בורקס: היסטוריה, מבנה, תכונות, שימושים, סינתזה, סיכונים - כִּימִיָה - 2025

Borate הבורקס או נתרן הוא ייעוד עבור קבוצה של תרכובות כימיות עם נוסחא בסיס של Na ₂ B ₄ O ₇ . זהו מלח היגרוסקופי המסוגל ליצור הידרטים רבים, בנוסף לכך שהוא מועשר בצורה מבנית על ידי נוכחות זיהומים מתכתיים מסוימים.

התרכובות העיקריות המקבלות את השם בורקס הן אלה: נתרן טטראבורט נטול מים, Na ₂ B ₄ O ₇ ; pentahydrate נתרן tetraborate (Na ₂ B ₄ O ₇ ) .5H ₂ O; ונתרן טטרה-בוראט דקהידרט , Na ₂ B ₄ O ₇ .10H ₂ O, או המקבילה שלו, נתרן טטרה-בוראט אוקטחידרט, Na ₂ B ₄ O ₅ (OH) ₄ .8H ₂ O.

שבר בורקס. מקור: לאון הופפריץ '

כפי שניתן להבין, כל המוצקים הנ"ל נבדלים זה מזה רק במידת ההידרציה שלהם; לחלקם יש יותר מולקולות מים בגבישים שלהם מאשר לאחרים. מבחינה פיזית בורקס נראה כמו חתיכות יציבות או גבישי גיר (תמונה עליונה).

בורקס נמצא באופן טבעי במשקעי אגם עונתיים, מיובש על ידי אידוי. בורקס מיוצר בטורקיה, אגמי סרלס (קליפורניה), במדבר אטקמה, צ'ילה, בוליביה, טיבט ורומניה. גבישי בורקס ניתן להשיג באופן סינטטי על ידי תהליך גרעין איטי; כלומר, אחד בו צמיחה של גבישים מועדפת.

נתרן טטרה-בוראט, נטול מים נטול מים, מסיס בצורה גרועה במים קרים; אך המסיסות שלו עולה עם עליית הטמפרטורה. Na ₂ B ₄ O ₇ .10H ₂ O מסיס מאוד באתילן גליקול, מסיס בינוני באתנול ומסיס מעט באצטון; מדובר בממסים פחות קוטביים מאשר מים.

לבורקס יש יישומים רבים, כגון ייצור חומרי ניקוי וסבונים; כמעכב אש לחומר תאית; בייצור פיברגלס; בניקוי משטחים קשים כמו מתכות, זכוכית וקרמיקה; ובעצירת קורוזיה, בין שימושים אחרים.

בורקס מגרה את העיניים, העור ודרכי הנשימה. על ידי בליעה זה יכול לגרום, בין היתר, לתופעות הקאות, שלשולים, חלשות, ריקבון והתקפים. על פי החשד, כעת הדבר עלול להשפיע על רבייה אנושית.

הִיסטוֹרִיָה

ההיסטוריה של בורקס מבלבלת. יצוין כי הוא התגלה במצע האגם בטיבט, התייבש באידוי. הוא הועבר במאה ה- 8 מטיבט לערב הסעודית, בעקבות מה שמכונה דרך המשי.

המונח "בורקס" הפך פופולרי כתוצאה מהיישומים הרבים שנמצאו עבורו ושווקו תחת השם 20 Mule Team Borax Tradermax, שהתייחס לאופן הובלת בורקס דרך המדבריות של נבדה ו קליפורניה.

גרסה אחרת לגילויו מצביעה על כך שהמצרים ידעו על קיומה במשך זמן רב, והשתמשו בו בריתוך מתכות באמצעות חום. בנוסף, הם השתמשו בו ברפואה ובתהליך החנוטה. בורקס הועבר לאירופה במאה ה -13 על ידי מרקו פולו.

באמצע המאה ה -19 התגלו מרבצי בורקס גדולים במדבר מוגבה, שהפך את השימוש בו למקובל מאז.

מבנה בורקס

מבנה של יוני בורקס. מקור: Smokefoot

התמונה העליונה מציגה את היונים המרכיבים בורקס, המתאימים ספציפית למוצק עם נוסחה קומפוזיציונית של Na ₂ · 8H ₂ O (או Na ₂ B ₄ O ₇ · 10H ₂ O).

