BORAX: SEJARAH, STRUKTUR, SIFAT, KEGUNAAN, SINTESIS, RISIKO - KIMIA - 2026

The boraks atau natrium borat ialah gelaran untuk kumpulan sebatian kimia dengan formula asas Na ₂ B ₄ O ₇ . Ini adalah garam hygroscopic yang mampu membentuk banyak hidrat, selain diperkaya secara struktural dengan adanya kekotoran logam tertentu.

Sebatian utama yang mendapat nama boraks adalah berikut: anatrium natrium tetraborat, Na ₂ B ₄ O ₇ ; natrium tetraborat pentahidrat (Na ₂ B ₄ O ₇ ) .5H ₂ O; dan sodium tetraborate decahydrate, Na ₂ B ₄ O ₇ .10H ₂ O, atau yang setara dengannya, sodium tetraborate octahydrate, Na ₂ B ₄ O ₅ (OH) ₄ .8H ₂ O.

Serpihan Boraks. Sumber: Leon Hupperichs

Seperti yang dapat difahami, semua pepejal di atas hanya berbeza tahap penghidratannya; ada yang mempunyai lebih banyak molekul air dalam kristal mereka daripada yang lain. Secara fizikal, boraks kelihatan seperti kepingan atau kristal kapur yang kukuh (gambar atas).

Borax secara semula jadi dijumpai di endapan tasik bermusim, dikeringkan dengan penyejatan. Borax dihasilkan di Turki, Searles Lakes (California), di Gurun Atacama, Chile, Bolivia, Tibet, dan Romania. Kristal Boraks dapat diperoleh secara sintetik dengan proses nukleasi yang perlahan; iaitu pertumbuhan kristal yang disukai.

Natrium tetraborat, anhidrat dan decahydrated, kurang larut dalam air sejuk; tetapi kelarutannya meningkat dengan peningkatan suhu. Na ₂ B ₄ O ₇ .10H ₂ O sangat larut dalam etilena glikol, agak larut dalam etanol dan sedikit larut dalam aseton; ini adalah pelarut kurang polar daripada air.

Borax mempunyai banyak aplikasi, seperti dalam pembuatan detergen dan sabun; sebagai penahan api untuk bahan selulosa; dalam pengeluaran gentian kaca; dalam membersihkan permukaan keras seperti logam, kaca dan seramik; dan dalam penghambatan kakisan, antara lain kegunaannya.

Borax menjengkelkan mata, kulit, dan saluran pernafasan. Dengan pengambilannya, ia boleh mengakibatkan, antara lain gejala, muntah, cirit-birit, kelembutan, kerosakan dan kejang. Pada masa ini disyaki bahawa ia mungkin mempunyai kesan berbahaya pada pembiakan manusia.

Sejarah

Sejarah boraks membingungkan. Telah dicatat bahawa ia ditemukan di dasar tasik di Tibet, dikeringkan dengan penyejatan. Ia dipindahkan pada abad ke-8 dari Tibet ke Arab Saudi, mengikuti Jalan Sutera.

Istilah "borax" menjadi popular kerana banyak aplikasi yang dijumpai dan dipasarkan dengan nama 20 Mule Team Borax Tradermax, yang merujuk kepada cara boraks diangkut melalui padang pasir Nevada dan California.

Versi penemuannya yang lain menunjukkan bahawa orang Mesir mengetahui keberadaannya sejak sekian lama, menggunakannya dalam pengelasan logam dengan panas. Selain itu, mereka menggunakannya dalam perubatan dan proses mumifikasi. Borax dipindahkan ke Eropah pada abad ke-13 oleh Marco Polo.

Pada pertengahan abad ke-19, sejumlah besar boraks ditemukan di Gurun Mogave, yang sejak dulu sudah biasa digunakan.

Struktur Boraks

Struktur ion boraks. Sumber: Smokefoot

Gambar atas menunjukkan ion-ion yang membentuk boraks, khusus sesuai dengan pepejal dengan formula komposisi Na ₂ · 8H ₂ O (atau Na ₂ B ₄ O ₇ · 10H ₂ O).

