BORAX: GESCHIEDENIS, STRUCTUUR, EIGENSCHAPPEN, GEBRUIK, SYNTHESE, RISICO'S - CHEMIE - 2026

Het borax- of natriumboraat is een aanduiding voor een groep chemische verbindingen met als basisformule Na ₂ B ₄ O ₇ . Het is een hygroscopisch zout dat talrijke hydraten kan vormen en bovendien structureel verrijkt wordt door de aanwezigheid van bepaalde metallische onzuiverheden.

De belangrijkste verbindingen die de naam borax krijgen, zijn de volgende: watervrij natriumtetraboraat, Na ₂ B ₄ O ₇ ; natriumtetraboraat-pentahydraat (Na ₂ B ₄ O ₇ ) .5H ₂ O; en natriumtetraboraat-decahydraat, Na ₂ B ₄ O ₇ .10H ₂ O, of een equivalent natriumtetraboraat octahydraat, Na ₂ B ₄ O ₅ (OH) ₄ .8H ₂ O.

Borax-fragment. Bron: Leon Hupperichs

Zoals duidelijk zal zijn, verschillen alle bovengenoemde vaste stoffen alleen in hun mate van hydratatie; sommige hebben meer watermoleculen in hun kristallen dan andere. Fysiek ziet borax eruit als stevige stukken of krijtkristallen (bovenste afbeelding).

Borax komt van nature voor in seizoensgebonden sedimenten van meren, die door verdamping zijn uitgedroogd. Borax wordt geproduceerd in Turkije, Searles Lakes (Californië), in de Atacama-woestijn, Chili, Bolivia, Tibet en Roemenië. Boraxkristallen kunnen synthetisch worden verkregen door een langzaam kiemvormingsproces; dat wil zeggen, een waarin de groei van kristallen wordt bevorderd.

Natriumtetraboraat, watervrij en decahydraat, is slecht oplosbaar in koud water; maar de oplosbaarheid neemt toe met een stijging van de temperatuur. Na ₂ B ₄ O ₇ .10H ₂ O is goed oplosbaar in ethyleenglycol, matig oplosbaar in ethanol en slecht oplosbaar in aceton; dit zijn minder polaire oplosmiddelen dan water.

Borax kent tal van toepassingen, zoals bij de vervaardiging van wasmiddelen en zepen; als brandvertrager voor cellulosemateriaal; bij de productie van glasvezel; bij het reinigen van harde oppervlakken zoals metalen, glas en keramiek; en onder andere bij het remmen van corrosie.

Borax is irriterend voor de ogen, huid en luchtwegen. Door inslikken kan het onder andere symptomen veroorzaken: braken, diarree, slapheid, bederf en toevallen. Momenteel wordt vermoed dat het schadelijke effecten kan hebben op de menselijke voortplanting.

Geschiedenis

De geschiedenis van borax is verwarrend. Opgemerkt wordt dat het werd ontdekt in de bodem van een meer in Tibet, opgedroogd door verdamping. Het werd in de 8e eeuw overgebracht van Tibet naar Saoedi-Arabië, via de zogenaamde zijderoute.

De term 'borax' werd populair als gevolg van de vele toepassingen die ervoor werden gevonden en op de markt werden gebracht onder de naam 20 Mule Team Borax Tradermax, wat verwees naar de manier waarop borax door de woestijnen van Nevada en Californië.

Een andere versie van zijn ontdekking geeft aan dat de Egyptenaren al heel lang van het bestaan ​​ervan wisten en het gebruikten bij het lassen van metalen door hitte. Bovendien gebruikten ze het in de geneeskunde en bij het mummificatieproces. Borax werd in de 13e eeuw door Marco Polo naar Europa overgebracht.

Halverwege de 19e eeuw werden grote afzettingen van borax ontdekt in de Mogave-woestijn, die sindsdien algemeen wordt gebruikt.

Borax structuur

Structuur van borax-ionen. Bron: Smokefoot

De bovenste afbeelding toont de ionen waaruit borax bestaat, specifiek overeenkomend met een vaste stof met een samengestelde formule van Na ₂ · 8H ₂ O (of Na ₂ B ₄ O ₇ · 10H ₂ O).

