Borax historia, struktur, egenskaper, användningar, syntes, risker

1158
Charles McCarthy

De borax eller natriumborat är en beteckning för en grupp kemiska föreningar med en basformel av NatvåB4ELLER7. Det är ett hygroskopiskt salt som kan bilda många hydrater, förutom att det är strukturellt anrikat av närvaron av vissa metallföroreningar.

De viktigaste föreningarna som får namnet borax är följande: vattenfritt natriumtetraborat, NatvåB4ELLER7; natriumtetraboratpentahydrat (NatvåB4ELLER7) .5HtvåELLER; och natriumtetraboratdekahydrat, NatvåB4ELLER7.10HtvåEller, eller dess motsvarighet, natriumtetraboratoktahydrat, NatvåB4ELLER5(ÅH)4.8HtvåELLER.

Borax-fragment. Källa: Leon Hupperichs [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]

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

Borax finns naturligt i säsongsmässiga sjösediment, torkade genom avdunstning. 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 kristallens tillväxt gynnas.

Vattenfritt och dekahydrerat natriumtetraborat är dåligt lösligt i kallt vatten; men dess löslighet ökar med en temperaturökning. Då entvåB4ELLER7.10HtvåEller så är det mycket lösligt i etylenglykol, måttligt lösligt i etanol och lätt lösligt i aceton. dessa är mindre polära lösningsmedel än vatten.

Borax har många tillämpningar, såsom vid tillverkning av tvätt- och tvättmedel; som brandskyddsmedel för cellulosamaterial; vid tillverkning av glasfiber; vid rengöring av hårda ytor såsom metaller, glas och keramik; och vid hämning av korrosion, bland andra användningsområden.

Borax irriterar ögonen, huden och andningsorganen. Vid förtäring kan det bland annat orsaka kräkningar, diarré, slapphet, förfall och kramper. För närvarande misstänks det att det kan ha skadliga effekter på reproduktionen hos människor.

Artikelindex

  • 1 Historia
  • 2 Borax struktur
  • 3 kristaller
    • 3.1 Förvirringar med boratanjonen
  • 4 fastigheter
    • 4.1 Namn
    • 4.2 Molekylär massa
    • 4.3 Fysiskt utseende
    • 4.4 Densitet
    • 4.5 Smältpunkt
    • 4.6 Kokpunkt
    • 4.7 Löslighet i vatten
    • 4.8 Löslighet i organiska lösningsmedel
    • 4.9 Brytningsindex (ηD)
    • 4.10 Stabilitet
    • 4.11 Ljusemission
    • 4.12 Reaktioner
  • 5 användningsområden
    • 5.1 Antioxidantverkan
    • 5.2 Tillverkning av lim
    • 5.3 Brandskyddsmedel
    • 5.4 Tillverkning av borosilikatglas (Pyrex)
    • 5.5 Emulgeringsmedel
    • 5.6 Rengöringsmaterial
    • 5.7 Medicinsk användning
    • 5,8 pH-buffert
    • 5.9 Minska vattenhårdheten
    • 5.10 Gödsel och kompost
    • 5.11 Träskydd
    • 5.12 Flux och flux
    • 5.13 Andra
  • 6 Syntes
  • 7 risker
  • 8 Referenser

Berättelse

Borax historia är förvirrande. Det sägs att det upptäcktes i sängen vid en sjö i Tibet, torkat upp genom avdunstning. Det överfördes på 800-talet från Tibet till Saudiarabien, efter den så kallade Silk Road.

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

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

I mitten av 1800-talet upptäcktes stora avlagringar av borax i Mogaveöknen, som har gjort dess användning vanligt sedan dess..

Borax struktur

Struktur av boraxjoner. Källa: Smokefoot [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)]

Den övre bilden visar jonerna som utgör borax, specifikt motsvarande en fast substans med en sammansättningsformel av Natvå[B4ELLER5(ÅH)4] 8HtvåO (eller NatvåB4ELLER710HtvåELLER).

