BORAX: ISTORIC, STRUCTURĂ, PROPRIETĂȚI, UTILIZĂRI, SINTEZĂ, RISCURI - CHIMIE - 2025

Borax sau borat de sodiu este o denumire pentru un grup de compuși chimici cu o formulă de bază de Na ₂ B ₄ O ₇ . Este o sare higroscopică capabilă să formeze numeroși hidrați, pe lângă faptul că este îmbogățită structural prin prezența anumitor impurități metalice.

Principalii compuși care primesc numele borax sunt următoarele: tetraborat de sodiu anhidru, Na ₂ B ₄ O ₇ ; tetraboratul de sodiu pentahidrat (Na ₂ B ₄ O ₇ ) 5H ₂ O; și tetraboratul de sodiu decahidrat, Na ₂ B ₄ O ₇ .10H ₂ O, sau echivalentul acesteia, tetraboratul de sodiu octahidrat, Na ₂ B ₄ O ₅ (OH) ₄ .8H ₂ O.

Fragment de borax. Sursa: Leon Hupperichs

După cum se poate aprecia, toate solidele de mai sus diferă numai prin gradul lor de hidratare; unii au mai multe molecule de apă în cristalele lor decât alții. Fizic, boraxul arată ca niște bucăți rezistente sau cristale de cretă (imaginea de sus).

Boraxul se găsește în mod natural în sedimentele lacurilor sezoniere, uscate prin evaporare. Borax este produs în Turcia, Searles Lakes (California), în deșertul Atacama, Chile, Bolivia, Tibet și România. Cristalele de borax pot fi obținute sintetic printr-un proces lent de nucleare; adică unul în care este favorizată creșterea cristalelor.

Tetraboratul de sodiu, anhidru și decahidrat, sunt slab solubile în apa rece; dar solubilitatea sa crește odată cu creșterea temperaturii. Na ₂ B ₄ O ₇ .10H ₂ O este foarte solubil în etilenglicol, moderat solubil în etanol și ușor solubil în acetonă; aceștia sunt solvenți mai puțin polari decât apa.

Borax are numeroase aplicații, cum ar fi în fabricarea de detergenți și săpunuri; ca material ignifug pentru material celulozic; în producția de fibră de sticlă; în curățarea suprafețelor dure, cum ar fi metale, sticlă și ceramică; și în inhibarea coroziunii, printre alte utilizări.

Boraxul este iritant pentru ochi, piele și tractul respirator. Prin ingestie poate provoca, printre alte simptome, vărsături, diaree, flacciditate, căderi și convulsii. În prezent se suspectează că poate avea efecte dăunătoare asupra reproducerii umane.

Istorie

Istoria boraxului este confuză. Se observă că a fost descoperit în albia unui lac din Tibet, uscat prin evaporare. A fost transferat în secolul al VIII-lea din Tibet în Arabia Saudită, în urma așa-numitului drum al mătăsii.

Termenul "borax" a devenit popular ca urmare a numeroaselor aplicații care au fost găsite pentru acesta și comercializate sub numele de 20 Mule Team Borax Tradermax, care se referea la modul în care boraxul a fost transportat prin deșerturile Nevada și California.

O altă versiune a descoperirii sale indică faptul că egiptenii știau de existența sa de mult timp, folosind-o la sudarea metalelor prin căldură. În plus, au folosit-o în medicină și în procesul de mumificare. Borax a fost transferat în Europa în secolul al XIII-lea de Marco Polo.

La mijlocul secolului al XIX-lea, au fost descoperite depozite mari de borax în deșertul Mogave, ceea ce și-a făcut uz comun încă de atunci.

Structura boraxului

Structura ionilor de borax. Sursa: Smokefoot

Superioară Emisiunile imagine ionii care alcătuiesc borax, corespunzând în mod specific la un solid , cu o formulă compozițională Na ₂ · 8H ₂ O (sau Na ₂ B ₄ O ₇ · 10H ₂ O).

