BORAX: HISTORIE, STRUKTUR, EGENSKAPER, BRUK, SYNTESE, RISIKO - KJEMI - 2026

Den boraks eller natriumborat er en betegnelse for en gruppe av kjemiske forbindelser med en base formel Na ₂ B ₄ O ₇ . Det er et hygroskopisk salt som er i stand til å danne mange hydrater, i tillegg til å være strukturert beriket av tilstedeværelsen av visse metalliske urenheter.

De viktigste forbindelser som mottar navnet boraks er følgende: vannfritt natriumtetraborat, Na ₂ B ₄ O ₇ ; natriumtetraborat-pentahydrat (Na ₂ B ₄ O ₇ ) .5H ₂ O; og natriumtetraboratdekahydrat, Na ₂ B ₄ O ₇ .10H ₂ O, eller tilsvarende, natriumtetraborat-oktahydrat, Na ₂ B ₄ O ₅ (OH) ₄ .8H ₂ O.

Borax fragment. Kilde: Leon Hupperichs

Som det vil forstås, skiller alle de ovennevnte faste stoffer bare i hydratiseringsgrad; noen har flere vannmolekyler i krystaller enn andre. Fysisk ser borax ut som solide biter eller krystalkrystaller (toppbilde).

Borax finnes naturlig i sesongmessige sjøsedimenter, tørket ut ved fordampning. Borax produseres i Tyrkia, Searles Lakes (California), i Atacama-ørkenen, Chile, Bolivia, Tibet og Romania. Boraks-krystaller kan oppnås syntetisk ved en langsom kjerneprosess; det vil si en der krystallenes vekst er foretrukket.

Natriumtetraborat, vannfritt og dekahydrert, er dårlig oppløselig i kaldt vann; men løseligheten øker med en økning i temperaturen. Na ₂ B ₄ O ₇ .10H ₂ O er meget oppløselig i etylenglykol, moderat oppløselig i etanol og lite løselig i aceton; disse er mindre polare løsningsmidler enn vann.

Borax har mange bruksområder, for eksempel i fremstilling av vaskemidler og såper; som brannhemmende middel for cellulosemateriale; i produksjon av glassfiber; ved rengjøring av harde overflater som metaller, glass og keramikk; og i hemming av korrosjon, blant annet bruk.

Borax er irriterende for øynene, huden og luftveiene. Ved svelging kan det blant annet forårsake oppkast, diaré, slapphet, forfall og anfall. Det mistenkes for øyeblikket at det kan ha skadelige effekter på menneskelig reproduksjon.

Historie

Boraks historie er forvirrende. Det bemerkes at det ble oppdaget i sjøen i en innsjø i Tibet, tørket opp ved fordampning. Den ble overført på 800-tallet fra Tibet til Saudi-Arabia, etter den såkalte Silkeveien.

Begrepet "borax" ble populært som et resultat av de mange applikasjonene som ble funnet for det og markedsført under navnet 20 Mule Team Borax Tradermax, som refererte til hvordan borax ble transportert gjennom ørkenene i Nevada og California.

En annen versjon av oppdagelsen indikerer at egypterne visste om eksistensen i lang tid, og brukte den til sveising av metaller ved hjelp av varme. I tillegg brukte de det i medisin og i mumifiseringsprosessen. Borax ble overført til Europa på 1200-tallet av Marco Polo.

På midten av 1800-tallet ble det oppdaget store forekomster av boraks i Mogave-ørkenen, som har gjort bruken vanlig siden den gang.

Boraksstruktur

Oppbygning av boraksioner. Kilde: Smokefoot

De øvre bildet viser at ionene som utgjør boraks, særlig svarende til et faststoff med et sammensetnings formelen Na ₂ · 8 H ₂ O (eller Na ₂ B ₄ O ₇ · 10 H ₂ O).

Først kan den bemerkede strukturen til anionen ^2- bemerkes (selv om den skal ha to avprotonerte -OH-grupper, -O ^- ), der en åttekantet ring (fire B-atomer og fire O-atomer) kan sees, med en BOB-bro som deler den. i to halvdeler.

Nevnte bur forblir ikke statisk, men vibrerer og adopterer forskjellige former i rommet; imidlertid i mindre grad i nærheten av broen. Dessuten kan det legges merke til at det er veldig "oksygenert"; det vil si at den har mange oksygenatomer, som er i stand til å samhandle med vannmolekyler gjennom hydrogenbindinger.

Det er ikke overraskende at borakskrystaller kan hydratisere og generere mange hydrater. Således, for den faste Na ₂ · 8H ₂ O, er det åtte H ₂ O molekyler som vekselvirker med borat bur, og samtidig, med metall sentrene av Na ⁺ .

På kationens side har vi det vandige komplekset ⁺ _n , der verdien av n vil avhenge av anion / kation-forholdet. I det øvre faste stoffet, n = 2, så vi har: ²⁺ , hvis 2+ ladning nøytraliserer 2-ladningen til boratanionen.

krystaller

Monoklinisk enhetscelle av borax. Kilde: Ben Mills.

