BORAX: VĒSTURE, STRUKTŪRA, ĪPAŠĪBAS, LIETOJUMI, SINTĒZE, RISKI - ĶĪMIJA - 2025

Boraks vai nātrija borāts ir apzīmējums grupai ķīmisku savienojumu ar bāzes formula Na ₂ B ₄ O ₇ . Tas ir higroskopisks sāls, kas spēj veidot daudzus hidrātus, papildus tam, ka tas ir strukturāli bagātināts ar noteiktu metāla piemaisījumu klātbūtni.

Galvenie savienojumi, kas saņem boraksu, ir šādi: bezūdens nātrija tetraborāts, Na ₂ B ₄ O ₇ ; nātrija tetraborāta pentahidrāta (Na ₂ B ₄ O ₇ ) .5H ₂ O; un nātrija tetraborāta dekahidrātam, Na ₂ B ₄ O ₇ .10H ₂ O, vai nātrija tetraborāts oktahidrāts tās ekvivalents,, Na ₂ B ₄ O ₅ (OH) ₄ .8H ₂ O.

Borax fragments. Avots: Leon Hupperichs

Kā var saprast, visas iepriekšminētās cietās vielas atšķiras tikai ar to hidratācijas pakāpi; dažos kristālos ir vairāk ūdens molekulu nekā citās. Fiziski boraks izskatās kā izturīgi krīta gabali vai kristāli (augšējais attēls).

Borax dabiski atrodams sezonālos ezeru nogulumos, tos izžāvējot, iztvaicējot. Borax tiek ražots Turcijā, Searles Lakes (Kalifornijā), Atacama tuksnesī, Čīlē, Bolīvijā, Tibetā un Rumānijā. Borax kristālus var iegūt sintētiski, lēnā kodolieroču procesā; tas ir, tāds, kurā priekšroka tiek dota kristālu augšanai.

Nātrija tetraborāts, bezūdens un dehidrēts, slikti šķīst aukstā ūdenī; bet tā šķīdība palielinās, palielinoties temperatūrai. Na ₂ B ₄ O ₇ .10H ₂ O ļoti labi šķīst etilēnglikolā, vāji šķīst etanolā un nedaudz šķīst acetonā; tie ir mazāk polāri šķīdinātāji nekā ūdens.

Borax ir daudz izmantojams, piemēram, mazgāšanas līdzekļu un ziepju ražošanā; kā celulozes materiāla antipirēns; stikla šķiedras ražošanā; cietu virsmu, piemēram, metālu, stikla un keramikas, tīrīšanā; un korozijas kavēšanā, cita starpā.

Borax kairina acis, ādu un elpošanas ceļus. Norijot, tas, starp citiem simptomiem, var izraisīt vemšanu, caureju, pietūkumu, pūšanos un krampjus. Pašlaik tiek turēts aizdomās, ka tam var būt kaitīga ietekme uz cilvēka reprodukciju.

Vēsture

Boraks vēsture ir neskaidra. Tiek atzīmēts, ka tas tika atklāts Tibetas ezera gultnē, izžuvis iztvaikojot. Tas tika pārvests 8. gadsimtā no Tibetas uz Saūda Arābiju, sekojot tā dēvētajam Zīda ceļam.

Termins "boraks" kļuva populārs daudzo lietojumu rezultātā, kas tam tika atrasti un pārdoti ar nosaukumu 20 Mule Team Borax Tradermax, kas norādīja uz veidu, kā boraks tika pārvadāts caur Nevada un tuksnešiem. Kalifornijā.

Cita tā atklājuma versija norāda, ka ēģiptieši par tā eksistenci zināja jau ilgu laiku, izmantojot metālu metināšanu ar karstumu. Turklāt viņi to izmantoja medicīnā un mumifikācijas procesā. Boraksu uz Eiropu 13. gadsimtā pārsūtīja Marko Polo.

19. gadsimta vidū Mogave tuksnesī tika atklātas lielas boraks atradnes, kas kopš tā laika ir kļuvušas izplatītas.

Borax struktūra

Boraksa jonu struktūra. Avots: Smokefoot

Augšējā attēlā ir redzami joni, kas veido boraksu, kas īpaši atbilst cietai vielai ar kompozīcijas formulu Na ₂ · 8H ₂ O (vai Na ₂ B ₄ O ₇ · 10 H ₂ O).