För det första anjonens burstruktur [B4ELLER5(ÅH)4]två- (även om den borde ha två deprotonerade -OH-grupper, -O-), där en åttkantig ring (fyra B- och fyra O-atomer) kan ses, med en B-O-B-bro som delar den i två halvor.

Nämnda bur förblir inte statisk utan vibrerar och antar olika former i rymden; dock i mindre utsträckning 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 förvånande då att boraxkristaller kan hydratisera och generera många hydrater. Således, för den fasta Natvå[B4ELLER5(ÅH)4] 8HtvåEller det finns åtta molekyler av HtvåEller interagera med boratburet och samtidigt med Na-metallens centrum+.

På katjonssidan har vi det vattenhaltiga komplexet [Na (HtvåELLER)4]+n, där värdet på n beror på förhållandet mellan anjon och katjon. I den övre fasta substansen, n = 2, så har vi: [Natvå(HtvåELLER)8]två+, vars 2+ laddning neutraliserar 2-laddningen av boratanjonen.

Kristaller

Monoklinisk enhetscell av borax. Källa: Ben Mills [Public
domän].

Ovan är den monokliniska enhetscellen för Na-kristallertvå[B4ELLER5(ÅH)4] 8HtvåO eller NatvåB4ELLER710HtvåO. Här härskar eller dominerar elektrostatiska attraktioner och vätebindningar de strukturella mönster som har sitt ursprung i varje kristallspann..

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

Förvirringar med boratanjonen

Natvå[B4ELLER5(ÅH)4] 8HtvåO och NatvåB4ELLER710HtvåEller så är de desamma. Varför?

För det första, om du räknar dess atomer, kommer det att ses att de sammanfaller i antal; och för det andra i anjonen B4ELLER7två- frånvaron av de två OH-grupperna kopplade till borhuvudena i B-O-B-broarna anses; två OH som tillsammans med de två H+ kommer från B4ELLER7två-, lägg till 2 HtvåEller ge totalt 10 HtvåEller (8 + 2).

Egenskaper

Namn

- Borax.

- Natriumborat.

- Natriumtetraborat.

- Dinatriumtetraborat.

Molekylär massa

Vattenfri: 201,22 g / mol.

Dekahydrat: 381,38 g / mol.

Fysiskt utseende

Ett vitt kristallint fast ämne.

Densitet

Vattenfri: 2,4 g / cm3

Dekahydrat: 1739 g / cm3

Smältpunkt

Vattenfri: 743 ºC (1,369 ºF, 1,016 K).

Dekahydrat: 75 ºC.

Kokpunkt

Vattenfri: 1,575 ºC (2,867 ºF, 1,848 K).

Vattenlöslighet

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

Löslighet i organiska lösningsmedel

Det är mycket lösligt i etylenglykol, måttligt lösligt i dietylenglykol och metanol och lätt lösligt i aceton..

Brytningsindex (ηD)

Vattenfri: η1 = 1 447; ηtvå = 1469.

Dekahydrat: ηtvå = 1472.

Stabilitet

Den är stabil under korrekta lagringsförhållanden. Även om det har ett lågt ångtryck ökar det med temperaturen, vilket leder till kristallisering och kondens, så stora fluktuationer i temperatur och fuktighet bör undvikas..

Ljusemission

Natriumtetraborat avger ett grönt ljus när det utsätts för brand.

Reaktioner

- När den löser sig i vatten producerar den alkaliska lösningar med ett pH på cirka 9,2.

- Borax reagerar för att bilda andra borater, såsom perborat (PBS).

- Det producerar också borsyra genom att reagera med saltsyra:

NatvåB4ELLER710HtvåO + HCl => 4 H3BO3 + 2 Na+ + 2 Cl- + 5 timmartvåELLER

- Natriumtetraborat beter sig som en amfotär substans, eftersom den i vattenlösning hydrolyserar och kan neutralisera syror. På samma sätt är det kapabelt att neutralisera alkalier med hög koncentration och undvika en alltför stor ökning av mediumets pH..

