стойността на n ще зависи от съотношението анион / катион. В горното твърдо вещество, n = 2, така че имаме: ²⁺, чийто заряд 2+ неутрализира 2- заряда на боратния анион.

кристали

Моноклинна единична клетка от боракс. Източник: Бен Милс.

По-горе е моноклинната единична клетка за кристали Na ₂ · 8H ₂ O или Na ₂ B ₄ O ₇ · 10H ₂ O., Другите хидрати и безводната сол губят една или всички свои водни молекули, променяйки състава и структурата на кристала на боракс. Във всички тях анионът и катионът остават същите (освен ако няма примеси или странични реакции), така че не може да има объркване в това отношение.

Объркване с боратния анион

Na ₂ · 8Н ₂ О и Na ₂ B ₄ O ₇ · 10H ₂ O са еднакви. Защо?

На първо място, ако се броят атомите му, ще се види, че те съвпадат по брой; и второ, в аниона B ₄ O ₇ ^2- липсата на двете ОН групи, свързани с боровите глави на мостовете BOB; две ОН, които заедно с двата Н ⁺ от B ₄ O ₇ ^2-, добавят до 2 H ₂ O, което дава общо 10 H ₂ O (8 + 2).

Имоти

Имена

- Боракс.

- Натриев борат.

- Натриев тетраборат.

- Динатриев тетраборат.

Молекулярна маса

Безводен: 201.22 g / mol.

Декахидрат: 381.38 g / mol.

Външен вид

Бяло кристално твърдо вещество.

плътност

Безводен: 2,4 г / см ³

Декахидрат: 1739 гр / см ³

Точка на топене

Безводен: 743 ° С (1,369 ° F, 1,016 К).

Декахидрат: 75 ºC.

Точка на кипене

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

Разтворимост във вода

31,78 g / L (както за безводен, така и за декахидрат).

Разтворимост в органични разтворители

Той е много разтворим в етилен гликол, умерено разтворим в диетилен гликол и метанол и слабо разтворим в ацетон.

Индекс на пречупване (ηD)

Безводен: η ₁ = 1,444; η ₂ = 1,469.

Декахидрат: η ₂ = 1,447.

стабилност

Той е стабилен при подходящи условия за съхранение. Въпреки че има ниско налягане на парите, то се увеличава с температурата, което води до кристализация и кондензация, така че трябва да се избягват прекомерни колебания в температурата и влажността.

Светлинно излъчване

Натриевият тетраборат, когато е подложен на действието на огън, излъчва зелена светлина.

реакции

- Когато се разтвори във вода, той създава алкални разтвори с рН около 9,2.

- Бораксът реагира като образува други борати, като перборат (PBS).

- Той също така произвежда борна киселина, като взаимодейства със солна киселина:

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

- Натриевият тетраборат се държи като амфотерно вещество, тъй като във воден разтвор той хидролизира и е способен да неутрализира киселини. По същия начин той е в състояние да неутрализира алкали с висока концентрация, като избягва прекомерно повишаване на pH на средата.

Приложения

Боракс има множество приложения, както при хора, така и във всички дейности, които извършват.

Антиоксидантно действие

Боракс има способността да разтваря оксиди. Поради тази причина се използва за възстановяване на метали като месинг, мед, олово и цинк.

Използва се и за предотвратяване на окисляването на металните пръти в леярни. Боракс покрива повърхността му, изключвайки въздуха и следователно, предотвратявайки окисляването. Освен това предотвратява корозията на черния материал в автомобилното производство.

Разтворимостта на боракс в етилен гликол е била полезна в съставите на антифриз. Бораксът неутрализира киселинните остатъци, които се получават по време на разлагането на етилен гликол, като намалява до минимум окислението, което повърхността на металите може да претърпи.

Производство на лепила

- Borax е част от лепило за нишесте, за гофрирана хартия и картон.

- Това е пептизиращ агент при производството на лепила на базата на казеин и декстрин.

- Действа чрез укрепване на адхезивните материали чрез омрежване на конюгираните хидроксилни групи.

Огнезащитен

Използва се като огнезащитен агент в целулозни материали и други полимери, които съдържат хидроксилни групи. Той упражнява действието си чрез различни механизми, включително образуването на стъклен слой, който ограничава достъпа на горива.

Производство на боросиликатно стъкло (Pyrex)

Боракс е източник на бор, използван при производството на боросиликатно стъкло; характеризира се с висока точка на топене, нисък коефициент на разширение и висока устойчивост на термични удари.

Това позволява той да бъде подложен на високи температури, без да изпитва фрактури, получавайки името на огнеупорно стъкло.

Боросиликатното стъкло се използва при производството на материали, които да се използват в дома за печене на храна. Използва се и в лаборатории в чаши, колби, измервателни цилиндри, пипети и др.

Емулгатор

Боракс, заедно с други съединения, се използва за емулгиране на сапуни и други парафини. Използва се и като основа за производство на лосиони, кремове и мехлеми.

