Тетраборат натрия
Шаблон:Вещество Тетрабора́т на́трия («бура́», «боракс» (от лат. borax), натрий тетраборнокислый) — неорганическое соединение, натриевая соль борной кислоты с химической формулой <chem>Na2B4O7</chem>, 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 <chem>Na2B4O7.10H2O</chem> — декагидрат тетрабората натрия;
- кернит — тетрагидрат тетрабората натрия — <chem>Na2B4O7.4H2O</chem>;
- 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)<ref name="Hagers">Шаблон:Книга</ref>.
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 <chem>Na2B4O7</chem> обычно называют «бура́». Примеры кристаллогидратов:
- пентагидрат (<chem>Na2B4O7.5H2O</chem>), так называемая «ювелирная бура», используется при пайке ювелирных изделий;
- декагидрат (<chem>Na2B4O7.10H2O</chem>).
Однако наиболее часто «буро́й» называют декагидрат <chem>Na2B4O7.10H2O</chem>. 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:
- <chem>Na2B4O7.10H2O + 2 HCl -> 4 H3BO3 + 2 NaCl + 5 H2O</chem>.
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:
- <chem>Ca^2+_{(aq)}\ + Na2B4O7_{(aq)} -> CaB4O7_{(s)}\ + 2 Na^+_{(aq)}</chem>,
- <chem>Mg^2+_{(aq)}\ + Na2B4O7_(aq) -> MgB4O7_{(s)}\ + 2 Na^+_{(aq)}</chem>.
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 <chem>Na2B4O7.10H2O</chem> 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:
- 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. Шаблон:Нет АИ
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»<ref>Recommendation of the European Chemicals Agency of 1 July 2015 for the inclusion of substances in Annex XIV to REACH (List of Substances subject to Authorisation) Шаблон:Wayback Echa.europa.eu. Retrieved on July 6, 2015.</ref>.
Также указывается, что длительное, в течение 10—15 лет потребление буры в виде пищевых добавок может провоцировать онкологические заболевания<ref name=IndonesiaDCP>Шаблон:Cite web</ref>. Шаблон:Не АИ