În primul rând, se poate observa structura în cuie a anionului ^2- (deși ar trebui să aibă două grupe de-protonate -OH, -O ^- ), în care se poate observa un inel octogonal (patru atomi B și patru atomi de O), cu o punte BOB care o împarte. în două reprize.

Cușca menționată nu rămâne statică, ci vibrează și adoptă forme diferite în spațiu; cu toate acestea, într-o măsură mai mică în vecinătatea podului. De asemenea, se poate observa că este foarte „oxigenat”; adică are mulți atomi de oxigen, capabili să interacționeze cu moleculele de apă prin legături de hidrogen.

Nu este surprinzător atunci că cristalele de borax se pot hidrata și genera numeroși hidrați. Astfel, pentru solidul Na ₂ · 8H ₂ O, sunt opt H ₂ O molecule care interacționează cu cușca borat, și în același timp, cu centrele metalice de Na ⁺ .

Pe partea de cation, avem complexul apos ⁺ _n , unde valoarea lui n va depinde de raportul anion / cation. În solidul superior, n = 2, deci avem: ²⁺ , a căror încărcare 2+ neutralizează 2- sarcina anionului borat.

cristale

Celulă monoclinică a boraxului. Sursa: Ben Mills.

Deasupra se află celula unitară monoclinică pentru cristale de Na ₂ · 8H ₂ O sau Na ₂ B ₄ O ₇ · 10H ₂ O. Aici atracțiile electrostatice și legăturile de hidrogen guvernează sau domină modelele structurale originare în fiecare interval al cristalului .

Ceilalți hidrați și sarea anhidră își pierd una sau toate moleculele de apă, modificând compoziția și structura cristalului de borax. În toate acestea, anionul și cationul rămân aceleași (cu excepția cazului în care există impurități sau reacții secundare), deci nu poate exista confuzie în această privință.

Confuzii cu anionul borat

Na ₂ · 8H ₂ O și Na ₂ B ₄ O ₇ · 10H ₂ O sunt aceleași. De ce?

În primul rând, dacă atomii săi sunt numărați, se va vedea că acestea coincid în număr; și în al doilea rând, în anionul B ₄ O ₇ ^{2- este} considerată absența celor două grupuri OH legate de capetele de bor ale punților BOB; două OH-uri care, împreună cu cele două H ⁺ din B ₄ O ₇ ^2- , se adaugă până la 2 H ₂ O, dând un total de 10 H ₂ O (8 + 2).

Proprietăți

Nume

- Borax.

- Borat de sodiu.

- Tetraborat de sodiu.

- Tetraborat de disodiu.

Masa moleculara

Anhidru: 201,22 g / mol.

Decahidrat: 381,38 g / mol.

Aspectul fizic

Un solid alb cristalin.

Densitate

Anhidru: 2,4 g / cm ³

Decahidrat: 1.739 g / cm ³

Punct de topire

Anhidru: 743 ° C (1,369 ° F, 1.016 K).

Decahidrat: 75 ºC.

Punct de fierbere

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

Solubilitatea apei

31,78 g / L (atât anhidru cât și decahidrat).

Solubilitate în solvenți organici

Este foarte solubil în etilenglicol, moderat solubil în dietilen glicol și metanol și ușor solubil în acetonă.

Indicele de refracție (ηD)

Anhidru: η ₁ = 1,447; η ₂ = 1.469.

Decahidrat: η ₂ = 1,472.

Stabilitate

Este stabil în condiții de depozitare adecvate. Deși are o presiune scăzută de vapori, aceasta crește odată cu temperatura, ceea ce duce la cristalizare și condensare, deci trebuie evitate fluctuațiile excesive ale temperaturii și umidității.

Emisia de lumină

Tetraboratul de sodiu, atunci când este supus acțiunii focului, emite o lumină verde.

reacţii

- Când este dizolvat în apă, creează soluții alcaline cu un pH de aproximativ 9,2.