Почистващи консумативи

- Добавя се във формулировки за почистване на твърди повърхности като метал, стъкло и керамика.

- Използва се в препарати за почистване на ръце, полиращ материал и сапуни за перилни препарати, които се използват в перални и в домашни условия. В допълнение, той улеснява премахването на мазните отлагания от фабричните подове.

Медицински приложения

- Използва се при лечение на гъбични инфекции на стъпалото.

- Той е част от формулата на хранителните вещества, които доставят бор. Счита се, че този елемент участва в метаболизма на калций, фосфор и магнезий и може да е необходим за костната структура.

- Участва в определянето на гликозилиран хемоглобин (HbA1C), тест, използван за определяне на дългосрочното развитие на диабет при пациент, тъй като полуживотът на еритроцита е 120 дни.

Тази информация е по-полезна за клиничния лекар, отколкото индивидуалните измервания на кръвната захар от пациента.

PH буфер

Използва се в различни pH буферни системи, използвани в биохимията; сред тях, Tris (хидроксиметил) аминометан-борат, използван в полиакриламидна електрофореза на ДНК и РНК нуклеинови киселини.

Намалена твърдост на водата

Боракс е в състояние да се комбинира с присъстващите във вода калциеви и магнезиеви йони, като намалява тяхната концентрация. Това намалява твърдостта на водата.

Тор и компост

Боракс се използва като източник на бор. Калцият и борът участват във формирането на растителната клетъчна стена. Освен това беше посочено, че борът благоприятства опрашването, поради което се намесва в торенето и размножаването на растенията.

Запазване на дървесината

Боракс се бори с червей, бръмбар, който консумира и унищожава дърва. Използва се и при опазването и поддържането на дървени лодки.

Поток и поток

Използва се като поток при заваряване на стомана и желязо, което води до намаляване на точката на топене и елиминиране на железен оксид; нежелан замърсител. За подобна цел той участва в запояване на злато и сребро.

Други

- Използва се като лек пестицид; например за борба с молци върху вълна.

- Пръскането се използва за контрол на вредители, присъстващи в шкафове, вътрешни резервоари, в пролуките в стените и като цяло, когато не се желае използването на повече замърсяващи пестициди.

- Използва се в ядрени реактори за контрол на реакции, които в крайни случаи могат да предизвикат верижна реакция.

- В автомобилните радиатори, боракс се използва за блокиране на места, където има течове на вода.

синтез

Borax се получава чрез взаимодействие на минерална ulexite, съставена от елементи, бор, натрий и калций с формула NaCaB ₅ O ₉.8H ₂ О, с натриев карбонат и натриев хидрогенкарбонат във водна среда.

Всъщност синтезът на натриев тетраборат или боракс се използва малко; Повечето от произведеното съединение се получава чрез извличането му от минералите, които го съдържат.

Процесът може да бъде обобщен в разтваряне на рудата във вода, последвано от филтриране в глина и накрая изпаряване на водния разтвор.

Рискове

Бораксът е натурален продукт, но може да причини редица щети на човешкото здраве. Например контактът с боракс на прах може да причини дразнене на кожата, което може да доведе до дерматит.

По същия начин, бораксът предизвиква дразнене на очите и горните дихателни пътища. Симптомите на неговото вдишване включват кашлица и болки в гърлото.

Междувременно приемът на боракс показва следните симптоми: повръщане, гадене, диария, хладнокръвие, главоболие и припадъци. В допълнение, централната нервна система и бъбречната функция могат да бъдат засегнати.

От проучвания, проведени върху мъжки плъхове, хранени с боракс, при тях е наблюдавана атрофия на тестисите. Докато проучванията, проведени с бременни женски плъхове, показват, че бораксът може да пресече плацентата, произвеждайки промяна в развитието на плода, проявена с ниско тегло при раждане.

Смята се, че излагането на боракс влияе на репродуктивната функция при мъжете, което се проявява чрез намаляване на броя на сперматозоидите.

Смъртоносна доза от 10 до 25 грама се оценява за прием на боракс при възрастни.

Препратки

1. Шивър и Аткинс. (2008 г.). Неорганична химия. (Четвърто издание). Mc Graw Hill.
2. Национален център за информация за биотехнологиите. (2019). Аргон. PubChem база данни. CID = 23968. Възстановени от: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. Каролин Бърнс, Сенека Джоузеф и д-р Райън Баумбах. (SF). Синтез и свойства на Borax кристали и интерметални сплави. Възстановено от: nationalmaglab.org
4. Wikipedia. (2019). Боракс. Възстановено от: en.wikipedia.org
5. Рио Тинто. (2019). Боракс декахидрат. 20 муле отбор боракс. Възстановено от: borax.com
6. Флетчър Джена. (14 януари 2019 г.). Беракс безопасен ли е за употреба? Възстановени от: medicalnewstoday.com