Pirmkārt, ar iesprostoto struktūra anjons ^2- var atzīmēt (lai gan tas būtu divi deprotonated -OH grupas, -O ^- ), kurā astoņstūra gredzens (četras atomi B un četri no O) var redzēt, ar bobu tilts dalot divās daļās.

Minētais būris nepaliek statisks, bet kosmosā vibrē un pieņem dažādas formas; tomēr mazākā mērā tilta tuvumā. Var arī pamanīt, ka tas ir ļoti “piesātināts ar skābekli”; tas ir, tajā ir daudz skābekļa atomu, kas caur ūdeņraža saitēm spēj mijiedarboties ar ūdens molekulām.

Tad nav pārsteidzoši, ka boraksa kristāli var hidratēties un radīt daudz hidrātu. Tādējādi cietajam Na ₂ · 8H ₂ O ir astoņas H ₂ O molekulas, kas mijiedarbojas ar borāta būru un vienlaikus ar Na ⁺ metālu centriem .

Katjonu pusē mums ir ūdens komplekss ⁺ _n , kur n vērtība būs atkarīga no anjona / katjona attiecības. Augšējā cietā stāvoklī n = 2, tātad mums ir: ²⁺ , kura 2+ lādiņš neitralizē borāta anjona 2-lādiņu.

Kristāli

Boraksa monokliniskās šūnas. Avots: Ben Mills.

Virs ir monoclinic vienība cell for Na ₂ · 8H ₂ O vai Na ₂ B ₄ O ₇ · 10H ₂ O kristāli . Šeit elektrostatiskās objektiem un ūdeņraža saites regulē vai dominē strukturālās modeļu izcelsme katrā span kristāla .

Pārējie hidrāti un bezūdens sāls zaudē vienu vai visas savas ūdens molekulas, mainot boraksa kristāla sastāvu un struktūru. Visos tajos anjons un katjons paliek nemainīgi (ja vien nav piemaisījumu vai blakus reakciju), tāpēc šajā sakarā nevar rasties neskaidrības.

Neskaidrības ar borāta anjonu

Na ₂ · 8H ₂ O un Na ₂ B ₄ O ₇ · 10 H ₂ O ir vienādi. Kāpēc?

Pirmkārt, ja tā atomi tiek saskaitīti, būs redzams, ka to skaits sakrīt; un, otrkārt, anjonā B ₄ O ₇ ² tiek apsvērta divu OH grupu neesamība, kas savienotas ar BOB tiltu bora galviņām; divi OH, kas kopā ar diviem H ⁺ no B ₄ O ₇ ^2- pievieno 2 H ₂ O, iegūstot kopumā 10 H ₂ O (8 + 2).

Īpašības

Vārdi

- Borax.

- nātrija borāts.

- nātrija tetraborāts.

- dinātrija tetraborāts.

Molekulārā masa

Bezūdens: 201,22 g / mol.

Dekahidrāts: 381,38 g / mol.

Ārējais izskats

Balta kristāliska cieta viela.

Blīvums

Bezūdens: 2,4 g / cm ³

Dehidrāts: 1,739 g / cm ³

Kušanas punkts

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

Dehidratāts: 75 ºC.

Vārīšanās punkts

Bezūdens: 1 575 ° C (2 867 ° F, 1848 K).

Šķīdība ūdenī

31,78 g / L (gan bezūdens, gan dekahidrātam).

Šķīdība organiskos šķīdinātājos

Tas labi šķīst etilēnglikolā, mēreni šķīst dietilēnglikolā un metanolā un nedaudz šķīst acetonā.

Refrakcijas indekss (ηD)

Bezūdens: η ₁ = 1,447; η ₂ = 1,469.

Dehidrāts: η ₂ = 1,472.

Stabilitāte

Piemērotos uzglabāšanas apstākļos tas ir stabils. Lai arī tam ir zems tvaika spiediens, tas palielinās līdz ar temperatūru, izraisot kristalizāciju un kondensāciju, tāpēc ir jāizvairās no pārmērīgām temperatūras un mitruma svārstībām.

Gaismas emisija

Nātrija tetraborāts, nonākot uguns iedarbībā, izstaro zaļu gaismu.

Reakcijas

- Izšķīdis ūdenī, tas rada sārmainus šķīdumus ar pH aptuveni 9,2.

- Borax reaģē, veidojot citus borātus, piemēram, perborātu (PBS).

