BORAX: HISTORIK, STRUKTUR, EGENSKAPER, ANVÄNDNINGAR, SYNTES, RISKER - KEMI - 2026

Den borax eller natriumborat är en beteckning för en grupp av kemiska föreningar med en bas formel Na ₂ B ₄ O ₇ . Det är ett hygroskopiskt salt som kan bilda många hydrater förutom att det strukturellt anrikas av närvaron av vissa metalliska föroreningar.

De huvudsakliga föreningarna som får namnet på borax är följande: vattenfritt natriumtetraborat, Na ₂ B ₄ O ₇ ; natriumtetraborat-pentahydrat (Na ₂ B ₄ O ₇ ) 5H ₂ O; och natriumtetraborat-dekahydrat, Na ₂ B ₄ O ₇ .10H ₂ O, eller dess ekvivalent, natriumtetraborat oktahydrat, Na ₂ B ₄ O ₅ (OH) ₄ .8H ₂ O.

Borax-fragment. Källa: Leon Hupperichs

Såsom kan inses skiljer sig alla ovanstående fasta ämnen endast i deras hydratiseringsgrad; vissa har fler vattenmolekyler i sina kristaller än andra. Fysiskt ser borax ut som robusta bitar eller kristaller av krita (toppbild).

Borax finns naturligtvis i säsongsbestämda sjösediment, torkat ut genom indunstning. Borax produceras i Turkiet, Searles Lakes (Kalifornien), i Atacamaöknen, Chile, Bolivia, Tibet och Rumänien. Boraxkristaller kan erhållas syntetiskt genom en långsam kärnbildningsprocess; det vill säga en där tillväxten av kristaller föredras.

Natriumtetraborat, vattenfritt och dekahydraterat, är dåligt lösligt i kallt vatten; men dess löslighet ökar med en temperaturökning. Na ₂ B ₄ O ₇ .10H ₂ O är mycket lösligt i etylenglykol, måttligt löslig i etanol och svagt löslig i aceton; dessa är mindre polära lösningsmedel än vatten.

Borax har många applikationer, till exempel vid tillverkning av tvättmedel och tvål; som ett brandhämmande medel för cellulosamaterial; vid tillverkning av fiberglas; vid rengöring av hårda ytor såsom metaller, glas och keramik; och vid hämning av korrosion, bland andra användningar.

Borax är irriterande för ögon, hud och luftvägar. Vid förtäring kan det bland annat orsaka kräkningar, diarré, slapphet, förfall och anfall. Det misstänks för närvarande att det kan ha skadliga effekter på människans reproduktion.

Historia

Boraks historia är förvirrande. Det noteras att det upptäcktes i sjön i en sjö i Tibet, torkat upp genom indunstning. Det överfördes under 800-talet från Tibet till Saudiarabien efter den så kallade Silk Road.

Begreppet "borax" blev populärt till följd av de många applikationer som hittades för det och marknadsfördes under namnet 20 Mule Team Borax Tradermax, som hänvisade till det sätt på vilket borax transporterades genom öknen i Nevada och Kalifornien.

En annan version av dess upptäckt indikerar att egypterna visste om dess existens under lång tid och använde den i svetsning av metaller med värme. Dessutom använde de det inom medicin och i mumifieringsprocessen. Borax överfördes till Europa på 1200-talet av Marco Polo.

I mitten av 1800-talet upptäcktes stora boraxavlagringar i Mogaveöknen, vilket har gjort dess användning vanligt sedan dess.

Borax struktur

Struax av boraxjoner. Källa: Smokefoot

De övre bilden visar jonerna som utgör borax, specifikt motsvarande en fast substans med en sammansättningsformel av Na ₂ · 8H ₂ O (eller Na ₂ B ₄ O ₇ · 10H ₂ O).

Först kan anjonens 2 ^{burkonstruktion} noteras (även om den borde ha två avprotonerade -OH-grupper, -O ^- ), i vilken en åttkantig ring (fyra B-atomer och fyra O-atomer) kan ses, med en BOB-brygga som delar den. i två halvor.

Nämnda bur förblir inte statisk, men vibrerar och antar olika former i rymden; dock i mindre grad i närheten av bron. Det kan också märkas att det är mycket "syresatt"; det vill säga den har många syreatomer som kan interagera med vattenmolekyler genom vätebindningar.

Det är inte överraskande då att boraxkristaller kan hydrera och alstra många hydrat. Sålunda, för den fasta Na ₂ · 8H ₂ O, finns det åtta H ₂ O molekyler som interagerar med borat bur, och på samma gång, med metallcentra Na ⁺ .

På katjonens sida har vi det vattenhaltiga komplexet ⁺ _n , där värdet på n beror på anjon / katjonförhållandet. I det övre fasta ämnet, n = 2, så vi har: ²⁺ , vars 2+ laddning neutraliserar 2-laddningen av boratanjonen.

kristaller

Monoklinisk enhetscell av borax. Källa: Ben Mills.

