BORAX: HISTORIA, RAKENNE, OMINAISUUDET, KÄYTTÖ, SYNTEESI, RISKIT - KEMIA - 2025

Booraksi tai natriumboraattia on nimitys ryhmälle kemiallisia yhdisteitä, joiden pohja on kaava Na ₂ B ₄ O- ₇. Se on hygroskooppinen suola, joka pystyy muodostamaan lukuisia hydraatteja sen lisäksi, että se on rakenteellisesti rikastettu tiettyjen metallisten epäpuhtauksien läsnä ollessa.

Pääasiallisten yhdisteiden käyttö, jotka saavat nimi booraksi ovat seuraavat: vedetön natriumtetraboraatti, Na ₂ B ₄ O ₇; natrium draatista (Na ₂ B ₄ O ₇).5H ₂ O; ja natriumtetraboraattidekahydraattia, Na ₂ B ₄ O ₇.10H ₂ O, tai sen vastaava, natriumtetraboraatti oktahydraattia, Na ₂ B ₄ O ₅ (OH) ₄.8H ₂ O.

Borax-fragmentti. Lähde: Leon Hupperichs

Kuten voidaan ymmärtää, kaikki edellä mainitut kiinteät aineet eroavat toisistaan ​​vain hydraatiotasollaan; Joidenkin kiteissä on enemmän vesimolekyylejä kuin toisten. Fyysisesti booraks näyttää vahvoilta kalkkipalasilta tai kiteiltä (yläkuva).

Boraxia esiintyy luonnollisesti kausiluontoisissa järven sedimenteissä, kuivattuna haihduttamalla. Boraxia tuotetaan Turkissa, Searles Lakes (Kalifornia), Atacama-autiomaassa, Chilessä, Boliviassa, Tiibetissä ja Romaniassa. Borax-kiteet voidaan saada synteettisesti hitaalla ytimenmuutosprosessilla; ts. sellainen, jossa kiteiden kasvua suositaan.

Natriumtetraboraatti, vedetön ja dehydratoitu, liukenee huonosti kylmään veteen; mutta sen liukoisuus kasvaa lämpötilan noustessa. Na ₂ B ₄ O ₇.10H ₂ O on erittäin etyleeniglykoliin, kohtalaisen liukoinen etanoliin ja hieman liukoinen asetoniin; nämä ovat vähemmän polaarisia liuottimia kuin vesi.

Boraxilla on lukuisia sovelluksia, kuten pesuaineiden ja saippuoiden valmistuksessa; selluloosa-aineen palonestoaineena; lasikuitun tuotannossa; kovien pintojen, kuten metallien, lasin ja keramiikan puhdistuksessa; ja korroosion estämisessä muun muassa.

Borax ärsyttää silmiä, ihoa ja hengitysteitä. Nieleminen voi aiheuttaa oireita, oksentelua, ripulia, hirsisyyttä, rappeutumista ja kouristuksia. Tällä hetkellä epäillään, että sillä voi olla haitallisia vaikutuksia ihmisen lisääntymiseen.

Historia

Booraksin historia on hämmentävä. On huomattava, että se löydettiin Tiibetin järven sängystä, kuivattuna haihduttamalla. Se siirrettiin 8. vuosisadalla Tiibetistä Saudi-Arabiaan nk. Silkkitietä seuraten.

Termistä "booraks" tuli suosittu lukuisten sovellusten seurauksena, joita sille löydettiin ja markkinoitiin nimellä 20 Mule Team Borax Tradermax, mikä viittasi tapaan, jolla booraksia kuljetettiin Nevadan ja Kaliforniassa.

Toinen versio löytöstään osoittaa, että egyptiläiset tiesivät sen olemassaolosta jo pitkään käyttäessään sitä metallien hitsaamiseen lämmöllä. Lisäksi he käyttivät sitä lääketieteessä ja mumifikaatioprosessissa. Marco Polo siirsi Boraxin Eurooppaan 13. vuosisadalla.

1800-luvun puolivälissä Mogaven autiomaassa löydettiin suuria booraksin talletuksia, mikä on tehnyt sen käytöstä siitä lähtien.

Borax-rakenne

Booraksionien rakenne. Lähde: savujalka

Ylempi kuva osoittaa ionit, jotka muodostavat booraksi, erityisesti vastaa kiinteää ainetta, jolla on koostumus, jolla on kaava Na ₂ · 8H ₂ O (tai Na ₂ B ₄ O ₇ · 10H ₂ O).