- Tas arī rada borskābi, reaģējot ar sālsskābi:

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

- Nātrija tetraborāts uzvedas kā amfātiska viela, jo ūdens šķīdumā tas hidrolizējas un spēj neitralizēt skābes. Tādā pašā veidā tas spēj neitralizēt augstas koncentrācijas sārmus, izvairoties no barotnes pH pārmērīga paaugstināšanās.

Lietojumprogrammas

Borax ir daudz lietojumu gan cilvēkiem, gan visās viņu veiktajās darbībās.

Antioksidantu darbība

Borax ir spēja izšķīdināt oksīdus. Šī iemesla dēļ to izmanto tādu metālu kā misiņa, vara, svina un cinka reģenerācijā.

To izmanto arī, lai novērstu metāla stieņu oksidēšanu lietuvēs. Borax pārklāj tā virsmu, izņemot gaisu, un tādējādi novērš oksidāciju. Turklāt tas novērš melno materiālu koroziju automobiļu ražošanā.

Boraksa šķīdība etilēnglikolā ir bijusi noderīga antifrīzu kompozīcijās. Borax neitralizē skābās atliekas, kas rodas etilēnglikola sadalīšanās laikā, līdz minimumam samazinot oksidāciju, ko var pārņemt metālu virsma.

Līmju ražošana

- Borax ir cietes līmes sastāvs gofrētajam papīram un kartonam.

- Tas ir piesūcinošs līdzeklis līmju ražošanā, kuru pamatā ir kazeīns un dekstrīns.

- Tas darbojas, stiprinot līmējošos materiālus, izmantojot konjugēto hidroksilgrupu šķērssavienojumu.

Ugunsdrošs

To izmanto kā antipirēnu celulozes materiālos un citos polimēros, kas satur hidroksilgrupas. Tas savu darbību veic, izmantojot dažādus mehānismus, ieskaitot stiklveida slāņa veidošanos, kas ierobežo piekļuvi degvielām.

Borosilikāta stikla (Pyrex) ražošana

Borax ir bora avots, ko izmanto borosilikāta stikla ražošanā; raksturīga augsta kušanas temperatūra, zems izplešanās koeficients un augsta izturība pret termiskiem triecieniem.

Tas ļauj to pakļaut augstām temperatūrām, neradot lūzumus, iegūstot ugunsizturīgā stikla nosaukumu.

Borosilikāta stikls tiek izmantots materiālu ražošanā, kurus izmanto mājās, lai ceptu ēdienu. To izmanto arī laboratorijās vārglāzēs, kolbās, mērcilindros, pipetēs utt.

Emulgators

Borax kopā ar citiem savienojumiem tiek izmantots, lai emulģētu ziepes un citus parafīnus. To izmanto arī par pamatu losjonu, krēmu un ziežu ražošanai.

Tīrīšanas piederumi

- Tas tiek pievienots preparātos, lai notīrītu stingras virsmas, piemēram, metālu, stiklu un keramiku.

- To izmanto roku tīrīšanas līdzekļos, pulēšanas materiālos un mazgāšanas līdzekļu ziepēs mazgāšanai un mājās. Turklāt tas atvieglo taukaino nogulšņu noņemšanu no rūpnīcas grīdām.

Lietošana medicīnā

- To lieto sēnīšu pēdu infekciju ārstēšanai.

- Tā ir daļa no barības vielu formulas, kas piegādā boru. Tiek uzskatīts, ka šis elements ir iesaistīts kalcija, fosfora un magnija metabolismā, un tas var būt nepieciešams kaulu struktūrai.

- Tas ir iesaistīts glikozētā hemoglobīna (HbA1C) noteikšanā - testā, ko izmanto, lai noteiktu pacienta diabēta ilgtermiņa attīstību, jo eritrocītu pusperiods ir 120 dienas.

Šī informācija klīnicistam ir noderīgāka nekā pacienta atsevišķi glikozes līmeņa mērījumi asinīs.

PH buferis

To izmanto dažādās pH buferu sistēmās, ko izmanto bioķīmijā; starp tiem, Tris (hidroksimetil) aminomethane-borāts, ko izmanto DNS un RNS nukleīnskābju poliakrilamīda elektroforēzē.

Pazemināta ūdens cietība

Borax spēj apvienoties ar ūdenī esošajiem kalcija un magnija joniem, samazinot to koncentrāciju. Tas samazina ūdens cietību.