Ten eerste, de gekooide structuur van het anion ² kan worden opgemerkt (hoewel dient twee gedeprotoneerde -OH groepen -O ^- ), waarin een achthoekige ring (vier B atomen en vier O-atomen) te zien, met een BOB brug verdelen. in twee helften.

Die kooi blijft niet statisch, maar trilt en neemt in de ruimte verschillende vormen aan; echter in mindere mate in de buurt van de brug. Ook kan worden opgemerkt dat het erg "zuurstofrijk" is; dat wil zeggen, het heeft veel zuurstofatomen die via waterstofbruggen in wisselwerking kunnen treden met watermoleculen.

Het is dan ook niet verwonderlijk dat boraxkristallen kunnen hydrateren en talrijke hydraten kunnen genereren. Voor het vaste Na ₂ · 8H ₂ O zijn er dus acht H ₂ O- moleculen die een interactie aangaan met de boraatkooi, en tegelijkertijd met de metaalcentra van Na ⁺ .

Aan de kationzijde hebben we het waterige complex ⁺ _n , waarbij de waarde van n afhangt van de anion / kation-verhouding. In de bovenste vaste stof, n = 2, hebben we dus: ²⁺ , waarvan de 2+ lading de 2-lading van het boraatanion neutraliseert.

Kristallen

Monokliene eenheidscel van borax. Bron: Ben Mills.

Hierboven ziet u de monokliene eenheidscel voor Na ₂ · 8H ₂ O of Na ₂ B ₄ O ₇ · 10H ₂ O- kristallen . Hier regelen of domineren elektrostatische aantrekkingen en waterstofbruggen de structurele patronen die ontstaan ​​in elk bereik van het kristal. .

De andere hydraten en het watervrije zout verliezen een of al hun watermoleculen, waardoor de samenstelling en structuur van het boraxkristal verandert. In alle gevallen blijven het anion en het kation hetzelfde (tenzij er onzuiverheden of nevenreacties zijn), dus er kan in dit opzicht geen verwarring bestaan.

Verwarring met het boraatanion

Na ₂ · 8H ₂ O en Na ₂ B ₄ O ₇ · 10H ₂ O zijn hetzelfde. Waarom?

In de eerste plaats, als de atomen ervan worden geteld, zal worden gezien dat ze in aantal samenvallen; en ten tweede wordt in het anion B ₄ O ₇ ^2- de afwezigheid van de twee OH-groepen die zijn verbonden met de boorkoppen van de BOB-bruggen beschouwd; twee OH's die, samen met de twee H ⁺ van B ₄ O ₇ ^2- , samen 2 H ₂ O vormen, wat in totaal 10 H ₂ O (8 + 2) oplevert .

Eigendommen

Namen

Borax.

- Natriumboraat.

- Natriumtetraboraat.

- Dinatriumtetraboraat.

Moleculaire massa

Watervrij: 201,22 g / mol.

Decahydraat: 381,38 g / mol.

Fysiek uiterlijk

Een witte kristallijne vaste stof.

Dichtheid

Watervrij 2,4 g / cm ³

Decahydraat: 1.739 g / cm ³

Smeltpunt

Watervrij: 743 ° C (1.369 ° F, 1.016 K).

Decahydraat: 75 ºC.

Kookpunt

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

Oplosbaarheid in water

31,78 g / L (voor zowel watervrij als decahydraat).

Oplosbaarheid in organische oplosmiddelen

Het is zeer oplosbaar in ethyleenglycol, matig oplosbaar in diethyleenglycol en methanol, en enigszins oplosbaar in aceton.

Brekingsindex (ηD)

Watervrij: n ₁ = 1,447; η ₂ = 1,469.

Decahydraat: η ₂ = 1,472.

Stabiliteit

Het is stabiel onder de juiste opslagomstandigheden. Hoewel het een lage dampspanning heeft, neemt het toe met de temperatuur, wat leidt tot kristallisatie en condensatie, dus buitensporige schommelingen in temperatuur en vochtigheid moeten worden vermeden.

Lichtemissie

Natriumtetraboraat geeft een groen licht wanneer het wordt blootgesteld aan de werking van vuur.

Reacties

- Wanneer het wordt opgelost in water, ontstaan ​​alkalische oplossingen met een pH van ongeveer 9,2.

- Borax reageert om andere boraten te vormen, zoals perboraat (PBS).