Ensimmäinen, häkissä rakenne anionin ^2- voidaan todeta (vaikka se tulisi olla kaksi deprotonoidut -OH-ryhmät, -O ^-), jossa on kahdeksankulmainen rengas (neljä B-atomit ja neljä O-atomia) voidaan nähdä, jossa on ROP silta jakamalla se. kahteen puolikkaaseen.

Mainittu häkki ei pysy staattisena, vaan värähtelee ja omaksuu erilaisia ​​muotoja avaruudessa; kuitenkin pienemmässä määrin sillan läheisyydessä. Lisäksi voidaan huomata, että se on hyvin "hapetettu"; ts. siinä on paljon happiatomeja, jotka kykenevät toimimaan vuorovaikutuksessa vesimolekyylien kanssa vedysidosten kautta.

Ei siis ole yllättävää, että booraksikiteet voivat hydratoitua ja tuottaa lukuisia hydraatteja. Siten, että kiinteän Na ₂ · 8H ₂ O, on kahdeksan H ₂ O -molekyylien kanssa vuorovaikutuksessa boraatti häkki, ja samaan aikaan, metallin kanssa keskusten Na ⁺.

Kationipuolella on vesipitoinen kompleksi ⁺ _n, missä n: n arvo riippuu anionin / kationin suhteesta. Ylemmässä kiinteässä aineessa, n = 2, joten meillä on: ²⁺, jonka 2+ -panos neutraloi boraatti-anionin 2-varauksen.

kiteet

Booraksin monokliininen yksikkösolu. Lähde: Ben Mills.

Edellä on monokliininen yksikkö solun Na ₂ · 8H ₂ O tai Na ₂ B ₄ O ₇ · 10H ₂ O kiteitä. Tässä, sähköstaattiset vie vetysidoksia ohjaavat tai hallitsevat raltenteellista peräisin kullakin kaarella kiteen.

Muut hydraatit ja vedetön suola menettää yhden tai kaikki vesimolekyylinsä muuttaen booraksikiteen koostumusta ja rakennetta. Kaikissa niissä anioni ja kationi pysyvät samoina (ellei siinä ole epäpuhtauksia tai sivureaktioita), joten tässä suhteessa ei voi olla sekaannusta.

Sekaannukset boraatti-anionin kanssa

Na ₂ · 8H ₂ O ja Na ₂ B ₄ O ₇ · 10H ₂ O ovat samat. Miksi?

Ensinnäkin, jos sen atomit lasketaan, on nähtävissä, että niiden lukumäärä on sama; ja toiseksi, anionissa B ₄ O ₇ ² tarkastellaan kahden OH-ryhmän puuttumista BOB-siltojen booripetiin; kaksi TTT, että yhdessä kaksi H ⁺ B ₄ O ₇ ^2-, lisätä enintään 2 H ₂ O, tuottaen yhteensä 10 H ₂ O (8 + 2).

ominaisuudet

nimet

- Borax.

- Natriumboraatti.

- Natriumtetraboraatti.

- dinatriumtetraboraatti.

Molekyylimassa

Vedetön: 201,22 g / mol.

Dekahydraatti: 381,38 g / mol.

Fyysinen ulkonäkö

Valkoinen kiteinen kiinteä aine.

Tiheys

Vedetön: 2,4 g / cm ³

Dekahydraatti: 1739 g / cm ³

Sulamispiste

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

Dekahydraatti: 75 ºC.

Kiehumispiste

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

Vesiliukoisuus

31,78 g / l (sekä vedettömälle että dekahydraatille).

Liukoisuus orgaanisiin liuottimiin

Se on erittäin liukoinen etyleeniglykoliin, kohtalaisen liukoinen dietyleeniglykoliin ja metanoliin ja liukenee vähän asetoniin.

Taitekerroin (ηD)

Vedetön: η ₁ = 1,447; η ₂ = 1,469.

Dekahydraatti: η ₂ = 1,472.

pysyvyys

Se on vakaa asianmukaisissa varastointiolosuhteissa. Vaikka sen höyrynpaine on matala, se nousee lämpötilan mukana, mikä johtaa kiteytymiseen ja tiivistymiseen, joten liiallisia lämpötilan ja kosteuden vaihteluita tulisi välttää.

Valon säteily

Natriumtetraboraatti säteilee tulen vaikutuksesta vihreää valoa.

reaktiot

- Kun se liukenee veteen, se muodostaa alkalisia liuoksia, joiden pH on noin 9,2.

- Borax reagoi muodostaen muita boraatteja, kuten perboraattia (PBS).

