BORAX：歴史、構造、特性、用途、合成、リスク - 化学 - 2025

ホウ砂又はホウ酸ナトリウムは、ナトリウムの塩基式を有する化学化合物群の名称である₂ B ₄ O ₇。それは、特定の金属不純物の存在によって構造的に濃縮されることに加えて、多数の水和物を形成することができる吸湿性の塩です。

ホウ砂の名前を受け取る主な化合物は次のとおりです。無水四ホウ酸ナトリウム、Na ₂ B ₄ O ₇。四ホウ酸ナトリウム五水和物（Na ₂ B ₄ O ₇）.5H ₂ O; ナトリウム四ホウ酸水和物、のNa ₂ B ₄ O ₇・10H ₂ O、またはその等価物、ナトリウム四ホウ八水和物、のNa ₂ B ₄ O ₅（OH）₄・8H ₂ O.

ホウ砂の破片。ソース：レオンHupperichs

理解できるように、上記の固体はすべて水和度のみが異なる。いくつかの結晶は他の結晶よりも多くの水分子を持っています。物理的には、ホウ砂は頑丈なチョークの結晶または結晶のように見えます（上の画像）。

ホウ砂は、蒸発により乾燥した季節の湖の堆積物に自然に含まれています。ホウ砂は、トルコ、サールズ湖（カリフォルニア）、アタカマ砂漠、チリ、ボリビア、チベット、ルーマニアで生産されています。ホウ砂の結晶はゆっくりとした核生成プロセスによって合成的に得ることができます。つまり、結晶の成長が促進されるものです。

四ホウ酸ナトリウムは、無水で十水和物であり、冷水への溶解性が低い。しかし、その溶解度は温度の上昇とともに増加します。Na ₂ B ₄ O ₇ .10H ₂ Oは、エチレングリコールに非常に溶けやすく、エタノールに適度に溶け、アセトンに少し溶けます。これらは水より極性の低い溶媒です。

Boraxには、洗剤や石鹸の製造など、さまざまな用途があります。セルロース系材料の難燃剤として; グラスファイバーの生産; 金属、ガラス、セラミックなどの硬質表面の洗浄。と他の用途の中で、腐食の抑制。

ホウ砂は、目、皮膚、気道を刺激します。摂取すると、他の症状の中でも特に、嘔吐、下痢、弛緩、衰弱、発作を引き起こす可能性があります。それは現在、人間の生殖に有害な影響を与える可能性があると疑われています。

歴史

ホウ砂の歴史は混乱しています。チベットの湖の湖底で発見され、蒸発乾固したことが指摘されています。いわゆるシルクロードに続き、8世紀にチベットからサウジアラビアに移されました。

「ホウ砂」という用語は、そのために発見され、20ミュールチームボラックストレーダーマックスという名前で販売された多数のアプリケーションの結果として人気がありました。カリフォルニア。

その発見の別のバージョンは、エジプト人が熱による金属の溶接にそれを使用して、その存在を長い間知っていたことを示しています。さらに、彼らはそれを医学やミイラ化の過程で使用しました。ホウ砂は13世紀にマルコポーロによってヨーロッパに移されました。

19世紀半ば、モガベ砂漠でホウ砂の大量の堆積物が発見され、それ以来、その使用が一般的になっています。

ホウ砂構造

ホウ砂イオンの構造。ソース：スモークフット

上の画像は、ホウ砂を構成するイオンを示しています。具体的には、組成式がNa ₂・8H ₂ O（またはNa ₂ B ₄ O ₇・10H ₂ O）の固体に対応しています。

まず、陰イオンのケージ構造が^2-留意することができる（これは、2つの-OH基を脱プロトン化しなければならないが、-O ^- ）、ここで八角形のリングが（4個のB原子と4 O原子）は、それを分割BOBブリッジと、見ることができます。 2つの半分に。

前記ケージは静止したままではなく、振動し、空間内で異なる形状を採用する。ただし、橋の近くではそれほどではありません。また、非常に「酸素化」されていることがわかります。つまり、水素結合を介して水分子と相互作用できる多くの酸素原子を持っています。

ホウ砂の結晶が水和し、多数の水和物を生成できることは驚くことではありません。したがって、固体のNa ₂・8H ₂ Oの場合、ホウ酸塩ケージと相互作用すると同時に、Na ^+の金属中心と相互作用する8つのH ₂ O 分子があります。

カチオン側では、水性複合体⁺ _nがあり、nの値はアニオン/カチオン比に依存します。N = 2、上部固体で、我々はそう：²⁺、その2+電荷ボレートアニオンの2-電荷を中和します。