Pertama, struktur sangkar anion ^2- dapat diperhatikan (walaupun ia harus mempunyai dua kumpulan -OH deprotonasi, -O ^- ), di mana cincin oktagon (empat atom B dan empat O) dapat dilihat, dengan jambatan BOB membelahnya dalam dua bahagian.

Kandang tersebut tidak tetap statik, tetapi bergetar dan menggunakan bentuk yang berbeza di ruang angkasa; namun, pada tahap yang lebih rendah di sekitar jambatan. Juga, dapat diperhatikan bahawa ia sangat "beroksigen"; iaitu, ia mempunyai banyak atom oksigen, mampu berinteraksi dengan molekul air melalui ikatan hidrogen.

Maka tidak menghairankan bahawa kristal boraks dapat menghidrat dan menghasilkan banyak hidrat. Oleh itu, bagi pepejal Na ₂ · 8H ₂ O, terdapat lapan H ₂ O molekul berinteraksi dengan sangkar borat, dan pada masa yang sama, dengan pusat-pusat logam Na ⁺ .

Di sisi kation, kita mempunyai kompleks berair ⁺ _n , di mana nilai n akan bergantung pada nisbah anion / kation. Pada pepejal atas, n = 2, jadi kita mempunyai: ²⁺ , yang cas 2+ meneutralkan cas 2- anion borat.

Kristal

Sel unit monoklinik boraks. Sumber: Ben Mills.

Di atas adalah sel unit monoklinik untuk kristal Na ₂ · 8H ₂ O atau Na ₂ B ₄ O ₇ · 10H ₂ O.Di sini tarikan elektrostatik dan ikatan hidrogen mengatur atau menguasai corak struktur yang berasal dari setiap rentang kristal .

Hidrat dan garam anhidrat yang lain kehilangan satu atau semua molekul airnya, mengubah komposisi dan struktur kristal boraks. Dalam kesemuanya, anion dan kation tetap sama (kecuali jika terdapat kekotoran atau reaksi sampingan), jadi tidak ada kekeliruan dalam hal ini.

Kekeliruan dengan anion borate

Na ₂ · 8H ₂ O dan Na ₂ B ₄ O ₇ · 10H ₂ O adalah sama. Kenapa?

Pertama, jika atomnya dihitung, akan kelihatan bahawa ia bertepatan dengan bilangan; dan kedua, dalam anion B ₄ O ₇ ^2- ketiadaan kedua-dua kumpulan OH yang dihubungkan dengan kepala boron jambatan BOB dipertimbangkan; dua OH yang, bersama dengan dua H ⁺ dari B ₄ O ₇ ^2- , tambah hingga 2 H ₂ O, memberikan jumlah 10 H ₂ O (8 + 2).

Hartanah

Nama-nama

- Borax.

- Natrium borat.

- Natrium tetraborat.

- Disodium tetraborate.

Jisim molekul

Anhidrat: 201.22 g / mol.

Decahydrate: 381.38 g / mol.

Penampilan fizikal

Pepejal kristal putih.

Ketumpatan

Anhidrat: 2.4 g / cm ³

Decahydrate: 1,739 g / cm ³

Takat lebur

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

Decahydrate: 75 ºC.

Takat didih

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

Keterlarutan air

31.78 g / L (untuk kedua-dua anhidrat dan decahydrate).

Kelarutan dalam pelarut organik

Ini sangat larut dalam etilena glikol, larut dalam dietilena glikol dan metanol, dan sedikit larut dalam aseton.

Indeks biasan (ηD)

Anhidrat: η ₁ = 1.447; η ₂ = 1.469.

Decahydrate: η ₂ = 1.472.

Kestabilan

Ia stabil dalam keadaan penyimpanan yang betul. Walaupun tekanan uapnya rendah, ia meningkat dengan suhu, menyebabkan penghabluran dan pemeluwapan, jadi turun naik suhu dan kelembapan yang berlebihan.

Pelepasan cahaya

Natrium tetraborate, ketika dikenakan tindakan api, memancarkan cahaya hijau.

Reaksi

- Apabila dilarutkan dalam air, ia menghasilkan larutan alkali dengan pH sekitar 9.2.

- Borax bertindak balas untuk membentuk borat lain, seperti perborate (PBS).