Applikationer

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

Antioxidantverkan

Borax har förmågan att lösa upp oxider. Av denna anledning används den vid 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 förhindrar därför oxidation. Dessutom förhindrar det korrosion av järnhaltigt material vid biltillverkning.

Lösligheten av borax i etylenglykol har varit användbar i frostskyddsberedningar. 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 peptiserande medel vid tillverkning av lim baserat på kasein och dextrin.

- Det fungerar genom att förstärka vidhäftande material genom tvärbindning av konjugerade hydroxylgrupper.

Brandskyddsmedel

Det används som brandskyddsmedel i cellulosamaterial och andra polymerer som innehåller hydroxylgrupper. Det utövar sin verkan genom olika mekanismer, inklusive bildandet av ett glaskropp som begränsar tillgången på bränslen.

Tillverkning av borosilikatglas (Pyrex)

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

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

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

Emulgeringsmedel

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

Städtillbehör

- Det tillsätts i formuleringar för att rengöra fasta ytor som metaller, glas och keramik.

- Det används i handrengöringsmedel, polermaterial och tvättmedel för tvätt för användning i tvättstugor och hemma. Dessutom underlättar det avlägsnande av oljeavlagringar från fabriksgolv.

Medicinsk användning

- Det används vid behandling av svampinfektioner i fötterna.

- Det är en del av formeln av näringsämnen som levererar bor. Detta element anses 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 tjänar till att bestämma den långsiktiga utvecklingen av diabetes hos en patient, eftersom halveringstiden för en erytrocyt är 120 dagar..

Denna information är mer användbar för läkaren än individuella blodglukosmätningar från patienten..

PH-buffert

Den används i olika buffersystem som används inom biokemi; bland dem, Tris (hydroximetyl) aminometanborat, som används i polyakrylamidelektrofores av DNA och RNA-nukleinsyror.

Minskad vattenhårdhet

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

Gödsel och kompost

Borax används som borkälla. Kalcium och bor är inblandade i bildandet av växtcellväggen. Dessutom har det påpekats att bor gynnar pollinering, varför det ingriper i befruktning och spridning av växter.

Träskydd

Borax bekämpar vedmask, en skalbagge som konsumerar och förstör ved. Den används också för bevarande och underhåll av träbåtar.

Flux och flux

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 ändamål deltar han i lödningen av guld och silver.

Andra

- Det används som ett milt bekämpningsmedel; till exempel för att bekämpa malar på ull.

- Sprutning används för bekämpning av skadedjur som finns i skåp, inre tankar, i väggarnas hål och i allmänhet, där användning av mer förorenande bekämpningsmedel inte är önskvärd..

- Den 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 vattenläckage.

Syntes

Borax erhålls genom att reagera mineralet ulexit, bestående av grundämnena bor, natrium och kalcium, med formeln NaCaB5ELLER9.8HtvåEller med natriumkarbonat och natriumhydrokarbonat i vattenhaltigt medium.

I själva verket används syntesen av natriumtetraborat eller borax lite; det mesta av den förening som produceras erhålls genom 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 avdunstning av den vattenhaltiga lösningen.

Risker

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

På samma sätt orsakar borax irritation i ögonen och övre luftvägarna. Symtom på inandning inkluderar hosta och ont i halsen.

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

Från studier utförda på hanråttor, matade med borax, observerades testikelatrofi hos dem. Medan studier utförda med dräktiga honråttor indikerade att borax kunde korsa moderkakan, vilket gav en förändring av fostrets utveckling, manifesterad av låg födelsevikt.

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

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

Referenser

  1. Shiver & Atkins. (2008). Oorganisk kemi. (Fjärde upplagan). Mc Graw Hill.
  2. Nationellt centrum för bioteknikinformation. (2019). Argon. PubChem-databas. CID = 23968. Återställd från: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  3. Karolyn Burns, Seneca Joseph och Dr. Ryan Baumbach. (s.f.). 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

Ingen har kommenterat den här artikeln än.