結晶

ホウ砂の単斜晶系単細胞。出典：ベンミルズ。

上記は、Na ₂・8H ₂ OまたはNa ₂ B ₄ O ₇・10H ₂ O 結晶の単斜晶系の単セルです。ここでは、静電引力と水素結合が、結晶の各スパンに由来する構造パターンを支配または支配しています。 。

他の水和物と無水塩は、水分子の1つまたはすべてを失い、ホウ砂結晶の組成と構造を変化させます。それらのすべてにおいて、陰イオンと陽イオンは同じままです（不純物または副反応がない限り）ので、この点に関して混乱はありません。

ホウ酸アニオンとの混乱

Na ₂・8H ₂ OとNa ₂ B ₄ O ₇・10H ₂ Oは同じです。どうして？

そもそも、その原子を数えると、それらの数が一致していることがわかります。第2に、アニオンB ₄ O ₇ ^2-では、BOBブリッジのホウ素ヘッドに結合している2つのOH基がないことを考慮しています。B ₄ O ₇ ^2-からの2つのH ⁺と一緒に2つのOHを合計すると2 H ₂ Oとなり、合計で10 H ₂ O（8 + 2）になります。

プロパティ

お名前

-ホウ砂。

-ホウ酸ナトリウム。

-四ホウ酸ナトリウム。

-四ホウ酸二ナトリウム。

分子量

無水：201.22 g / mol。

十水和物：381.38 g / mol

外見

白色の結晶性固体。

密度

無水：2.4 g / cm ³

十水和物：1,739 g / cm ³

融点

無水：743°C（1,369°F、1,016 K）。

十水和物：75ºC。

沸点

無水：1,575°C（2,867°F、1,848 K）。

水溶性

31.78 g / L（無水と十水和物の両方）。

有機溶剤への溶解性

エチレングリコールに非常によく溶け、ジエチレングリコールとメタノールに適度に溶け、アセトンに少し溶けます。

屈折率（ηD）

無水：η ₁ = 1.447; η ₂ = 1.469。

水和物：η ₂ = 1.472。

安定

適切な保管条件下で安定しています。蒸気圧は低いですが、温度とともに上昇し、結晶化と結露を引き起こすため、温度と湿度の過度の変動は避けてください。

発光

四ホウ酸ナトリウムは、火の作用を受けると緑色の光を放ちます。

反応

-水に溶解すると、pHが約9.2のアルカリ溶液が生成されます。

-ホウ砂は反応して、過ホウ酸塩（PBS）などの他のホウ酸塩を形成します。

-また、塩酸と反応してホウ酸を生成します：

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

-四ホウ酸ナトリウムは、水溶液中で加水分解して酸を中和できるため、両性物質のように機能します。同様に、高濃度のアルカリを中和することができ、培地のpHの過度の上昇を防ぎます。

用途

Boraxには、人間にも、彼らが実行するすべての活動にも、数多くの用途があります。

抗酸化作用

ホウ砂は、酸化物を溶解する能力があります。このため、黄銅、銅、鉛、亜鉛などの金属の回収に使用されます。

また、鋳造工場の金属棒の酸化を防ぐためにも使用されます。ホウ砂は空気を除いてその表面を覆っているため、酸化を防ぎます。また、自動車製造における鉄系材料の腐食を防ぎます。

ホウ砂のエチレングリコールへの溶解度は、不凍液の処方に有用でした。ホウ砂は、エチレングリコールの分解中に生成される酸性残留物を中和し、金属の表面が受ける酸化を最小限に抑えます。

接着剤の製造

-ホウ砂は、段ボールや段ボール用の澱粉接着剤配合の一部です。

-カゼインとデキストリンをベースとした接着剤の製造における解膠剤です。

・共役水酸基の架橋により粘着剤を強化することで働きます。

難燃剤

セルロース基やヒドロキシル基を含むその他のポリマーの難燃剤として使用されます。それは、燃料のアクセスを制限する硝子体層の形成を含む、さまざまなメカニズムを通じてその作用を発揮します。

ホウケイ酸ガラス（パイレックス）の製造

ホウ砂はホウケイ酸ガラスの製造に使用されるホウ素源です。融点が高く、膨張係数が低く、熱衝撃に強いのが特徴です。

これにより、破砕することなく高温にさらすことができ、耐火ガラスの名前が付けられています。

ホウケイ酸ガラスは、家庭で食品を焼くために使用される材料の製造に使用されます。ビーカー、フラスコ、メスシリンダー、ピペットなどの実験室でも使用されています。

乳化剤

ホウ砂は、他の化合物とともに、石鹸や他のパラフィンを乳化するために使用されます。ローション、クリーム、軟膏の製造のベースとしても使用されます。

クリーニング用品

-それは、金属、ガラス、セラミックなどの固い表面をきれいにするために配合に追加されます。

-洗濯機や家庭用のハンドクリーナー、研磨剤、洗剤の石鹸に使用されています。さらに、それは工場の床から油性沈着物の除去を容易にします。

医療用途

-真菌性足の感染症の治療に使用されます。

-それはホウ素を供給する栄養素の処方の一部です。この元素は、カルシウム、リン、マグネシウムの代謝に関与していると考えられており、骨の構造に必要な場合があります。

-赤血球の半減期は120日であるため、グリコシル化ヘモグロビン（HbA1C）の測定に関与しています。これは、患者の糖尿病の長期的な進展を判定するために使用されるテストです。

