BORAX: LỊCH SỬ, CẤU TRÚC, ĐẶC TÍNH, SỬ DỤNG, TỔNG HỢP, RỦI RO - HÓA HỌC - 2025

Các borax hoặc natri borat là một chỉ định cho một nhóm các hợp chất hóa học với công thức cơ bản của Na ₂ B ₄ O ₇ . Nó là một loại muối hút ẩm có khả năng tạo thành nhiều hydrat, ngoài ra nó còn được làm giàu về mặt cấu trúc bởi sự hiện diện của một số tạp chất kim loại.

Các hợp chất chính nhận được tên của borax là sau: natri tetraborat khan, Na ₂ B ₄ O ₇ ; natri tetraborat pentahydrat (Na ₂ B ₄ O ₇ ) .5H ₂ O; và natri tetraborat decahydrat, Na ₂ B ₄ O ₇ .10H ₂ O, hoặc tương đương, natri tetraborat octahydrat, Na ₂ B ₄ O ₅ (OH) ₄ .8H ₂ O.

Borax mảnh. Nguồn: Leon Hupperichs

Như có thể được đánh giá cao, tất cả các chất rắn trên chỉ khác nhau về mức độ hydrat hóa của chúng; một số có nhiều phân tử nước trong tinh thể hơn những loại khác. Về mặt vật lý, hàn the trông giống như những mảnh hoặc tinh thể phấn cứng cáp (ảnh trên cùng).

Borax được tìm thấy tự nhiên trong trầm tích hồ theo mùa, khô đi do bay hơi. Borax được sản xuất ở Thổ Nhĩ Kỳ, Searles Lakes (California), ở sa mạc Atacama, Chile, Bolivia, Tây Tạng và Romania. Tinh thể borax có thể được tổng hợp bằng một quá trình tạo mầm chậm; nghĩa là, một trong đó sự phát triển của các tinh thể được ưu tiên.

Natri tetraborat, khan và khử nước, hòa tan kém trong nước lạnh; nhưng độ hòa tan của nó tăng lên khi tăng nhiệt độ. Na ₂ B ₄ O ₇ .10H ₂ O rất dễ tan trong etylen glicol , tan vừa trong etanol và ít tan trong axeton; đây là những dung môi ít phân cực hơn nước.

Borax có nhiều ứng dụng, chẳng hạn như trong sản xuất chất tẩy rửa và xà phòng; làm chất chống cháy cho vật liệu xenlulo; trong sản xuất sợi thủy tinh; trong việc làm sạch các bề mặt cứng như kim loại, thủy tinh và gốm sứ; và trong việc ức chế ăn mòn, trong số các ứng dụng khác.

Borax gây khó chịu cho mắt, da và đường hô hấp. Khi ăn phải nó có thể gây ra, trong số các triệu chứng khác, nôn mửa, tiêu chảy, mềm nhũn, thối rữa và co giật. Hiện tại người ta nghi ngờ rằng nó có thể có tác hại đến sinh sản của con người.

Lịch sử

Lịch sử của hàn the thật khó hiểu. Theo ghi nhận, nó được phát hiện trong lòng hồ ở Tây Tạng, khô cạn do bốc hơi. Nó được chuyển vào thế kỷ thứ 8 từ Tây Tạng đến Ả Rập Saudi, theo con đường tơ lụa.

Thuật ngữ "borax" trở nên phổ biến do rất nhiều ứng dụng được tìm thấy cho nó và được tiếp thị dưới tên 20 Mule Team Borax Tradermax, dùng để chỉ cách thức mà borax được vận chuyển qua sa mạc Nevada và California.

Một phiên bản khác của khám phá chỉ ra rằng người Ai Cập đã biết đến sự tồn tại của nó từ rất lâu, sử dụng nó để hàn kim loại bằng nhiệt. Ngoài ra, họ còn sử dụng nó trong y học và trong quá trình ướp xác. Borax được chuyển đến châu Âu vào thế kỷ 13 bởi Marco Polo.

Vào giữa thế kỷ 19, các mỏ hàn the lớn được phát hiện ở sa mạc Mogave, từ đó việc sử dụng nó trở nên phổ biến.

Cấu trúc borax

Cấu trúc của ion hàn the. Nguồn: Smokefoot

Hình ảnh trên cho thấy các ion tạo nên borax, cụ thể tương ứng với một chất rắn có công thức cấu tạo là Na ₂ · 8H ₂ O (hoặc Na ₂ B ₄ O ₇ · 10H ₂ O).

Đầu tiên, cấu trúc lồng của anion ^2- có thể được lưu ý (mặc dù nó phải có hai nhóm –OH được deproto hóa, -O ^- ), trong đó có thể thấy một vòng bát giác (bốn nguyên tử B và bốn nguyên tử O), với một cầu BOB phân chia nó. thành hai nửa.