Over er den monokliniske enhetscellen for Na ₂ · 8H ₂ O eller Na ₂ B ₄ O ₇ · 10 H ₂ O krystaller . Her styrer eller dominerer elektrostatiske attraksjoner og hydrogenbindinger de strukturelle mønstrene som oppsto i hvert spenn av krystallen .

De andre hydratene og det vannfrie saltet mister ett eller alle vannmolekylene, noe som endrer sammensetningen og strukturen til borakskrystallen. I alle av dem forblir anjonen og kationen den samme (med mindre det er urenheter eller bivirkninger), så det kan ikke være noen forvirring i denne forbindelse.

Forvirringer med borate anionen

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

For det første, hvis atomene blir talt, vil det sees at de sammenfaller i antall; og for det andre vurderes fraværet av de to OH-gruppene knyttet til borehodene til BOB-broene i anionen B ₄ O ₇ ^2- ; to OH-er som sammen med de to H ⁺ fra B ₄ O ₇ ^2- legger opp til 2 H ₂ O, og gir totalt 10 H ₂ O (8 + 2).

Egenskaper

navnene

- Borax.

- Natriumborat.

- Natriumtetraborat.

- Dinatriumtetraborat.

Molekylmasse

Vannfri: 201,22 g / mol.

Dekahydrat: 381,38 g / mol.

Fysisk utseende

Et hvitt, krystallinsk fast stoff.

tetthet

Vannfri: 2,4 g / cm ³

Dekahydrat: 1.739 g / cm ³

Smeltepunkt

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

Decahydrate: 75 ºC.

Kokepunkt

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

Vannløselighet

31,78 g / L (for både vannfritt og dekahydrat).

Løselighet i organiske løsningsmidler

Den er veldig løselig i etylenglykol, moderat løselig i dietylenglykol og metanol og lett løselig i aceton.

Brytningsindeks (ηD)

Vannfri: η ₁ = 1,447; η ₂ = 1,469.

Dekahydrat: η ₂ = 1,472.

Stabilitet

Det er stabilt under riktige lagringsforhold. Selv om det har et lavt damptrykk, øker det med temperatur, noe som fører til krystallisering og kondens, så overdreven svingninger i temperatur og fuktighet bør unngås.

Lysutslipp

Når natriumtetraborat utsettes for brann, gir det grønt lys.

reaksjoner

- Når det er oppløst i vann, skaper det alkaliske oppløsninger med en pH på rundt 9,2.

- Borax reagerer på å danne andre borater, for eksempel perborat (PBS).

- Den produserer også borsyre ved å reagere med saltsyre:

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

- Natriumtetraborat oppfører seg som et amfotert stoff, siden det i vandig oppløsning hydrolyserer og er i stand til å nøytralisere syrer. På samme måte er det i stand til å nøytralisere alkalier med høy konsentrasjon og unngå en overdreven økning i pH i mediet.

applikasjoner

Borax har mange bruksområder, både hos mennesker og i alle aktiviteter de utfører.

Antioksidantvirkning

Borax har evnen til å løse opp oksider. Av denne grunn brukes den til utvinning av metaller som messing, kobber, bly og sink.

Det brukes også for å forhindre oksidasjon av metallstenger i støperier. Borax dekker overflaten, unntatt luft, og forhindrer derfor oksidasjon. I tillegg forhindrer det korrosjon av jernholdig materiale i bilproduksjonen.

Boreløseligheten i etylenglykol har vært nyttig i frostvæskeformuleringer. Borax nøytraliserer de sure restene som produseres under nedbrytningen av etylenglykol, og minimerer oksidasjonen som overflaten av metaller kan gjennomgå.

Produksjon av lim

- Borax er en del av en stivelseslimformulering for bølgepapp og papp.

- Det er et peptiseringsmiddel i produksjonen av lim basert på kasein og dekstrin.

- Det fungerer ved å styrke limmaterialene gjennom tverrbinding av de konjugerte hydroksylgruppene.

Brannhemmende

Det brukes som brannhemmende middel i cellulosematerialer og andre polymerer som inneholder hydroksylgrupper. Det utøver sin virkning gjennom forskjellige mekanismer, inkludert dannelse av et glasslag som begrenser tilgangen på drivstoff.

Produksjon av borosilikatglass (Pyrex)

Borax er en kilde til bor som brukes til fremstilling av borosilikatglass; preget av et høyt smeltepunkt, lav utvidelseskoeffisient og høy motstand mot termiske sjokk.

Dette gjør at den kan utsettes for høye temperaturer uten å oppleve brudd og få navnet ildfast glass.

Borosilikatglass brukes til fremstilling av materialer som skal brukes i hjemmet til å bake mat. Det brukes også i laboratorier i begerglass, kolber, målesylindere, pipetter, etc.

emulgator

Borax, sammen med andre forbindelser, brukes til å emulgere såper og andre parafiner. Det brukes også som base for produksjon av kremer, kremer og salver.

Vaskemidler

- Det tilsettes i formuleringer for å rengjøre faste overflater som metall, glass og keramikk.