この情報は、患者からの個々の血糖測定よりも臨床医にとって有用です。

PHバッファー

生化学で使用されるさまざまなpHバッファーシステムで使用されます。その中でも、トリス（ヒドロキシメチル）アミノメタンボレートは、DNAおよびRNA核酸のポリアクリルアミド電気泳動で使用されます。

水の硬度の低下

ホウ砂は、水中に存在するカルシウムおよびマグネシウムイオンと結合して、それらの濃度を低下させることができます。これにより水の硬度が低下します。

肥料と堆肥

ホウ砂はホウ素の供給源として使用されます。カルシウムとホウ素は植物細胞壁の形成に関与しています。また、ホウ素は受粉を促進することが指摘されているため、植物の受精や増殖に関与しています。

木材保存

ホウ砂は、木材を消費して破壊するカブトムシであるウッドワームと戦います。木造船の保全・整備にも使われています。

フラックスとフラックス

鋼と鉄の溶接のフラックスとして使用され、融点の低下と酸化鉄の除去を引き起こします。望ましくない汚染物質。同様の目的で、彼は金と銀のはんだ付けに参加しています。

その他

-それは穏やかな農薬として使用されます。たとえば、羊毛の蛾と戦うために。

-噴霧は、キャビネット、内部タンク、壁の隙間に存在する害虫を防除するために使用され、一般に、より汚染性の高い農薬の使用は望まれません。

-原子炉で、極端な場合には連鎖反応を引き起こす可能性のある反応を制御するために使用されます。

-車のラジエーターでは、ホウ砂は水漏れがある場所をブロックするために使用されます。

合成

ホウ砂は、ホウ素、ナトリウム、カルシウムの元素で構成される鉱物のウレクサイトを、式NaCaB ₅ O ₉ .8H ₂ Oと、炭酸ナトリウムおよび炭酸水素ナトリウムを水性媒体中で反応させることによって得られます。

実際、四ホウ酸ナトリウムまたはホウ砂の合成はほとんど使用されていません。生成される化合物のほとんどは、それを含むミネラルの抽出によって得られます。

このプロセスは、鉱石を水に溶解し、続いて粘土で濾過し、最後に水溶液を蒸発させることで要約できます。

リスク

ホウ砂は天然物ですが、人の健康に一連の損害を与える可能性があります。たとえば、ホウ砂粉末との接触は、皮膚炎を引き起こす可能性のある皮膚の炎症を引き起こす可能性があります。

同様に、ホウ砂は目と上気道に刺激を与えます。その吸入の症状には、咳や喉の痛みなどがあります。

一方、ホウ砂の摂取は次の症状を示します：嘔吐、吐き気、下痢、弛緩、頭痛、発作。さらに、中枢神経系および腎機能が影響を受ける可能性があります。

ホウ砂を与えられた雄ラットで行われた研究から、精巣萎縮が観察されました。妊娠中の雌ラットを用いて実施された研究は、ホウ砂が胎盤を通過し、低出生体重が示す胎児発育の変化を引き起こす可能性があることを示しました。

ホウ砂への暴露は、精子数の減少によって示される男性の男性の生殖機能に影響を与えると考えられています。

成人のホウ砂摂取量の致死量は10〜25グラムと推定されています。

参考文献

1. 震えとアトキンス。（2008）。無機化学。（第4版）。Mc Graw Hill。
2. 国立バイオテクノロジー情報センター。（2019）。アルゴン。PubChemデータベース。CID = 23968。リカバリー元：pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. Karolyn Burns、Seneca Joseph、Dr。Ryan Baumbach。（sf）。ホウ砂結晶および金属間合金の合成と特性。回収元​​：nationalmaglab.org
4. ウィキペディア。（2019）。ホウ砂。から回復：en.wikipedia.org
5. リオティント。（2019）。ホウ砂の十水和物。20 Mule Team Borax。から回復：borax.com
6. フレッチャージェナ。 （2019年1月14日）。ホウ砂は安全に使用できますか？から回復：medicalnewstoday.com