Ovan är den monokliniska enhetscellen för Na ₂ · 8H ₂ O eller Na ₂ B ₄ O ₇ · 10 H ₂ O kristaller . Här styr eller dominerar elektrostatiska attraktioner och vätebindningar de strukturella mönstren som har sitt ursprung i varje spann av kristallen .

De andra hydraterna och det vattenfria saltet förlorar en eller alla sina vattenmolekyler, vilket förändrar sammansättningen och strukturen i boraxkristallen. I alla av dem förblir anjonen och katjonen desamma (såvida det inte finns orenheter eller sidoreaktioner), så det kan inte finnas någon förvirring i detta avseende.

Förvirringar med den borate anjonen

Na ₂ · 8H ₂ O och Na ₂ B ₄ O ₇ · 10H ₂ O är desamma. Varför?

För det första, om dess atomer räknas, kommer det att ses att de sammanfaller i antal; och för det andra ^beaktas frånvaron av de två OH-grupperna kopplade till borhuvudena på BOB-broarna i anjonen B ₄ O ₇ ^2- ; två OH som tillsammans med de två H ⁺ från B ₄ O ₇ ^2- lägger till 2 H ₂ O, vilket ger totalt 10 H ₂ O (8 + 2).

Egenskaper

namn

- Borax.

- Natriumborat.

- Natriumtetraborat.

- Dinatriumtetraborat.

Molekylär massa

Vattenfritt: 201,22 g / mol.

Dekahydrat: 381,38 g / mol.

Fysiskt utseende

Ett vitt kristallint fast ämne.

Densitet

Vattenfritt: 2,4 g / cm ^{^}

Dekahydrat: 1739 g / cm ³

Smältpunkt

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

Decahydrate: 75 ºC.

Kokpunkt

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

Vattenlöslighet

31,78 g / L (för både vattenfritt och dekahydrat).

Löslighet i organiska lösningsmedel

Den är mycket löslig i etylenglykol, måttligt löslig i dietylenglykol och metanol och något löslig i aceton.

Brytningsindex (ηD)

Vattenfritt: η ₁ = 1,447; R ₂ = 1,469.

Decahydrate: η ₂ = 1,472.

Stabilitet

Det är stabilt under korrekt lagringsförhållanden. Även om det har ett lågt ångtryck, ökar det med temperaturen, vilket leder till kristallisation och kondens, så överdrivna fluktuationer i temperatur och luftfuktighet bör undvikas.

Ljusemission

När natriumtetraborat utsätts för eld verkar ett grönt ljus.

reaktioner

- När det är löst i vatten skapar det alkaliska lösningar med ett pH på cirka 9,2.

- Borax reagerar och bildar andra borater, såsom perborat (PBS).

- Den producerar också borsyra genom att reagera med saltsyra:

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

- Natriumtetraborat uppför sig som en amfotär substans, eftersom den i vattenlösning hydrolyserar och kan neutralisera syror. På samma sätt kan den neutralisera alkalier med hög koncentration och undvika en alltför hög ökning av mediets pH.

tillämpningar

Borax har många applikationer, både hos människor och i alla aktiviteter som de utför.

Antioxidantverkan

Borax har förmågan att lösa oxider. Av denna anledning används den för återvinning av metaller som mässing, koppar, bly och zink.

Det används också för att förhindra oxidation av metallstänger i gjuterier. Borax täcker ytan, exklusive luft, och därför förhindrar oxidation. Dessutom förhindrar det korrosion av järnhaltigt material i biltillverkningen.

Boraxens löslighet i etylenglykol har varit användbar i frostskyddsformuleringar. Borax neutraliserar de sura resterna som produceras under nedbrytningen av etylenglykol, vilket minimerar oxidationen som metallytan kan genomgå.

Tillverkning av lim

- Borax är en del av en stärkelsehäftande formulering för wellpapp och kartong.

- Det är ett peptiseringsmedel vid tillverkning av lim baserat på kasein och dextrin.

- Det fungerar genom att stärka limmaterialen genom tvärbindning av de konjugerade hydroxylgrupperna.

Brandskyddsmedel

Det används som brandhämmande medel i cellulosamaterial och andra polymerer som innehåller hydroxylgrupper. Den utövar sin verkan genom olika mekanismer, inklusive bildandet av ett glasskikt som begränsar tillgången till bränslen.

Tillverkning av borosilikatglas (Pyrex)

Borax är en källa till bor som används vid tillverkning av borosilikatglas; kännetecknad av en hög smältpunkt, låg expansionskoefficient och hög motståndskraft mot värmechocker.

Detta gör att den kan utsättas för höga temperaturer utan att uppleva sprickor och få namnet eldfast glas.

Borosilikatglas används för tillverkning av material som ska användas i hemmet för att baka mat. Det används också i laboratorier i bägare, kolvar, mätcylindrar, pipetter etc.