Lồng đã nói không giữ nguyên trạng thái tĩnh, nhưng rung chuyển và có các hình dạng khác nhau trong không gian; tuy nhiên, ở một mức độ thấp hơn trong vùng lân cận của cây cầu. Ngoài ra, có thể nhận thấy rằng nó rất "giàu oxy"; nghĩa là nó có nhiều nguyên tử oxy, có khả năng tương tác với các phân tử nước thông qua liên kết hydro.

Không có gì ngạc nhiên khi các tinh thể hàn the có thể ngậm nước và tạo ra nhiều hyđrat. Như vậy, đối với chất rắn Na ₂ · 8H ₂ O, có tám phân tử H ₂ O tương tác với lồng borat, đồng thời với tâm kim loại của Na ⁺ .

Về phía cation, chúng ta có phức chất nước ⁺ _n , trong đó giá trị của n sẽ phụ thuộc vào tỷ lệ anion / cation. Trong chất rắn trên, n = 2, do đó ta có: ²⁺ , mà điện tích 2+ trung hòa điện tích 2 của anion borat.

Pha lê

Đơn vị tế bào đơn độc của hàn the. Nguồn: Ben Mills.

Phía trên là ô đơn vị tinh thể Na ₂ · 8H ₂ O hoặc Na ₂ B ₄ O ₇ · 10H ₂ O. Ở đây lực hút tĩnh điện và liên kết hydro chi phối hoặc chi phối các dạng cấu trúc có nguồn gốc trong mỗi khoảng của tinh thể .

Các hyđrat khác và muối khan làm mất một hoặc tất cả các phân tử nước của chúng, làm thay đổi thành phần và cấu trúc của tinh thể borax. Trong tất cả chúng, anion và cation vẫn giống nhau (trừ khi có tạp chất hoặc phản ứng phụ), vì vậy không thể có sự nhầm lẫn về vấn đề này.

Nhầm lẫn với anion borate

Na ₂ · 8H ₂ O và Na ₂ B ₄ O ₇ · 10H ₂ O giống nhau. Tại sao?

Ngay từ đầu, nếu đếm các nguyên tử của nó, người ta sẽ thấy rằng chúng trùng khớp về số lượng; và thứ hai, trong anion B ₄ O ₇ ^2- sự vắng mặt của hai nhóm OH liên kết với đầu bo của các cầu BOB được coi là; hai OH cùng với hai H ⁺ từ B ₄ O ₇ ^2- , tạo ra tối đa 2 H ₂ O, tạo ra tổng số 10 H ₂ O (8 + 2).

Tính chất

Tên

- Borax.

- Natri borat.

- Natri tetraborat.

- Dinatri tetraborat.

Khối lượng phân tử

Khan: 201,22 g / mol.

Khử nước: 381,38 g / mol.

Ngoại hình

Chất rắn kết tinh màu trắng.

Tỉ trọng

Khan: 2,4 g / cm ³

Khử nước: 1,739 g / cm ³

Độ nóng chảy

Khan: 743 ° C (1.369 ° F, 1.016 K).

Khử nước: 75 ºC.

Điểm sôi

Khan: 1,575 ° C (2,867 ° F, 1,848 K).

Khả năng hòa tan trong nước

31,78 g / L (đối với cả dạng khan và decahydrat).

Khả năng hòa tan trong dung môi hữu cơ

Nó rất dễ hòa tan trong ethylene glycol, hòa tan vừa phải trong diethylene glycol và methanol, và hòa tan nhẹ trong aceton.

Chỉ số khúc xạ (ηD)

Khan: η ₁ = 1,447; η ₂ = 1,469.

Khử nước: η ₂ = 1,472.

Ổn định

Nó ổn định trong điều kiện bảo quản thích hợp. Mặc dù nó có áp suất hơi thấp, nhưng nó tăng theo nhiệt độ, dẫn đến kết tinh và ngưng tụ, do đó cần tránh sự dao động quá mức về nhiệt độ và độ ẩm.

Phát xạ nhẹ

Natri tetraborat khi chịu tác động của lửa sẽ phát ra ánh sáng màu xanh lục.

Phản ứng

- Khi hòa tan trong nước, nó tạo ra các dung dịch kiềm có độ pH khoảng 9,2.

- Borax phản ứng để tạo thành các borat khác, chẳng hạn như perborate (PBS).

- Nó cũng tạo ra axit boric bằng cách phản ứng với axit clohydric:

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

- Natri tetraborat hoạt động như một chất lưỡng tính, vì trong dung dịch nước nó thủy phân và có khả năng trung hòa axit. Đồng thời, nó có khả năng trung hòa các kiềm có nồng độ cao, tránh làm tăng quá mức pH của môi trường.