ראשית, המבנה בכלוב של אניון ^2- ניתן לציין (אם כי זה היה צריך להיות שני deprotonated -OH קבוצות, -O ^- ), שבו טבעת מתומן (אטומים B ארבעה וארבעה O אטומים) ניתן לראות, עם גשר BOB וחלוקתו. בשני חצאים.

הכלוב האמור אינו נשאר סטטי, אלא רוטט ומאמצ צורות שונות בחלל; עם זאת, במידה פחותה בסביבת הגשר. כמו כן, ניתן לשים לב שהוא מאוד "מחומצן"; כלומר יש לו אטומי חמצן רבים, המסוגלים ליצור אינטראקציה עם מולקולות מים דרך קשרי מימן.

לא מפתיע אם כן שגבישי בורקס יכולים להתייבש ולייצר הידרטים רבים. לפיכך, עבור Na ₂ · 8H ₂ O המוצק , ישנם שמונה מולקולות H ₂ O המתקיימות אינטראקציה עם כלוב הבוראט, ובו זמנית, עם מרכזי המתכת של Na ⁺ .

בצד הקטיון, יש לנו את המתחם המימי ⁺ _n , כאשר הערך של n יהיה תלוי ביחס האניון / הקטיון. במוצק העליון, n = 2, כך שיש לנו: ²⁺ , המטען של 2+ מנטרל את המטען 2 של האניון הבורטי.

קריסטלים

תא יחידה מונוקליני של בורקס. מקור: בן מילס.

מעל לתא היחידה המונוקולינית עבור גבישים Na ₂ · 8H ₂ O או Na ₂ B ₄ O ₇ · 10H ₂ O. כאן, אטרקציות אלקטרוסטטיות וקשרים מימן שולטים או שולטים בדפוסים המבניים שמקורם בכל טווח גביש .

יתר ההידרטים והמלח המיים מאבדים את אחת ממולקולות המים שלהם או את כולן, ומשנות את ההרכב והמבנה של גביש בורקס. אצל כולם האניון והקטיון נשארים זהים (אלא אם כן יש זיהומים או תגובות לוואי), כך שלא יכול להיות בלבול בעניין זה.

בלבול עם האניון המשועשע

Na ₂ · 8H ₂ O ו- Na ₂ B ₄ O ₇ · 10H ₂ O זהים. למה?

מלכתחילה, אם נספר האטומים שלו ייראו שהם חופפים זה לזה. ושנית, באניון B ₄ O ₇ ^{2- נבחנת} היעדרן של שתי קבוצות OH המקושרות לראשי בורון של גשרי BOB; שני OHS שיחד עם שני H ⁺ מ- B ₄ O ₇ ^2- מוסיפים עד 2 H ₂ O, נותנים בסך הכל 10 H ₂ O (8 + 2).

נכסים

שמות

- בורקס.

- נתרן בוראט.

- נתרן טטרה-בוראט.

- נתרן טטרה-בוראט.

מסה מולקולרית

נטול מים: 201.22 גרם / מול.

דקהידרט: 381.38 גרם / מול.

מראה חיצוני

מוצק גבישי לבן.

צְפִיפוּת

נטול מים: 2.4 גרם / ס"מ ³

דקהידרט: 1,739 גרם / ס"מ ³

נקודת המסה

מים נטולת מים: 743 מעלות צלזיוס (1,369 מעלות צלזיוס, 1,016 K).

דקהידרט: 75 מעלות צלזיוס.

נקודת רתיחה

מים נטולי מים: 1,575 מעלות צלזיוס (2,867 מעלות צלזיוס, 1,848 K).

מסיסות במים

31.78 גרם לליטר (גם לדוללה נטולת מים וגם לדהידרט).

מסיסות בממסים אורגניים

זה מסיס מאוד באתילן גליקול, מסיס בינוני ב דיאתילן גליקול ומתנול, ומיסוי מעט באצטון.

מדד שבירה (ηD)

נטול מים: η ₁ = 1.447; η ₂ = 1.469.

Decahydrate: η ₂ = 1.472.

יַצִיבוּת

זה יציב בתנאי אחסון נאותים. למרות שיש לו לחץ אדי נמוך, הוא עולה עם הטמפרטורה, מה שמוביל להתגבשות ועיבוי, ולכן יש להימנע מתנודות מוגזמות בטמפרטורה ולחות.

פליטת אור

נתרן tetraborate, כאשר הוא נתון לפעולת האש, פולט אור ירוק.

תגובות

- כאשר הוא מומס במים, הוא יוצר תמיסות אלקליות עם pH של כ 9.2.