- Het produceert ook boorzuur door te reageren met zoutzuur:

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

- Natriumtetraboraat gedraagt ​​zich als een amfotere stof, omdat het in waterige oplossing hydrolyseert en in staat is zuren te neutraliseren. Op dezelfde manier is het in staat om alkalische stoffen met een hoge concentratie te neutraliseren, waardoor een overmatige stijging van de pH van het medium wordt vermeden.

Toepassingen

Borax kent tal van toepassingen, zowel bij mensen als bij alle activiteiten die zij uitvoeren.

Antioxiderende werking

Borax heeft het vermogen om oxiden op te lossen. Om deze reden wordt het gebruikt bij het terugwinnen van metalen zoals messing, koper, lood en zink.

Het wordt ook gebruikt om de oxidatie van metalen staven in gieterijen te voorkomen. Borax bedekt het oppervlak, exclusief lucht, en voorkomt daarom oxidatie. Bovendien voorkomt het de corrosie van ijzerhoudend materiaal bij de automobielproductie.

De oplosbaarheid van borax in ethyleenglycol is nuttig geweest in antivriesformuleringen. Borax neutraliseert de zure residuen die vrijkomen bij de afbraak van ethyleenglycol en minimaliseert de oxidatie die het oppervlak van metalen kan ondergaan.

Vervaardiging van kleefstoffen

- Borax maakt deel uit van een zetmeelkleefstofformule voor golfpapier en karton.

- Het is een peptiserend middel bij de vervaardiging van kleefstoffen op basis van caseïne en dextrine.

- Het werkt door de klevende materialen te versterken door de verknoping van de geconjugeerde hydroxylgroepen.

Brandvertragend

Het wordt gebruikt als brandvertrager in cellulosematerialen en andere polymeren die hydroxylgroepen bevatten. Het oefent zijn werking uit via verschillende mechanismen, waaronder de vorming van een glasachtige laag die de toegang van brandstoffen beperkt.

Vervaardiging van borosilicaatglas (Pyrex)

Borax is een bron van boor dat wordt gebruikt bij de vervaardiging van boorsilicaatglas; gekenmerkt door een hoog smeltpunt, lage uitzettingscoëfficiënt en hoge weerstand tegen thermische schokken.

Hierdoor kan het worden blootgesteld aan hoge temperaturen zonder breuken te ervaren, en krijgt het de naam vuurvast glas.

Borosilicaatglas wordt gebruikt bij de vervaardiging van materialen die in huis worden gebruikt om voedsel te bakken. Het wordt ook gebruikt in laboratoria in bekers, kolven, maatcilinders, pipetten, enz.

Emulgator

Borax wordt, samen met andere verbindingen, gebruikt om zepen en andere paraffines te emulgeren. Het wordt ook gebruikt als basis voor de productie van lotions, crèmes en zalven.

Schoonmaakproducten

- Het wordt in formuleringen toegevoegd om stevige oppervlakken zoals metaal, glas en keramiek te reinigen.

- Het wordt gebruikt in handreinigers, polijstmateriaal en wasmiddelzepen voor gebruik in wasserijen en thuis. Bovendien vergemakkelijkt het de verwijdering van olieachtige afzettingen van fabrieksvloeren.

Medisch gebruik

- Het wordt gebruikt bij de behandeling van voetschimmelinfecties.

- Het maakt deel uit van de formule van voedingsstoffen die boor leveren. Aangenomen wordt dat dit element betrokken is bij het metabolisme van calcium, fosfor en magnesium, en mogelijk nodig is voor de botstructuur.

- Het is betrokken bij de bepaling van geglycosyleerd hemoglobine (HbA1C), een test die wordt gebruikt om de ontwikkeling van diabetes op lange termijn bij een patiënt te bepalen, aangezien de halfwaardetijd van een erytrocyt 120 dagen is.

Deze informatie is nuttiger voor de arts dan individuele bloedglucosemetingen van de patiënt.

PH-buffer

Het wordt gebruikt in verschillende pH-buffersystemen die in de biochemie worden gebruikt; waaronder Tris (hydroxymethyl) aminomethaan-boraat, gebruikt in polyacrylamide-elektroforese van DNA- en RNA-nucleïnezuren.