- Det brukes i håndrens, poleringsmateriale og såpemidler til vaskemiddel til bruk i vaskerier og hjemme. I tillegg letter det fjerning av fete forekomster fra fabrikkgulv.

Medisinsk bruk

- Det brukes i behandling av soppinfeksjoner.

- Det er en del av formelen for næringsstoffer som tilfører bor. Dette elementet antas å være involvert i metabolismen av kalsium, fosfor og magnesium, og kan være nødvendig for benstrukturen.

- Det er involvert i bestemmelsen av glykosylert hemoglobin (HbA1C), en test som brukes for å bestemme den langsiktige utviklingen av diabetes hos en pasient, siden halveringstiden til en erytrocyt er 120 dager.

Denne informasjonen er mer nyttig for klinikeren enn individuelle blodsukkermålinger fra pasienten.

PH-buffer

Det brukes i forskjellige pH-buffersystemer brukt i biokjemi; blant dem Tris (hydroksymetyl) aminometanborat, brukt i polyakrylamidelektroforese av DNA og RNA nukleinsyrer.

Nedsatt hardhet i vann

Borax er i stand til å kombinere med kalsium- og magnesiumionene som er til stede i vann, og redusere konsentrasjonen. Dette reduserer vannets hardhet.

Gjødsel og kompost

Borax brukes som kilde til bor. Kalsium og bor er involvert i dannelsen av plantens cellevegg. I tillegg er det blitt påpekt at bor favoriserer pollinering, og det er derfor det griper inn i befruktning og spredning av planter.

Trebeskyttelse

Borax kjemper mot treorm, en bille som forbruker og ødelegger trevirke. Det brukes også til bevaring og vedlikehold av trebåter.

Flux og flux

Det brukes som en fluks i sveising av stål og jern, noe som forårsaker en reduksjon i smeltepunktet og eliminering av jernoksid; en uønsket forurensning. For et lignende formål deltar han i lodding av gull og sølv.

andre

- Det brukes som et mildt plantevernmiddel; for eksempel for å bekjempe møll på ull.

- Sprøyting brukes til å kontrollere skadedyr som er til stede i skap, indre tanker, i hullene i veggene, og generelt, der bruk av mer forurensende plantevernmidler ikke er ønsket.

- Det brukes i atomreaktorer for å kontrollere reaksjoner som i ekstreme tilfeller kan gi en kjedereaksjon.

- I bilradiatorer brukes borax for å sperre steder der det er vannlekkasjer.

syntese

Borax oppnås ved omsetning av mineral uleksitt, som består av elementene bor, natrium og kalsium, med formelen NaCaB ₅ O ₉ .8H ₂ O, med natriumkarbonat og natriumhydrogenkarbonat i vandig medium.

Faktisk er syntesen av natriumtetraborat eller boraks lite brukt; Det meste av den fremstilte forbindelsen oppnås ved ekstraksjon av mineralene som inneholder den.

Prosessen kan oppsummeres i en oppløsning av malmen i vann, etterfulgt av en filtrering i leire og til slutt en fordampning av den vandige oppløsningen.

risiko

Borax er et naturlig produkt, men det kan føre til en rekke skader på menneskers helse. For eksempel kan kontakt med borakspulver forårsake hudirritasjon som kan føre til dermatitt.

På samme måte forårsaker boraks irritasjon i øynene og øvre luftveier. Symptomer på innånding inkluderer hoste og sår hals.

I mellomtiden gir inntaket av boraks følgende symptomer: oppkast, kvalme, diaré, slapphet, hodepine og anfall. I tillegg kan sentralnervesystemet og nyrefunksjonen bli påvirket.

Fra studier utført på hannrotter, matet med boraks, ble testikkelatrofi observert hos dem. Mens studiene som ble utført med gravide hunnrotter, indikerte at boraks kunne krysse morkaken og gi en endring av fosterutviklingen, manifestert av en lav fødselsvekt.

Eksponering for boraks antas å påvirke den reproduktive funksjonen hos menn, manifestert av en reduksjon i antall sædceller.

En dødelig dose på 10 til 25 gram er beregnet for boraksinntak hos voksne.

referanser

1. Shiver & Atkins. (2008). Uorganisk kjemi. (Fjerde utgave). Mc Graw Hill.
2. Nasjonalt senter for informasjon om bioteknologi. (2019). Argon. PubChem-databasen. CID = 23968. Gjenopprettet fra: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. Karolyn Burns, Seneca Joseph og Dr. Ryan Baumbach. (SF). Syntese og egenskaper for Borax-krystaller og intermetalliske legeringer. Gjenopprettet fra: nationalmaglab.org
4. Wikipedia. (2019). Boraks. Gjenopprettet fra: en.wikipedia.org
5. Rio Tinto. (2019). Borax dekahydrat. 20 Mule Team Borax. Gjenopprettet fra: borax.com
6. Fletcher Jenna. (14. januar 2019). Er borax trygt å bruke? Gjenopprettet fra: medicalnewstoday.com