- Borax reacționează formând alte borate, cum ar fi perboratul (PBS).

- De asemenea, produce acid boric reacționând cu acid clorhidric:

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

- Tetraboratul de sodiu se comportă ca o substanță amfoterică, deoarece în soluție apoasă hidrolizează și este capabil să neutralizeze acizii. În același mod, este capabil să neutralizeze alcaline cu concentrație ridicată, evitând o creștere excesivă a pH-ului mediului.

Aplicații

Borax are numeroase aplicații, atât la oameni, cât și în toate activitățile pe care le desfășoară.

Acțiune antioxidantă

Borax are capacitatea de a dizolva oxizii. Din acest motiv este utilizat în recuperarea metalelor precum arama, cuprul, plumbul și zincul.

De asemenea, este utilizat pentru a preveni oxidarea barelor metalice din turnătorie. Borax își acoperă suprafața, excluzând aerul și, prin urmare, împiedică oxidarea. În plus, previne coroziunea materialelor feroase din fabricația automobilelor.

Solubilitatea boraxului în etilenglicol a fost utilă în formulările antigel. Borax neutralizează reziduurile acide produse în timpul descompunerii etilenglicolului, reducând la minimum oxidarea pe care o poate suferi suprafața metalelor.

Fabricarea de adezivi

- Borax face parte dintr-o formulă adezivă pentru amidon pentru hârtie și carton ondulat.

- Este un agent peptizant în fabricarea adezivilor pe bază de cazeină și dextrină.

- Acționează prin întărirea materialelor adezive prin reticularea grupărilor hidroxil conjugate.

Ignifug

Este folosit ca ignifug în materialele celulozice și alți polimeri care conțin grupe hidroxil. Își exercită acțiunea prin diferite mecanisme, inclusiv formarea unui strat vitros care limitează accesul la combustibili.

Fabricarea sticlei borosilicate (Pyrex)

Boraxul este o sursă de bor folosită la fabricarea sticlei borosilicate; caracterizat printr-un punct de topire ridicat, coeficient scăzut de expansiune și rezistență ridicată la șocuri termice.

Acest lucru îi permite să fie supus la temperaturi ridicate, fără a suferi fracturi, primind numele de sticlă refractară.

Sticla borosilicată este folosită la fabricarea materialelor care vor fi folosite în casă pentru coacerea alimentelor. Se folosește și în laboratoare în pahare, flacoane, cilindri de măsurare, pipete etc.

Emulgator

Boraxul, împreună cu alți compuși, este utilizat pentru a emulsiona săpunuri și alte parafină. De asemenea, este utilizat ca bază pentru producția de loțiuni, creme și unguente.

Produse de curatat

- Se adaugă în formulări pentru curățarea suprafețelor ferme, precum metal, sticlă și ceramică.

- Se folosește la curățarea mâinilor, a materialului de lustruit și a săpunurilor cu detergent pentru utilizare în spălătorii și acasă. În plus, facilitează eliminarea depozitelor uleioase de pe podelele fabricii.

Utilizări medicale

- Este utilizat în tratamentul infecțiilor fungice ale piciorului.

- Face parte din formula de nutrienți care furnizează bor. Se crede că acest element este implicat în metabolismul calciului, fosforului și magneziului și poate fi necesar pentru structura osoasă.

- Este implicat în determinarea hemoglobinei glicozilate (HbA1C), un test utilizat pentru a determina dezvoltarea pe termen lung a diabetului la un pacient, deoarece timpul de înjumătățire al unui eritrocit este de 120 de zile.

Aceste informații sunt mai utile pentru clinician decât măsurătorile individuale ale glicemiei de la pacient.

Tampon PH

Este utilizat în diferite sisteme tampon de pH utilizate în biochimie; printre acestea, Tris (hidroximetil) aminometan-borat, utilizat în electroforeza poliacrilamidică a ADN-ului și acizilor nucleici ARN.

