Тетраборат натрия

Шаблон:Карточка{{#invoke:check for unknown parameters|check |unknown= |ignoreblank= |preview= |showblankpositional= |CAS|ChEBI|ChemSpiderID|ECB|EINECS|H-фразы|InChI|InChIKey|NFPA 704|P-фразы|PubChem|R-фразы|RTECS|S-фразы|SMILES|nocat|Кодекс Алиментариус|ЛД50|ООН|ПДК|СГС|большие схемы|вещество1|вещество2|вещество3|вещество4|внешний вид|вращение|гибридизация|давление пара|диапазон прозрачности|динамическая вязкость|дипольный момент|заголовок|изображение|изображение слева|изображение справа|изображение2|изоэлектрическая точка|интервал трансформации|картинка|картинка малая|картинка2|картинка3D|картинка 3D|картинка3D2|кинематическая вязкость|конст. диссоц. кислоты|константа В. дер В.|координационная геометрия|коэфф. электр. сопротив.|кристаллическая структура|критическая плотность|критическая темп.|критическая точка|критическое давление|молярная концентрация|молярная масса|наименование|описание изображений слева и справа|описание изображения|описание изображения слева|описание изображения справа|описание изображения2|описание картинки|описание картинки2|описание картинки3D|описание картинки3D2|описание малой картинки|от. диэлектр. прониц.|плотность|поверхностное натяжение|показатель преломления|предел прочности|пределы взрываемости|примеси|проводимость|растворимость|растворимость1|растворимость2|растворимость3|растворимость4|рац. формула|сигнальное слово|скорость звука|сокращения|состояние|твёрдость|темп. воспламенения|темп. вспышки|темп. кипения|темп. кипения пр.|темп. плавления|темп. разложения|темп. самовоспламенения|темп. стеклования|темп. сублимации|температура размягчения|тепловое расширение|теплопроводность|теплоёмкость|теплоёмкость2|токсичность|традиционные названия|тройная точка|угол Брюстера|уд. электр. сопротивление|удельная теплота парообразования|удельная теплота плавления|фазовые переходы|хим. имя|хим. формула|ширина изображения|ширина изображения2|энергия ионизации|энтальпия кипения|энтальпия образования|энтальпия плавления|энтальпия растворения|энтальпия сгорания|энтальпия сублимации|ЕС|удельная теплота парообразования2|удельная теплота плавления2|Номер UN|эмпирическая формула|теплота парообразования|энтальпия раствородия|тепловое расширодие}} Тетрабора́т на́трия («бура́», «боракс» (от Шаблон:Lang-la), натрий тетраборнокислый) — неорганическое соединение, натриевая соль борной кислоты с химической формулой $\mathrm{N}\mathrm{a}{\phantom{A}}_2\mathrm{B}{\phantom{A}}_4\mathrm{O}{\phantom{A}}_7$, наиболее распространённое и используемое соединение бора, образует несколько кристаллогидратов, широко применяется в промышленности.

Нахождение в природе

Существуют многочисленные минералы, содержащие тетраборат натрия. К ним относятся:

• бура (боракс, тинкал) — минерал состава $\mathrm{N}\mathrm{a}{\phantom{A}}_2\mathrm{B}{\phantom{A}}_4\mathrm{O}{\phantom{A}}_7\cdot 10\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$ — декагидрат тетрабората натрия;
• кернит — тетрагидрат тетрабората натрия — $\mathrm{N}\mathrm{a}{\phantom{A}}_2\mathrm{B}{\phantom{A}}_4\mathrm{O}{\phantom{A}}_7\cdot 4\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$;
• многочисленные минералы класса боратов, в которых помимо оксидов натрия и бора содержатся другие металлы, — кальций, магний, железо и др.;
• кристаллогидраты тетрабората натрия выпадают в осадок при пересыхании некоторых бессточных, сезонно пересыхающих солёных озёр, например, в озере Серлс, расположенном в пустыне Мохаве в США, и некоторых озёр в Турции.