Emulgeringsmedel

Borax, tillsammans med andra föreningar, används för att emulgera tvålar och andra paraffiner. Det används också som bas för produktion av lotioner, krämer och salvor.

Städtillbehör

- Det läggs till i formuleringar för att rengöra fasta ytor som metall, glas och keramik.

- Det används i handrengöringsmedel, polermaterial och tvålmedel för användning i tvätt och hemma. Dessutom underlättar det att oljeaktiga avlagringar tas bort från fabriksgolv.

Medicinsk användning

- Det används vid behandling av svampfotinfektioner.

- Det är en del av formeln för näringsämnen som tillför bor. Detta element tros vara involverat i metabolismen av kalcium, fosfor och magnesium, och kan vara nödvändigt för benstrukturen.

- Det är involverat i bestämningen av glykosylerat hemoglobin (HbA1C), ett test som används för att bestämma den långsiktiga utvecklingen av diabetes hos en patient, eftersom halveringstiden för en erytrocyt är 120 dagar.

Denna information är mer användbar för klinikern än individuella blodsockermätningar från patienten.

PH-buffert

Det används i olika pH-buffertsystem som används i biokemi; bland dem Tris (hydroximetyl) aminometan-borat, använd i polyakrylamidelektrofores av DNA och RNA-nukleinsyror.

Minskad vattenhårdhet

Borax kan kombinera med kalcium- och magnesiumjoner som finns i vatten, vilket minskar deras koncentration. Detta minskar vattnets hårdhet.

Gödsel och kompost

Borax används som en källa till bor. Kalcium och bor är involverade i bildandet av växtcellväggen. Dessutom har det påpekats att bor gynnar pollinering, varför det ingriper i befruktningen och spridningen av växter.

Träskydd

Borax kämpar motvirke, en skalbagge som förbrukar och förstör trä. Det används också för bevarande och underhåll av träbåtar.

Flux och flöde

Det används som ett flöde vid svetsning av stål och järn, vilket orsakar en minskning av smältpunkten och eliminering av järnoxid; en oönskad förorening. För ett liknande syfte deltar han i lödningen av guld och silver.

Övriga

- Det används som en mild bekämpningsmedel; till exempel för att bekämpa malar på ull.

- Sprutning används för att kontrollera skadedjur som finns i skåp, inre tankar, i luckorna i väggarna, och i allmänhet, där användning av mer förorenande bekämpningsmedel inte önskas.

- Det används i kärnreaktorer för att kontrollera reaktioner som i extrema fall kan ge en kedjereaktion.

- I bilradiatorer används borax för att blockera platser där det finns vattenläckor.

Syntes

Borax erhålles genom omsättning av mineral ulexit, sammansatt av grundämnena bor, natrium och kalcium, med formeln NaCaB ₅ O ₉ .8H ₂ O, med natriumkarbonat och natriumvätekarbonat i vattenbaserat medium.

I själva verket används syntesen av natriumtetraborat eller borax lite; Det mesta av den producerade föreningen erhålls genom dess extraktion av mineralerna som innehåller den.

Processen kan sammanfattas i en upplösning av malmen i vatten, följt av en filtrering i lera och slutligen en indunstning av den vattenhaltiga lösningen.

risker

Borax är en naturlig produkt, men det kan orsaka en serie skador på människors hälsa. Till exempel kan kontakt med boraxpulver orsaka hudirritation som kan leda till dermatit.

På liknande sätt orsakar borax irritation i ögonen och övre luftvägarna. Symtom på inandning inkluderar hosta och halsont.

Samtidigt ger intaget av borax följande symtom: kräkningar, illamående, diarré, slapphet, huvudvärk och kramper. Dessutom kan det centrala nervsystemet och njurfunktionen påverkas.

Från studier som utfördes på hanråttor, matade med borax, observerades testikelatrofi hos dem. Medan studierna som utfördes med gravida kvinnliga råttor indikerade att borax kunde korsa morkakan, vilket gav en förändring av fostrets utveckling, manifesterad av en låg födelsevikt.

Exponering för borax tros påverka manlig reproduktionsfunktion hos män, vilket manifesteras av en minskning av spermier.

En dödlig dos på 10 till 25 gram uppskattas för boraxintag hos vuxna.

referenser

1. Shiver & Atkins. (2008). Oorganisk kemi. (Fjärde upplagan). Mc Graw Hill.
2. National Center for Biotechnology Information. (2019). Argon. PubChem-databas. CID = 23968. Återställd från: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. Karolyn Burns, Seneca Joseph och Dr. Ryan Baumbach. (Sf). Syntes och egenskaper hos Borax-kristaller och intermetalliska legeringar. Återställd från: nationalmaglab.org
4. Wikipedia. (2019). Borax. Återställd från: en.wikipedia.org
5. Rio Tinto. (2019). Borax dekahydrat. 20 Mule Team Borax. Återställd från: borax.com
6. Fletcher Jenna. (14 januari 2019). Är borax säkert att använda? Återställd från: medicalnewstoday.com