Durerea scăzută a apei

Boraxul este capabil să se combine cu ionii de calciu și magneziu prezenți în apă, reducând concentrația acestora. Acest lucru reduce duritatea apei.

Îngrășământ și compost

Boraxul este folosit ca sursă de bor. Calciul și borul sunt implicate în formarea peretelui celular al plantei. În plus, s-a subliniat că borul favorizează polenizarea, motiv pentru care intervine în fertilizarea și proliferarea plantelor.

Conservarea lemnului

Borax combate viermele de lemn, un gândac care consumă și distruge lemnul. De asemenea, este utilizat în conservarea și întreținerea bărcilor din lemn.

Flux și flux

Este utilizat ca flux în sudura oțelului și fierului, determinând o scădere a punctului de topire și eliminarea oxidului de fier; un contaminant nedorit. Într-un scop similar, participă la lipirea aurului și argintului.

Alții

- Este utilizat ca un pesticid ușor; de exemplu, pentru a combate molii pe lână.

- Pulverizarea este folosită pentru controlul dăunătorilor prezenți în dulapuri, rezervoare interne, în găurile din pereți și, în general, unde nu se dorește utilizarea mai multor pesticide poluante.

- Este utilizat în reactoarele nucleare pentru a controla reacțiile care ar putea produce, în cazuri extreme, o reacție în lanț.

- În caloriferele auto, boraxul este utilizat pentru a bloca locuri unde există scurgeri de apă.

Sinteză

Borax este obținut prin reacția ulexite mineral, compus din elemente de bor, sodiu și calciu, cu formula ANBCC ₅ O ₉ .8H ₂ O, cu carbonat de sodiu și carbonat acid de sodiu în mediu apos.

De fapt, sinteza tetraboratului de sodiu sau a boraxului este puțin folosită; Cea mai mare parte a compusului produs este obținut prin extracția sa a mineralelor care îl conțin.

Procesul poate fi rezumat într-o dizolvare a minereului în apă, urmată de o filtrare în lut și în final o evaporare a soluției apoase.

riscuri

Boraxul este un produs natural, cu toate acestea, poate provoca o serie de daune aduse sănătății umane. De exemplu, contactul cu pulberea de borax poate provoca iritații ale pielii care ar putea duce la dermatită.

În mod similar, boraxul provoacă iritarea ochilor și a tractului respirator superior. Printre simptomele inhalării sale se numără tuse și dureri în gât.

Între timp, aportul de borax prezintă următoarele simptome: vărsături, greață, diaree, flacciditate, cefalee și convulsii. În plus, sistemul nervos central și funcția renală pot fi afectate.

Din studiile efectuate la șobolani masculi, hrăniți cu borax, s-a observat atrofie testiculară la ei. În timp ce studiile efectuate cu șobolani de sex feminin au arătat că boraxul ar putea traversa placenta, producând o modificare a dezvoltării fetale, manifestată printr-o greutate scăzută la naștere.

Se consideră că expunerea la borax afectează funcția de reproducere a bărbaților la bărbați, manifestată printr-o reducere a numărului de spermatozoizi.

O doză fatală de 10 până la 25 de grame este estimată pentru aportul de borax la adulți.

Referințe

1. Shiver & Atkins. (2008). Chimie anorganică. (A patra editie). Mc Graw Hill.
2. Centrul Național de Informații Biotehnologice. (2019). Argon. Baza de date PubChem. CID = 23968. Recuperat din: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. Karolyn Burns, Seneca Joseph și Dr. Ryan Baumbach. (Sf). Sinteza și proprietățile cristalelor de borax și ale aliajelor intermetalice. Recuperat de la: nationalmaglab.org
4. Wikipedia. (2019). Borax. Recuperat de la: en.wikipedia.org
5. Rio Tinto. (2019). Borax decahidrat. 20 Mule Team Borax. Recuperat de la: borax.com
6. Fletcher Jenna. (14 ianuarie 2019). Este borax sigur de utilizat? Recuperat de la: medicalnewstoday.com