- בורקס מגיב ליצירת בורטים אחרים, כמו perborate (PBS).

הוא גם מייצר חומצה בורית על ידי תגובה עם חומצה הידרוכלורית:

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

- נתרן טטרה-בוראט מתנהג כמו חומר אמפוטרי, מכיוון שבתמיסה מימית הוא מתייבש ומסוגל לנטרל חומצות. באותו אופן, הוא מסוגל לנטרל אלקליות בריכוז גבוה, ולהימנע מעלייה מוגזמת ב pH של המדיום.

יישומים

לבורקס יש יישומים רבים, הן בבני אדם והן בכל הפעילויות שהם מבצעים.

פעולה נוגדת חמצון

לבורקס יש את היכולת להמיס תחמוצות. מסיבה זו הוא משמש להתאוששות מתכות כמו פליז, נחושת, עופרת ואבץ.

הוא משמש גם למניעת חמצון של מוטות מתכת בבתי יציקה. בורקס מכסה את פני השטח שלו, למעט אוויר, ולכן מונע חמצון. בנוסף, זה מונע קורוזיה של חומר ברזלי בייצור רכב.

המסיסות של בורקס באתילן גליקול שימשה בניסוחים נגד נוזלים לרדיאטור. בורקס מנטרל את המשקעים החומציים המיוצרים במהלך פירוק האתילן גליקול, ובכך ממזער את החמצון שעל פני המתכות לעבור.

ייצור דבקים

- בורקס הוא חלק מניסוח דבק עמילן לנייר גלי וקרטון.

- זהו חומר מחלחל בייצור דבקים על בסיס קזאין ודקסטרין.

- זה עובד על ידי חיזוק חומרי הדבק באמצעות חיבור הצלב של קבוצות ההידרוקסיל המצומדות.

חסין אש

הוא משמש מעכב אש בחומרים תאיים ופולימרים אחרים המכילים קבוצות הידרוקסיל. הוא מפעיל את פעולתו באמצעות מנגנונים שונים, כולל יצירת שכבה זגוגית המגבילה את הגישה של דלקים.

ייצור זכוכית בורוסיליקט (פיירקס)

בורקס הוא מקור לברון המשמש בייצור זכוכית בורוסיליקט; מאופיין בנקודת התכה גבוהה, מקדם התפשטות נמוך ועמידות גבוהה בפני זעזועים תרמיים.

זה מאפשר לו להיות נתון לטמפרטורות גבוהות מבלי לחוות שברים, ולקבל את השם של זכוכית עקשן.

זכוכית בורוסיליקט משמשת לייצור חומרים שישמשו בבית לאפיית מזון. הוא משמש גם במעבדות בבכוסות, צלוחיות, צילינדרים למדידה, פיפטות וכו '.

מְתַחלֵב

בורקס, יחד עם תרכובות אחרות, משמשים להמחשת סבונים ופרפינים אחרים. הוא משמש גם כבסיס לייצור קרמים, קרמים ומשחות.

ציוד ניקיון

- הוא מתווסף בניסוחים לניקוי משטחים יציבים כמו מתכת, זכוכית וקרמיקה.

- הוא משמש לניקוי ידיים, חומר ליטוש וסבוני דטרגנטים לשימוש במכבסות ובבית. בנוסף, זה מאפשר פינוי פיקדונות שומניים מרצפות המפעל.

שימושים רפואיים

- הוא משמש לטיפול בדלקות כף רגל פטרייתיות.

זה חלק מהנוסחה של חומרים מזינים המספקים בורון. נדמה כי אלמנט זה מעורב במטבוליזם של סידן, זרחן ומגנזיום, והוא עשוי להיות נחוץ למבנה העצם.

זה מעורב בקביעת המוגלובין גליקולי (HbA1C), בדיקה המשמשת לקביעת התפתחות לטווח הארוך של סוכרת אצל חולה, מכיוון שחיי מחצית החיים של אריתרוציט הם 120 יום.

מידע זה מועיל יותר לקלינאי מאשר מדידות בודדות של גלוקוז בדם מהמטופל.

חיץ PH

הוא משמש במערכות חיץ pH שונות המשמשות בביוכימיה; ביניהם, טריס (הידרוקסימתיל) אמינומת-בוראט, המשמש באלקטרופורזה של polyacrylamide של DNA וחומצות גרעין RNA.