Verlaagde hardheid van water

Borax kan zich combineren met de calcium- en magnesiumionen die in water aanwezig zijn, waardoor hun concentratie afneemt. Dit vermindert de hardheid van het water.

Meststof en compost

Borax wordt gebruikt als een bron van boor. Calcium en boor zijn betrokken bij de vorming van de plantencelwand. Bovendien is erop gewezen dat boor de bestuiving bevordert, en daarom intervenieert het bij de bemesting en proliferatie van planten.

Behoud van hout

Borax bestrijdt houtworm, een kever die hout verteert en vernietigt. Het wordt ook gebruikt bij het behoud en onderhoud van houten boten.

Flux en flux

Het wordt gebruikt als flux bij het lassen van staal en ijzer, waardoor het smeltpunt daalt en ijzeroxide wordt verwijderd; een ongewenste verontreiniging. Voor een soortgelijk doel neemt hij deel aan het solderen van goud en zilver.

Anderen

- Het wordt gebruikt als een mild pesticide; bijvoorbeeld om motten op wol te bestrijden.

- Sproeien wordt gebruikt om ongedierte te bestrijden dat aanwezig is in kasten, interne tanks, in de gaten in de muren en in het algemeen waar het gebruik van meer vervuilende pesticiden niet gewenst is.

- Het wordt gebruikt in kernreactoren om reacties te beheersen die in extreme gevallen een kettingreactie kunnen veroorzaken.

- In autoradiatoren wordt borax gebruikt om plaatsen waar waterlekkage is te blokkeren.

Synthese

Borax wordt verkregen door het mineraal ulexiet, samengesteld uit de elementen boor, natrium en calcium, met de formule NaCaB ₅ O ₉ .8H ₂ O te laten reageren met natriumcarbonaat en natriumkoolcarbonaat in waterig medium.

In feite wordt de synthese van natriumtetraboraat of borax weinig gebruikt; Het grootste deel van de geproduceerde verbinding wordt verkregen door de extractie van de mineralen die het bevatten.

Het proces kan worden samengevat in een oplossing van het erts in water, gevolgd door een filtratie in klei en tenslotte een verdamping van de waterige oplossing.

Risico's

Borax is een natuurlijk product, maar het kan een reeks van schade aan de menselijke gezondheid veroorzaken. Contact met boraxpoeder kan bijvoorbeeld huidirritatie veroorzaken die tot dermatitis kan leiden.

Evenzo veroorzaakt borax irritatie van de ogen en de bovenste luchtwegen. Symptomen van inademing zijn onder meer hoesten en keelpijn.

Ondertussen vertoont de inname van borax de volgende symptomen: braken, misselijkheid, diarree, slapheid, hoofdpijn en toevallen. Bovendien kunnen het centrale zenuwstelsel en de nierfunctie worden aangetast.

Uit studies die zijn uitgevoerd op mannelijke ratten die met borax werden gevoed, werd testiculaire atrofie bij hen waargenomen. Terwijl de onderzoeken die werden uitgevoerd met zwangere vrouwelijke ratten aangaven dat borax de placenta zou kunnen passeren, waardoor een verandering in de ontwikkeling van de foetus ontstaat, die zich manifesteert door een laag geboortegewicht.

Aangenomen wordt dat blootstelling aan borax de mannelijke voortplantingsfunctie bij mannen beïnvloedt, wat zich uit in een vermindering van het aantal zaadcellen.

Een fatale dosis van 10 tot 25 gram wordt geschat voor boraxinname bij volwassenen.

Referenties

1. Shiver & Atkins. (2008). Anorganische scheikunde. (Vierde druk). Mc Graw Hill.
2. Nationaal centrum voor informatie over biotechnologie. (2019). Argon. PubChem-database. CID = 23968. Hersteld van: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. Karolyn Burns, Seneca Joseph en Dr. Ryan Baumbach. (sf). Synthese en eigenschappen van boraxkristallen en intermetallische legeringen. Hersteld van: nationalmaglab.org
4. Wikipedia. (2019). Borax. Hersteld van: en.wikipedia.org
5. Rio Tinto. (2019). Borax decahydraat. 20 Mule Team Borax. Hersteld van: borax.com
6. Fletcher Jenna. (14 januari 2019). Is borax veilig te gebruiken? Hersteld van: medicalnewstoday.com