Физические свойства

Имеет две метастабильные модификации: β и γ. β-модификация является ромбической с температурой плавления Шаблон:Nobr γ-модификация — моноклинная с температурой плавления Шаблон:Nobr Температура кипения — Шаблон:Nobr При быстром охлаждении расплава образуется аморфная стекловидная масса с плотностью Шаблон:NobrШаблон:Sfn. При медленном охлаждении образуется α-форма (ромбические кристаллы).

Химические свойства

Растворимость в воде составляет Шаблон:Nobr (при Шаблон:Nobr Шаблон:Nobr (при Шаблон:Nobr в этаноле — Шаблон:Nobr (при Шаблон:Nobr ацетоне — Шаблон:Nobr (при 25 °C), не растворим в диэтиловом эфире и глицерине. Реагирует с метанолом при растворении с образованием бороорганических соединенийШаблон:Sfn.

Образует несколько кристаллогидратов с разным содержанием воды. Эти кристаллогидраты и безводный тетраборат натрия $\mathrm{N}\mathrm{a}{\phantom{A}}_2\mathrm{B}{\phantom{A}}_4\mathrm{O}{\phantom{A}}_7$ обычно называют «бура́». Примеры кристаллогидратов:

• пентагидрат ($\mathrm{N}\mathrm{a}{\phantom{A}}_2\mathrm{B}{\phantom{A}}_4\mathrm{O}{\phantom{A}}_7\cdot 5\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$), так называемая «ювелирная бура», используется при пайке ювелирных изделий;
• декагидрат ($\mathrm{N}\mathrm{a}{\phantom{A}}_2\mathrm{B}{\phantom{A}}_4\mathrm{O}{\phantom{A}}_7\cdot 10\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$).

Однако наиболее часто «буро́й» называют декагидрат $\mathrm{N}\mathrm{a}{\phantom{A}}_2\mathrm{B}{\phantom{A}}_4\mathrm{O}{\phantom{A}}_7\cdot 10\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$. Эта соль представляет собой прозрачные кристаллы с молярной массой Шаблон:Nobr имеющие хорошую растворимость в тёплой водеШаблон:Sfn. При нагревании свыше Шаблон:Nobr полностью теряет кристаллизационную воду.

Так как тетраборат натрия является солью слабой кислоты и сильного основания, в воде гидролизуется. Водный раствор тетрабората натрия имеет щелочную реакцию.

Взаимодействует с сильными кислотами, образуя соответствующую соль и борную кислоту:

$\mathrm{N}\mathrm{a}{\phantom{A}}_2\mathrm{B}{\phantom{A}}_4\mathrm{O}{\phantom{A}}_7\cdot 10\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}+2\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}⟶4\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{B}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+2\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}+5\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$.

Многие соли металлов борной кислоты нерастворимы в воде и при взаимодействии в растворе их растворимых солей с тетраборатом натрия образующиеся бораты выпадают в осадок. На этом основано применение буры для «умягчения» воды:

$\mathrm{C}\mathrm{a}{\phantom{A}}^{2+}{\phantom{A}}_{(\mathrm{a}\mathrm{q})}+\mathrm{N}\mathrm{a}{\phantom{A}}_2\mathrm{B}{\phantom{A}}_4\mathrm{O}{\phantom{A}}_7{\phantom{A}}_{(\mathrm{a}\mathrm{q})}⟶\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{B}{\phantom{A}}_4\mathrm{O}{\phantom{A}}_7{\phantom{A}}_{(\mathrm{s})}+2\mathrm{N}\mathrm{a}{\phantom{A}}^{+}{\phantom{A}}_{(\mathrm{a}\mathrm{q})}$,

