Nātrija tetraborāts

Vikipēdijas lapa
Jump to navigation Jump to search
Nātrija tetraborāts
Borax crystals.jpg
Dabiski boraka kristāli no Kalifornijas
Borax-unit-cell-3D-balls.png
Boraka kristālrežģa elementāršūnas modelis
Citi nosaukumi boraks
CAS numurs 1303-96-4 (dekahidrāts)
Ķīmiskā formula Na2B4O7
Molmasa 201,22 g/mol
Blīvums 2370 kg/m3
Kušanas temperatūra 1016 K (743 °C)
Viršanas temperatūra 1848 K (1575 °C, sadalās[1])
Šķīdība ūdenī 30 °C temperatūrā 3,75 g uz 100 g šķīduma

Nātrija tetraborāts (Na2B4O7) ir borskābes (tetraborskābes) nātrija sāls. Šis ir dabā visizplatītākais un visvairāk izmantojamais bora savienojums.[2] Bezūdens Na2B4O7 rodas, izkarsējot kristālhidrātus, tas viduvēji šķīst ūdenī, bet šķīdība strauji pieaug, paaugstinot temperatūru. Bezūdens sāls ir bezkrāsaini stiklveida graudiņi, kas gaisā pamazām uzsūc mitrumu. Dekahidrāts Na2B4O7·10H2O jeb boraks veido lielus, bezkrāsainus, monoklīnus kristālus, kas sausā gaisā no virspuses sadēdē. Pazīstams arī pentahidrāts Na2B4O7·5H2O jeb juvelieru boraks. Juvelieru boraks kristalizējas augstākā temperatūrā (ap 60 °C), nekā parastais boraks; tā kristāli ir cietāki un gaisā nesadēdē. Uzmanīgi karsējot, var iegūt arī nātrija tetraborāta dihidrātu un monohidrātu (dedzināto boraku). Tetrahidrātu nevar iegūt karsējot, bet var iegūt no šķīdumiem.

Vēsture[labot šo sadaļu | labot pirmkodu]

Boraku savos darbos pieminējis jau alķīmiķis Džābirs ibn Haijāns. 1702. gadā holandiešu natūrfilozofs Vilhelms Hombergs (Wilhelm Homberg), karsējot boraku kopā ar sērskābi, ieguva brīvu borskābi.[3]

Atrašanās dabā[labot šo sadaļu | labot pirmkodu]

Nātrija tetraborāts atrodams dabā minerāla kernīta veidā (lielos daudzumos sastopams Kalifornijā). Kernīts ir nātrija tetraborāta tetrahidrāts Na2B4O7·4H2O. Tibetā atrodamo boraka minerālu sauc par tinkalu.

Iegūšana[labot šo sadaļu | labot pirmkodu]

Rūpnieciski iegūst no dabiskajiem minerāliem (kernīta). Laboratorijas vajadzībām tehnisko boraku attīra pārkristalizējot. Var iegūt arī, reaģējot borskābei ar nātrija karbonātu:

4H3BO3 + Na2CO3 → Na2B4O7 + CO2 + 6H2O

Bezūdens nātrija tetraborātu iegūst, karsējot Na2B4O7 kristālhidrātus līdz 350—400 °C temperatūrai[4], bet vispilnīgāk ūdeni var atdalīt, izkausējot nātrija tetraborātu tīģelī 900 °C temperatūrā — tad bezūdens sāls sastingst kā cieta stiklveida masa.

Kristālu uzbūve[labot šo sadaļu | labot pirmkodu]

Boraka kristālos ir anjoni [B4O5(OH)4]2−, tādēļ boraka formulu pareizāk rakstīt kā Na2[B4O5(OH)4]·8H2O. Šie anjoni saistīti ķēdēs ar ūdeņraža saitēm, bet starp ķēdēm atrodas nātrija katjoni un ūdens molekulas.

Ķīmiskās īpašības[labot šo sadaļu | labot pirmkodu]

Boraka ūdens šķīdumi ir stipri sārmaini. Aukstumā boraka šķīdumi absorbē no gaisa oglekļa dioksīdu, karsējot CO2 izdalās no šķīduma.

Iedarbojoties ar stiprām skābēm, veidojas attiecīgais sāls un borskābe:

Na2B4O7·10H2O + 2HCl → 4H3BO3 + 2NaCl + 5H2O

Vairums borātu ir ūdenī nešķīstoši un nātrija tetraborāta klātienē izkrīt no atbilstošo metālu sāļu šķīdumiem. Uz to pamatojas boraka izmantošana ūdens mīkstināšanai:

Ca2+ + Na2B4O7 → CaB4O7 + 2Na+
Mg2+ + Na2B4O7 → MgB4O7 + 2Na+

Izmantošana[labot šo sadaļu | labot pirmkodu]

Boraku plaši izmanto rūpniecībā. Lieto emalju un keramikas glazūru pagatavošanai; stikla ražošanā lieto termoizturīgu stikla veidu (borsilikāta stiklu) un optisko stiklu iegūšanai. Tā kā izkusušā borakā labi šķīst metālu oksīdi, boraku lieto metālu lodēšanā un metināšanā. Oksīdu šķīšanu izmanto arī analītiskajā ķīmijā tā saucamo boraka pērļu iegūšanai (pēc "pērles" krāsas nosaka analizējamo metālu); bez tam boraku lieto buferšķīdumu pagatavošanai un skābju titrēšanai. Boraks ietilpst mazgāšanas līdzekļu sastāvā kā ūdens mīkstinātājs. To lieto arī borātu peroksihidrātu iegūšanai reakcijās ar ūdeņraža peroksīdu. Pārtikas rūpniecībā izmanto par konservantu E285, taču daudzās valstīs boraka pievienošana pārtikai ir aizliegta.

Interesanti fakti[labot šo sadaļu | labot pirmkodu]

Boraku izkarsētā veidā var izmantot par insekticīdu prusaku indēšanai (tas atūdeņo kukaiņu organismu un tie iet bojā).

Atsauces[labot šo sadaļu | labot pirmkodu]

  1. Карякин Ю. В., Ангелов И. И. Чистые химические вещества. Москва : Химия, 1974, 249. lpp. (krieviski)
  2. Nails Ahmetovs. Neorganiskā ķīmija. Rīga : Zvaigzne, 1978, 490. lpp.
  3. Г. Реми. Курс неорганической химии. Том I. Москва : Издательство иностранной литературы, 1963, 360. lpp. (krieviski)
  4. Г. Реми. Курс неорганической химии. Том I. Москва : Издательство иностранной литературы, 1963, 377. lpp. (krieviski)