ירידה בקשיות המים

בורקס מסוגל לשלב עם יוני הסידן והמגנזיום הקיימים במים, להפחית את ריכוזם. זה מקטין את קשיות המים.

דשן וקומפוסט

בורקס משמש כמקור לברון. סידן ובורון מעורבים ביצירת דופן התא הצמחית. בנוסף, צוין כי בורון מעדיף האבקה, וזו הסיבה שהוא מתערב בהפריה ובריבוי צמחים.

שימור עץ

בורקס נלחם בתולעת עץ, חיפושית הצורכת והורסת עץ. הוא משמש גם לשימור ותחזוקה של סירות עץ.

שטף ושטף

הוא משמש כשטף בריתוך פלדה וברזל, וגורם לירידה בנקודת ההתכה ולחיסול תחמוצת הברזל; מזהם בלתי רצוי. למטרה דומה הוא משתתף בהלחמת זהב וכסף.

אחרים

- הוא משמש כחומר הדברה קל; לדוגמה, כדי להילחם בעשים על צמר.

- ריסוס משמש לבקרת מזיקים המצויים בארונות, במכלים פנימיים, בפערים בקירות ובכלל, במקום בו אין שימוש בחומרי הדברה מזהמים יותר.

- הוא משמש בכורים גרעיניים לשליטה בתגובות העלולות לייצר, במקרים קיצוניים, תגובת שרשרת.

- ברדיאטורים לרכב, בורקס משמש לחסימת מקומות בהם יש נזילות מים.

סִינתֶזָה

בורקס מתקבל על ידי תגובת האורקסיט המינרלי, המורכב מהיסודות בורון, נתרן וסידן, עם הפורמולה NaCaB ₅ O ₉ .8H ₂ O, עם נתרן קרבונט ונתרן הידרוקרבונט במדיום מימי.

למעשה, מעט מאוד משתמשים בסינתזה של נתרן טטרה-בוראט או בורקס; מרבית התרכובת המיוצרת מתקבלת על ידי מיצוי המינרלים המכילים אותו.

ניתן לתמצת את התהליך בפירוק העפרות במים, ואחריו סינון בחימר ולבסוף אידוי של התמיסה המימית.

סיכונים

בורקס הוא מוצר טבעי, עם זאת, הוא יכול לגרום לסדרה של נזקים לבריאות האדם. לדוגמא, מגע עם אבקת בורקס יכול לגרום לגירוי בעור שעלול להוביל לדלקת עור.

באופן דומה בורקס גורם לגירוי בעיניים ודרכי הנשימה העליונות. תסמינים של שאיפתו כוללים שיעול וכאבי גרון.

בינתיים, צריכת בורקס מציגה את הסימפטומים הבאים: הקאות, בחילה, שלשול, צלילות, כאבי ראש והתקפים. בנוסף, מערכת העצבים המרכזית ותפקוד הכליות עשויים להיות מושפעים.

ממחקרים שנערכו על חולדות זכריות, שניזונו מבורקס, נצפתה בהם אטרופיה באשך. בעוד שהמחקרים שנערכו עם חולדות נקבות בהריון העידו כי בורקס יכול לחצות את השליה, ולייצר שינוי בהתפתחות העובר, המתבטא במשקל לידה נמוך.

על פי ההערכה, חשיפה לבורקס משפיעה על תפקוד הרבייה הגברי אצל גברים, המתבטא בירידה בספירת הזרע.

מינון קטלני של 10 עד 25 גרם מוערך לצריכת בורקס אצל מבוגרים.

הפניות

1. שיבר ואטקינס. (2008). כימיה אורגנית. (גרסה רביעית). מק גריי היל.
2. המרכז הלאומי למידע ביוטכנולוגי. (2019). אַרגוֹן. מאגר PubChem. CID = 23968. התאושש מ: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. קרולין ברנס, סנקה ג'וזף וד"ר ריאן באומבאך. (sf). סינתזה ותכונות של גבישי בורקס וסגסוגות אינטר-מתכתיות. התאושש מ: nationalmaglab.org
4. ויקיפדיה. (2019). בּוֹרָקְס. התאושש מ: en.wikipedia.org
5. ריו טינטו. (2019). בורקס מוריד מהקרקע. 20 Mule Team Borax. התאושש מ: borax.com
6. פלטשר ג'נה. (14 בינואר, 2019). האם בורקס בטוח לשימוש? התאושש מ: medicalnewstoday.com