$\mathrm{M}\mathrm{g}{\phantom{A}}^{2+}{\phantom{A}}_{(\mathrm{a}\mathrm{q})}+\mathrm{N}\mathrm{a}{\phantom{A}}_2\mathrm{B}{\phantom{A}}_4\mathrm{O}{\phantom{A}}_7{\phantom{A}}_{(}\mathrm{a}\mathrm{q})⟶\mathrm{M}\mathrm{g}\mathrm{B}{\phantom{A}}_4\mathrm{O}{\phantom{A}}_7{\phantom{A}}_{(\mathrm{s})}+2\mathrm{N}\mathrm{a}{\phantom{A}}^{+}{\phantom{A}}_{(\mathrm{a}\mathrm{q})}$.

С оксидами многих переходных металлов бура при сплавлении образует разнообразно окрашенные соединения — бораты «перлы буры». По цвету перлов можно судить о качественном химическом составе пробы.

Соединение окрашивает пламя горелки в зелёный цвет (характерная реакция на соединения бора)Шаблон:Sfn.

Получение

Десятиводную соль $\mathrm{N}\mathrm{a}{\phantom{A}}_2\mathrm{B}{\phantom{A}}_4\mathrm{O}{\phantom{A}}_7\cdot 10\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$ получают из природных минералов, например, буры или кернита, осуществляя их перекристаллизацию. Также для этой цели применяют химическое взаимодействие некоторых природных боратов (ашарита и улексита) с карбонатом или гидрокарбонатом натрияШаблон:Sfn.

Может быть получен реакцией карбоната натрия и борной кислоты при нагреве, пропусканием углекислого газа через раствор метабората натрияШаблон:Sfn.

Применение

Тетраборат натрия применяется:

• как сырьё для получения борной кислоты и различных соединений бораШаблон:Sfn;
• в производстве эмалей, глазурей, оптических и цветных стёкол, различных керамикШаблон:Sfn;
• при пайке и плавке металлов в составе флюсаШаблон:Sfn;
• в металлургии;
• в бумажной и фармацевтической промышленности;
• в производстве строительных материалов как компонент антисептика для изготовления целлюлозного утеплителя «Эковата»
• как дезинфицирующее и консервирующее средствоШаблон:Sfn;
• для приготовления буферных растворов;
• в аналитической химии:
  • как стандартное вещество для определения концентрации растворов кислот;
  • для качественного определения оксидов металлов (по цвету перлов);
• в фотографии — в составе медленно действующих проявителей в качестве слабого ускоряющего веществаШаблон:Sfn;
• как компонент моющих средствШаблон:Sfn;
• как компонент косметики;
• как инсектицид в отравленных приманках для уничтожения тараканов;
• используется в слаймах.

В 1977 году мировое производство тетрабората натрия составило 1,5 млн тоннШаблон:Sfn.

Токсичность

Вещество малотоксично для теплокровных животных, ЛД50 для крыс Шаблон:Nobr Пыль может вызывать раздражение слизистых оболочек и неблагоприятно влияет на органы дыхания.

Имеются сведения, что вещество снижает фертильность. По нормам Европейского союза (ЕС) вещества и смеси, импортируемые в ЕС и содержащие буру, с июля 2015 года должны быть маркированы предупреждениями «Может нанести ущерб фертильности» и «Может нанести вред нерожденному ребёнку».

Также указывается, что длительное, в течение 10—15 лет потребление буры в виде пищевых добавок может провоцировать онкологические заболевания.

См. также

• Буферные растворы
• Бура (минерал)
• Бораты

Литература

• Шаблон:ВТ-ЭСБЕ
• Шаблон:ВТ-ЭСБЕ
• Шаблон:Книга:ФКТЭ
• Шаблон:ВТ-ЭСБЕ
• Шаблон:ХЭ

Ссылки

• International Chemical Safety Card 0567
• International Chemical Safety Card 1229 (fused borax)
• National Pollutant Inventory — Boron and compounds
• NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards
• Sodium Borate in sefsc.noaa.gov