- Se tuottaa boorihappoa myös reagoidessa suolahapon kanssa:

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

- Natriumtetraboraatti käyttäytyy kuin amfoteerinen aine, koska vesiliuoksessa se hydrolysoituu ja kykenee neutraloimaan hapot. Samalla tavalla se pystyy neutraloimaan korkean pitoisuuden alkalit välttäen väliaineen pH: n liiallisen nousun.

Sovellukset

Boraxilla on lukuisia sovelluksia sekä ihmisissä että kaikessa toiminnassa, jota he suorittavat.

Antioksidanttivaikutus

Boraxilla on kyky liuottaa oksideja. Tästä syystä sitä käytetään metallien kuten messingin, kuparin, lyijyn ja sinkin talteenottoon.

Sitä käytetään myös estämään metallien tankojen hapettuminen valimoissa. Borax peittää sen pinnan ilman ilmaa ja estää siten hapettumisen. Lisäksi se estää rautametallien korroosiota autoteollisuudessa.

Booraksin liukoisuus etyleeniglykoliin on ollut hyödyllistä jäätymisenestovalmisteissa. Borax neutraloi happamat jäännökset, joita syntyy eteeniglykolin hajoamisen aikana, minimoimalla hapettuminen, joka metallien pinnalla voi tapahtua.

Liimojen valmistus

- Borax on osa tärkkelysliimavalmistetta aaltopaperi ja pahvi.

- Se on peptisoiva aine kaseiiniin ja dekstriiniin perustuvien liimojen valmistuksessa.

- Se toimii vahvistamalla liima-aineita konjugoitujen hydroksyyliryhmien silloittamalla.

Tulenkestävä

Sitä käytetään palonestoaineena selluloosa-aineissa ja muissa polymeereissä, jotka sisältävät hydroksyyliryhmiä. Se harjoittaa toimintaansa erilaisten mekanismien avulla, mukaan lukien lasimaisen kerroksen muodostuminen, joka rajoittaa polttoaineiden saatavuutta.

Borosilikaattilasin (Pyrex) valmistus

Borax on boorin lähde, jota käytetään borosilikaattilasin valmistuksessa; jolle on ominaista korkea sulamispiste, matala paisutuskerroin ja korkea lämpövastekestävyys.

Tämän ansiosta se voidaan altistaa korkeille lämpötiloille ilman murtumia, jolloin se saa tulenkestävän lasin nimen.

Borosilikaattilasia käytetään materiaalien valmistukseen, jota käytetään kodissa ruoan leipomiseen. Sitä käytetään myös laboratorioissa dekantterilasiin, pulloihin, mittasylintereihin, pipetteihin jne.

Emulgointiaine

Boraxia, kuten muita yhdisteitä, käytetään saippuiden ja muiden parafiinien emulgointiin. Sitä käytetään myös pohjana voiteiden, voiteiden ja voiteiden valmistuksessa.

Siivoustarvikkeet

- Sitä lisätään formulaatioissa kiinteiden pintojen, kuten metallin, lasin ja keraamisten, puhdistamiseen.

- Sitä käytetään käsienpesuaineissa, kiillotusaineissa ja pesuaine saippuissa pesuissa ja kotona. Lisäksi se helpottaa öljyisten kerrostumien poistamista tehtaalta.

Lääketieteellisiin tarkoituksiin

- Sitä käytetään sieni-jalkainfektioiden hoitoon.

- Se on osa booria toimittavien ravintoaineiden kaavasta. Tämän alkuaineen uskotaan osallistuvan kalsiumin, fosforin ja magnesiumin metaboliaan, ja se voi olla välttämätön luun rakenteelle.

- Se osallistuu glykosyloidun hemoglobiinin (HbA1C) määritykseen, testi, jota käytetään määrittämään potilaan pitkäaikainen diabeteksen kehitys, koska punasolujen puoliintumisaika on 120 päivää.

Nämä tiedot ovat kliinikon hyödyllisempiä kuin potilaan yksittäiset verensokerimittaukset.

PH-puskuri

Sitä käytetään erilaisissa biokemiassa käytettävissä pH-puskurijärjestelmissä; niiden joukossa Tris (hydroksimetyyli) aminometaaniboraatti, jota käytetään DNA: n ja RNA: n nukleiinihappojen polyakryyliamidielektroforeesissa.

Veden kovuuden lasku

Borax kykenee yhdistämään vedessä olevien kalsium- ja magnesiumionien kanssa vähentäen niiden pitoisuutta. Tämä vähentää veden kovuutta.