Mēslojums un komposts

Borax tiek izmantots kā bora avots. Kalcijs un bors ir iesaistīti augu šūnu sienas veidošanā. Turklāt tika norādīts, ka bors veicina apputeksnēšanu, tāpēc tas iejaucas augu mēslošanā un pavairošanā.

Koka saglabāšana

Borax cīnās ar koktārpu, vaboļu, kas patērē un iznīcina koksni. To izmanto arī koka laivu saglabāšanai un uzturēšanai.

Flux un flux

To izmanto kā plūsmu tērauda un dzelzs metināšanā, izraisot kušanas temperatūras pazemināšanos un dzelzs oksīda izvadīšanu; nevēlams piesārņotājs. Līdzīgam mērķim viņš piedalās zelta un sudraba lodēšanā.

Citi

- to lieto kā vieglu pesticīdu; piemēram, lai apkarotu kodes uz vilnas.

- Izsmidzināšanu izmanto, lai kontrolētu kaitēkļus, kas atrodas skapjos, iekšējās tvertnēs, sienu caurumos un vispār, ja nav vēlams izmantot vairāk piesārņojošus pesticīdus.

- To izmanto kodolreaktoros, lai kontrolētu reakcijas, kas ārkārtējos gadījumos varētu izraisīt ķēdes reakciju.

- Automašīnu radiatoros boraks tiek izmantots, lai bloķētu vietas, kur ir ūdens noplūde.

Sintēze

Borax iegūst, reaģējot minerālu ulexītu, kas sastāv no elementiem bora, nātrija un kalcija, ar formulu NaCaB ₅ O ₉ .8H ₂ O, ar nātrija karbonātu un nātrija hidrokarbonātu ūdens vidē.

Faktiski nātrija tetraborāta vai boraks sintēze ir maz izmantota; Lielāko saražotā savienojuma daudzumu iegūst, ekstrahējot minerālus, kas to satur.

Procesu var rezumēt rūdas izšķīdināšanā ūdenī, kam seko filtrēšana mālā un visbeidzot ūdens šķīduma iztvaicēšana.

Riski

Borax ir dabīgs produkts, tomēr tas var izraisīt virkni kaitējumu cilvēku veselībai. Piemēram, saskare ar boraks pulveri var izraisīt ādas kairinājumu, kas var izraisīt dermatītu.

Tāpat boraks izraisa acu un augšējo elpošanas ceļu kairinājumu. Tās ieelpošanas simptomi ir klepus un iekaisis kakls.

Tikmēr boraks uzņem šādus simptomus: vemšana, slikta dūša, caureja, pietūkums, galvassāpes un krampji. Turklāt var tikt ietekmēta centrālā nervu sistēma un nieru darbība.

No pētījumiem, kas veikti ar žurku tēviņiem, kuri tika baroti ar boraks, tika novērota sēklinieku atrofija. Kaut arī pētījumi, kas veikti ar grūsnām žurku mātītēm, liecināja, ka boraks varētu šķērsot placentu, izraisot augļa attīstības pārmaiņas, kas izpaužas kā mazs dzimšanas svars.

Tiek uzskatīts, ka boraks ietekmē vīriešu reproduktīvo funkciju vīriešiem, kas izpaužas kā spermatozoīdu skaita samazināšanās.

Tiek aprēķināta nāvējoša deva no 10 līdz 25 gramiem boraks uzņemšanai pieaugušajiem.

Atsauces

1. Šiveris un Atkins. (2008). Neorganiskā ķīmija. (Ceturtais izdevums). Mc Graw Hill.
2. Nacionālais biotehnoloģijas informācijas centrs. (2019. gads). Argons. PubChem datu bāze. CID = 23968. Atgūts no: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. Karolins Burns, Seneka Džozefs un Dr. Raiens Baumbahs. (sf). Borax kristālu un intermetālisko sakausējumu sintēze un īpašības. Atgūts no: nationalmaglab.org
4. Wikipedia. (2019. gads). Borax. Atgūts no: en.wikipedia.org
5. Rio Tinto. (2019. gads). Borax dekahidrāts. 20 mūļu komanda Borax. Atgūts no: borax.com
6. Fletcher Jenna. (2019. gada 14. janvāris). Vai boraks ir drošs lietošanā? Atgūts no: medicalnewstoday.com