Các ứng dụng

Borax có nhiều ứng dụng, cả ở người và trong tất cả các hoạt động mà chúng thực hiện.

Hành động chống oxy hóa

Borax có khả năng hòa tan các oxit. Vì lý do này, nó được sử dụng trong việc thu hồi các kim loại như đồng thau, đồng, chì và kẽm.

Nó cũng được sử dụng để ngăn chặn quá trình oxy hóa của các thanh kim loại trong xưởng đúc. Borax bao phủ bề mặt của nó, ngoại trừ không khí, và do đó, ngăn chặn quá trình oxy hóa. Ngoài ra, nó còn ngăn ngừa sự ăn mòn của vật liệu màu trong sản xuất ô tô.

Khả năng hòa tan của hàn the trong ethylene glycol rất hữu ích trong các công thức chất chống đông. Borax trung hòa dư lượng axit được tạo ra trong quá trình phân hủy ethylene glycol, giảm thiểu quá trình oxy hóa mà bề mặt kim loại có thể trải qua.

Sản xuất chất kết dính

- Borax là một phần của công thức kết dính tinh bột cho giấy gợn sóng và bìa cứng.

- Nó là một chất pepti hóa trong sản xuất chất kết dính dựa trên casein và dextrin.

- Nó hoạt động bằng cách tăng cường các vật liệu kết dính thông qua liên kết chéo của các nhóm hydroxyl liên hợp.

Chất chống cháy

Nó được sử dụng làm chất chống cháy trong vật liệu xenlulo và các polyme khác có chứa nhóm hydroxyl. Nó thực hiện hành động của mình thông qua nhiều cơ chế khác nhau, bao gồm sự hình thành của một lớp thủy tinh thể giới hạn sự tiếp cận của nhiên liệu.

Sản xuất thủy tinh borosilicat (Pyrex)

Borax là một nguồn boron được sử dụng trong sản xuất thủy tinh borosilicat; được đặc trưng bởi nhiệt độ nóng chảy cao, hệ số giãn nở thấp và khả năng chống sốc nhiệt cao.

Điều này cho phép nó chịu được nhiệt độ cao mà không bị gãy, được gọi là thủy tinh chịu lửa.

Thủy tinh borosilicate được sử dụng trong sản xuất các vật liệu dùng trong gia đình để nướng thực phẩm. Nó cũng được sử dụng trong các phòng thí nghiệm trong cốc, bình, ống đong, pipet, v.v.

Chất nhũ hóa

Borax, cùng với các hợp chất khác, được sử dụng để tạo nhũ tương xà phòng và các parafin khác. Nó cũng được sử dụng như một cơ sở để sản xuất kem dưỡng da, kem và thuốc mỡ.

Vật tư làm sạch

- Nó được thêm vào trong công thức để làm sạch các bề mặt cứng như kim loại, thủy tinh và gốm.

- Nó được sử dụng trong chất tẩy rửa tay, vật liệu đánh bóng và xà phòng tẩy rửa để sử dụng trong các tiệm giặt là và tại nhà. Ngoài ra, nó còn tạo điều kiện thuận lợi cho việc loại bỏ các cặn dầu bám trên sàn nhà xưởng.

Sử dụng y tế

- Nó được sử dụng trong điều trị nhiễm trùng chân do nấm.

- Nó là một phần của công thức các chất dinh dưỡng cung cấp boron. Nguyên tố này được cho là có liên quan đến quá trình chuyển hóa canxi, phốt pho và magiê, và có thể cần thiết cho cấu trúc xương.

- Nó liên quan đến việc xác định hemoglobin glycosyl hóa (HbA1C), một xét nghiệm được sử dụng để xác định sự phát triển lâu dài của bệnh tiểu đường ở một bệnh nhân, vì thời gian bán hủy của hồng cầu là 120 ngày.

Thông tin này hữu ích hơn cho bác sĩ lâm sàng hơn là các phép đo đường huyết riêng lẻ từ bệnh nhân.

Đệm PH

Nó được sử dụng trong các hệ thống đệm pH khác nhau được sử dụng trong hóa sinh; trong số đó, Tris (hydroxymethyl) aminomethane-borate, được sử dụng trong điện di polyacrylamide của các axit nucleic DNA và RNA.

Giảm độ cứng của nước

Borax có khả năng kết hợp với các ion canxi và magiê có trong nước, làm giảm nồng độ của chúng. Điều này làm giảm độ cứng của nước.