Lannoite ja komposti

Boraxia käytetään boorin lähteenä. Kalsium ja boori ovat mukana kasvisolujen muodostumisessa. Lisäksi on huomautettu, että boori suosii pölytystä, minkä vuoksi se puuttuu kasvien lannoittamiseen ja lisääntymiseen.

Puun säilytys

Borax taistelee puutatoa vastaan, kuoriaiskuoriaista, joka kuluttaa ja tuhoaa puuta. Sitä käytetään myös puisten veneiden säilyttämisessä ja kunnossapidossa.

Vuo ja flux

Sitä käytetään fluxina teräksen ja raudan hitsauksessa, mikä aiheuttaa sulamispisteen laskun ja rautaoksidin poistumisen; ei-toivottu epäpuhtaus. Samanlaista tarkoitusta varten hän osallistuu kullan ja hopean juottamiseen.

toiset

- Sitä käytetään miedona torjunta-aineena. esimerkiksi villakoiden torjumiseksi.

- Suihkutusta käytetään torjumaan kaappeissa, sisäisissä säiliöissä, seinien aukkoissa ja yleensä niissä esiintyviä tuholaisia, joissa pilaantuneempien torjunta-aineiden käyttö ei ole toivottavaa.

- Sitä käytetään ydinreaktoreissa sellaisten reaktioiden ohjaamiseksi, jotka voivat aiheuttaa ääritapauksissa ketjureaktion.

- Auton pattereissa booraksia käytetään estämään paikat, joissa on vesivuotoja.

Synteesi

Booraksi saadaan saattamalla mineraali uleksiitti, joka koostuu alkuaineiden boori, natrium ja kalsium, jolla on kaava NaCaB ₅ O ₉.8H ₂ O, natriumkarbonaatilla ja natriumvetykarbonaatilla vesipitoisessa väliaineessa.

Itse asiassa natriumtetraboraatin tai booraksin synteesiä käytetään vähän; Suurin osa tuotetusta yhdisteestä saadaan uuttamalla sitä sisältävät mineraalit.

Menetelmä voidaan tiivistää malmin liuottamiseen veteen, mitä seuraa suodatus savissa ja lopuksi vesiliuoksen haihduttaminen.

riskit

Borax on luonnollinen tuote, mutta se voi aiheuttaa sarjan vaurioita ihmisten terveydelle. Esimerkiksi kosketus booraksijauheen kanssa voi aiheuttaa ihoärsytystä, joka voi johtaa dermatiittiin.

Samoin booraks aiheuttaa silmien ja ylempien hengitysteiden ärsytystä. Sen hengittämisen oireita ovat yskä ja kurkkukipu.

Sillä välin booraksin saannilla on seuraavia oireita: oksentelu, pahoinvointi, ripuli, hirsisyys, päänsärky ja kouristukset. Lisäksi keskushermosto ja munuaisten toiminta voivat kärsiä.

Booraksilla ruokituilla urosrottilla tehdyissä tutkimuksissa heillä havaittiin kiveiden surkastumista. Vaikka raskaana olevilla naarasrotilla tehdyt tutkimukset osoittivat, että booraks voi ylittää istukan, aiheuttaen sikiön kehityksen muutosta, joka ilmenee alhaisesta syntymäpainosta.

Boraksin altistuksen uskotaan vaikuttavan miesten lisääntymistoimintoihin miehillä, mikä ilmenee vähentyneenä siittiöiden määränä.

Kuolemaan johtava annos on 10–25 grammaa booraksin saannilla aikuisilla.

Viitteet

1. Shiver ja Atkins. (2008). Epäorgaaninen kemia. (Neljäs painos). Mc Graw Hill.
2. Kansallinen bioteknologiatietokeskus. (2019). Argon. PubChem-tietokanta. CID = 23968. Palautettu: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. Karolyn Burns, Seneca Joseph ja tohtori Ryan Baumbach. (SF). Borax-kiteiden ja metallien välisten seosten synteesi ja ominaisuudet. Palautettu osoitteesta nationalmaglab.org
4. Wikipedia. (2019). Borax. Palautettu osoitteesta: en.wikipedia.org
5. Rio Tinto. (2019). Borax-dekahydraatti. 20 Mule Team Borax. Palautettu osoitteesta: borax.com
6. Fletcher Jenna. (14. tammikuuta 2019). Onko booraksin käyttö turvallista? Palautettu osoitteesta medicalnewstoday.com