- Ia juga menghasilkan asid borik dengan bertindak balas dengan asid hidroklorik:

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

- Natrium tetraborat berperilaku seperti bahan amfoterik, kerana dalam larutan berair ia menghidrolisis dan mampu meneutralkan asid. Dengan cara yang sama, ia mampu meneutralkan alkali berkepekatan tinggi, mengelakkan kenaikan pH medium yang berlebihan.

Permohonan

Borax mempunyai banyak aplikasi, baik pada manusia maupun dalam semua kegiatan yang mereka jalankan.

Tindakan antioksidan

Borax mempunyai keupayaan untuk melarutkan oksida. Atas sebab ini ia digunakan dalam pemulihan logam seperti tembaga, tembaga, plumbum dan zink.

Ia juga digunakan untuk mencegah pengoksidaan logam bar di pengecoran. Borax menutup permukaannya, tidak termasuk udara, dan oleh itu, mencegah pengoksidaan. Di samping itu, ia mencegah kakisan bahan besi dalam pembuatan kenderaan.

Keterlarutan boraks dalam etilena glikol telah berguna dalam formulasi antibeku. Borax meneutralkan residu berasid yang dihasilkan semasa penguraian etilena glikol, meminimumkan pengoksidaan yang dapat dilalui oleh permukaan logam.

Pembuatan pelekat

- Borax adalah sebahagian daripada formulasi pelekat pati untuk kertas dan kadbod bergelombang.

- Ia adalah agen peptizing dalam pembuatan pelekat berdasarkan kasein dan dekstrin.

- Ia berfungsi dengan menguatkan bahan pelekat melalui penyambungan silang kumpulan hidroksil konjugasi.

Tahan api

Ia digunakan sebagai penghambat api dalam bahan selulosa dan polimer lain yang mengandungi gugus hidroksil. Ia melakukan tindakannya melalui berbagai mekanisme, termasuk pembentukan lapisan vitreous yang membatasi akses bahan bakar.

Pembuatan kaca borosilikat (Pyrex)

Borax adalah sumber boron yang digunakan dalam pembuatan kaca borosilikat; dicirikan oleh titik lebur yang tinggi, pekali pengembangan yang rendah dan rintangan yang tinggi terhadap kejutan terma.

Ini membolehkannya mengalami suhu tinggi tanpa mengalami keretakan, menerima nama kaca tahan api.

Kaca borosilikat digunakan dalam pembuatan bahan yang akan digunakan di rumah untuk memanggang makanan. Ia juga digunakan di makmal di bikar, termos, silinder penyukat, pipet, dll.

Pengemulsi

Borax, bersama dengan sebatian lain, digunakan untuk mengemulsi sabun dan parafin lain. Ia juga digunakan sebagai pangkalan untuk menghasilkan losyen, krim dan salap.

Bekalan pembersihan

- Ini ditambahkan dalam formulasi untuk membersihkan permukaan tegas seperti logam, kaca dan seramik.

- Digunakan dalam pembersih tangan, bahan penggilap dan sabun pencuci untuk digunakan di cucian dan di rumah. Di samping itu, ia memudahkan penyingkiran deposit berminyak dari lantai kilang.

Kegunaan perubatan

- Ia digunakan dalam rawatan jangkitan kaki kulat.

- Ini adalah sebahagian daripada formula nutrien yang membekalkan boron. Unsur ini dianggap terlibat dalam metabolisme kalsium, fosforus dan magnesium, dan mungkin diperlukan untuk struktur tulang.

- Ia terlibat dalam penentuan hemoglobin glikosilasi (HbA1C), ujian yang digunakan untuk menentukan perkembangan diabetes jangka panjang pada pesakit, kerana waktu paruh eritrosit adalah 120 hari.

Maklumat ini lebih berguna kepada doktor daripada pengukuran glukosa darah individu dari pesakit.

Penampan PH

Ia digunakan dalam pelbagai sistem penyangga pH yang digunakan dalam biokimia; antaranya, Tris (hidroksimetil) aminometana-borat, digunakan dalam elektroforesis poliakrilamida DNA dan asid nukleik RNA.

Mengurangkan kekerasan air

Borax mampu bergabung dengan ion kalsium dan magnesium yang terdapat di dalam air, mengurangkan kepekatannya. Ini mengurangkan kekerasan air.