Phân bón và phân trộn

Borax được sử dụng làm nguồn cung cấp boron. Canxi và bo có liên quan đến sự hình thành của thành tế bào thực vật. Ngoài ra, người ta đã chỉ ra rằng bo hỗ trợ quá trình thụ phấn, đó là lý do tại sao nó can thiệp vào quá trình thụ tinh và sinh sôi của thực vật.

Bảo quản gỗ

Borax chống lại mọt gỗ, một loài bọ ăn và phá hoại gỗ. Nó cũng được sử dụng trong việc bảo tồn và duy trì những chiếc thuyền gỗ.

Flux và flux

Nó được sử dụng như một chất trợ dung trong hàn thép và sắt, làm giảm nhiệt độ nóng chảy và loại bỏ oxit sắt; một chất gây ô nhiễm không mong muốn. Với mục đích tương tự, anh ta tham gia vào quá trình hàn vàng và bạc.

Khác

- Nó được sử dụng như một loại thuốc trừ sâu nhẹ; ví dụ, để chống lại sâu bướm trên len.

- Phun được sử dụng để kiểm soát dịch hại có mặt trong tủ, bể chứa bên trong, trong các khoảng trống trên tường, và nói chung, những nơi không mong muốn sử dụng nhiều thuốc trừ sâu gây ô nhiễm hơn.

- Nó được sử dụng trong các lò phản ứng hạt nhân để điều khiển các phản ứng có thể tạo ra, trong những trường hợp cực đoan là phản ứng dây chuyền.

- Trong bộ tản nhiệt ô tô, hàn the được dùng để bịt kín những nơi bị rò rỉ nước.

Tổng hợp

Borax thu được từ phản ứng của các ulexite khoáng sản, bao gồm các yếu tố boron, natri và canxi, với công thức NaCaB ₅ O ₉ .8H ₂ O, với natri cacbonat và natri hydrocarbonat trong môi trường nước.

Trên thực tế, việc tổng hợp natri tetraborat hoặc hàn the ít được sử dụng; Hầu hết các hợp chất được tạo ra đều thu được bằng cách chiết xuất các khoáng chất có chứa nó.

Quá trình này có thể được tóm tắt trong quá trình hòa tan quặng trong nước, tiếp theo là lọc trong đất sét và cuối cùng là làm bay hơi dung dịch nước.

Rủi ro

Borax là một sản phẩm tự nhiên, tuy nhiên, nó có thể gây ra một loạt thiệt hại cho sức khỏe con người. Ví dụ, tiếp xúc với bột hàn the có thể gây kích ứng da dẫn đến viêm da.

Tương tự, hàn the gây kích ứng mắt và đường hô hấp trên. Các triệu chứng khi hít phải nó bao gồm ho và đau họng.

Trong khi đó, việc sử dụng hàn the có các triệu chứng sau: nôn, buồn nôn, tiêu chảy, mềm nhũn, nhức đầu và co giật. Ngoài ra, hệ thống thần kinh trung ương và chức năng thận có thể bị ảnh hưởng.

Từ các nghiên cứu được thực hiện trên chuột đực, được cho ăn hàn the, chúng ta đã quan sát thấy hiện tượng teo tinh hoàn ở chúng. Trong khi các nghiên cứu được thực hiện với chuột cái đang mang thai chỉ ra rằng hàn the có thể đi qua nhau thai, gây ra sự thay đổi sự phát triển của thai nhi, biểu hiện bằng trẻ sơ sinh nhẹ cân.

Tiếp xúc với hàn the được cho là có ảnh hưởng đến chức năng sinh sản nam ở nam giới, biểu hiện bằng việc giảm số lượng tinh trùng.

Ước tính liều gây tử vong từ 10 đến 25 gam đối với lượng hàn the ở người lớn.

Người giới thiệu

1. Rùng mình & Atkins. (2008). Hóa học vô cơ. (Tái bản lần thứ tư). Đồi Mc Graw.
2. Trung tâm Thông tin Công nghệ Sinh học Quốc gia. (2019). Argon. Cơ sở dữ liệu PubChem. CID = 23968. Được khôi phục từ: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. Karolyn Burns, Seneca Joseph và Tiến sĩ Ryan Baumbach. (sf). Tổng hợp và tính chất của tinh thể Borax và hợp kim liên kim loại. Được khôi phục từ: nationalmaglab.org
4. Wikipedia. (2019). Borax. Khôi phục từ: en.wikipedia.org
5. Rio Tinto. (2019). Borax decahydrat. Đội 20 Mule Borax. Được khôi phục từ: borax.com
6. Fletcher Jenna. (Ngày 14 tháng 1 năm 2019). Hàn the có an toàn để sử dụng không? Phục hồi từ: Medicalnewstoday.com