Baja dan kompos

Borax digunakan sebagai sumber boron. Kalsium dan boron terlibat dalam pembentukan dinding sel tumbuhan. Di samping itu, telah dinyatakan bahawa boron menyukai pendebungaan, oleh karena itu campur tangan dalam persenyawaan dan percambahan tanaman.

Pemeliharaan kayu

Borax memerangi cacing kayu, kumbang yang memakan dan memusnahkan kayu. Ia juga digunakan dalam pemeliharaan dan pemeliharaan kapal kayu.

Flux dan fluks

Ia digunakan sebagai fluks dalam pengelasan besi dan besi, menyebabkan penurunan titik lebur dan penghapusan besi oksida; bahan cemar yang tidak diingini. Untuk tujuan serupa, dia turut serta dalam pematerian emas dan perak.

Yang lain

- Ia digunakan sebagai racun perosak ringan; sebagai contoh, untuk memerangi rama-rama pada bulu.

- Penyemprotan digunakan untuk mengawal perosak yang terdapat di dalam kabinet, tangki dalaman, di celah-celah dinding, dan secara umum, di mana penggunaan racun perosak yang lebih banyak tidak diinginkan.

- Ia digunakan dalam reaktor nuklear untuk mengawal reaksi yang dapat menghasilkan, dalam kes yang ekstrim, reaksi berantai.

- Di radiator kereta, boraks digunakan untuk menyekat tempat di mana terdapat kebocoran air.

Sintesis

Boraks diperoleh dengan bertindak balas uleksit mineral, yang terdiri dari unsur boron, natrium dan kalsium, dari formula NaCaB ₅ O ₉ .8H ₂ O, dengan natrium karbonat dan natrium hidrokarbonat dalam medium berair.

Sebenarnya, sintesis natrium tetraborat atau boraks sedikit digunakan; Sebilangan besar sebatian yang dihasilkan diperoleh dengan pengekstrakan mineral yang mengandunginya.

Prosesnya dapat diringkaskan dalam pembubaran bijih di dalam air, diikuti dengan penyaringan dalam tanah liat dan akhirnya penyejatan larutan berair.

Risiko

Borax adalah produk semula jadi, namun dapat menyebabkan serangkaian kerosakan pada kesihatan manusia. Sebagai contoh, hubungan dengan serbuk boraks boleh menyebabkan kerengsaan kulit yang boleh menyebabkan dermatitis.

Begitu juga, boraks menyebabkan kerengsaan pada mata dan saluran pernafasan atas. Gejala penyedutannya termasuk batuk dan sakit tekak.

Sementara itu, pengambilan boraks menunjukkan gejala berikut: muntah, mual, cirit-birit, kelembutan, sakit kepala dan sawan. Selain itu, fungsi sistem saraf pusat dan buah pinggang mungkin terjejas.

Dari kajian yang dilakukan pada tikus jantan, diberi makan boraks, atrofi testis diperhatikan di dalamnya. Walaupun kajian yang dilakukan dengan tikus betina hamil menunjukkan bahawa boraks dapat menyeberangi plasenta, menghasilkan perubahan perkembangan janin, yang ditunjukkan oleh berat lahir rendah.

Pendedahan pada boraks dipercayai mempengaruhi fungsi pembiakan lelaki pada lelaki, yang ditunjukkan oleh penurunan jumlah sperma.

Dos maut 10 hingga 25 gram dianggarkan untuk pengambilan boraks pada orang dewasa.

Rujukan

1. Shiver & Atkins. (2008). Kimia bukan organik. (Edisi keempat). Bukit Mc Graw.
2. Pusat Maklumat Nasional Bioteknologi. (2019). Hujah. Pangkalan Data PubChem. CID = 23968. Dipulihkan dari: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. Karolyn Burns, Seneca Joseph, & Dr. Ryan Baumbach. (sf). Sintesis dan Sifat Kristal Boraks dan Aloi Intermetalik. Dipulihkan dari: nationalmaglab.org
4. Wikipedia. (2019). Boraks. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
5. Rio Tinto. (2019). Borax decahydrate. Pasukan 20 Mule Borax. Dipulihkan dari: borax.com
6. Fletcher Jenna. (14 Januari 2019). Adakah borax selamat digunakan? Dipulihkan dari: medicalnewstoday.com