Bórax: história, estrutura, propriedades, usos, síntese, riscos - Ciência - 2023

Contente

o bórax ou borato de sódio é uma designação para um grupo de compostos químicos com uma fórmula básica de Na₂B₄OU₇. É um sal higroscópico capaz de formar inúmeros hidratos, além de ser estruturalmente enriquecido pela presença de certas impurezas metálicas.

Os principais compostos que recebem o nome de bórax são os seguintes: tetraborato de sódio anidro, Na₂B₄OU₇; tetraborato de sódio pentahidratado (Na₂B₄OU₇) .5H₂OU; e tetraborato de sódio decahidratado, Na₂B₄OU₇.10H₂Ou, ou seu equivalente, tetraborato de sódio octahidratado, Na₂B₄OU₅(OH)₄.8H₂OU.

Como pode ser apreciado, todos os sólidos acima diferem apenas em seu grau de hidratação; alguns têm mais moléculas de água em seus cristais do que outros. Fisicamente, o bórax parece pedaços resistentes ou cristais de giz (imagem superior).

O bórax é encontrado naturalmente em sedimentos lacustres sazonais, secos por evaporação. O bórax é produzido na Turquia, Lagos Searles (Califórnia), no Deserto de Atacama, Chile, Bolívia, Tibete e Romênia.Os cristais de bórax podem ser obtidos sinteticamente por um processo de nucleação lenta; ou seja, aquele em que o crescimento do cristal é favorecido.

O tetraborato de sódio, anidro e decahidratado, é pouco solúvel em água fria; mas sua solubilidade aumenta com o aumento da temperatura. Então uma₂B₄OU₇.10H₂Ou é muito solúvel em etilenoglicol, moderadamente solúvel em etanol e ligeiramente solúvel em acetona; estes são solventes menos polares que a água.

O bórax tem inúmeras aplicações, como na fabricação de detergentes e sabões; como um retardador de fogo para material celulósico; na produção de fibra de vidro; na limpeza de superfícies duras como metais, vidro e cerâmica; e na inibição da corrosão, entre outros usos.

O bórax é irritante para os olhos, a pele e o trato respiratório. Por ingestão, pode produzir, entre outros sintomas, vômitos, diarréia, flacidez, cáries e convulsões. Atualmente, suspeita-se que pode ter efeitos prejudiciais na reprodução humana.

História

A história do bórax é confusa. É relatado que ele foi descoberto no leito de um lago no Tibete, seco por evaporação. Foi transferido no século 8 do Tibete para a Arábia Saudita, seguindo a chamada Rota da Seda.

O termo "bórax" tornou-se popular como resultado das inúmeras aplicações que foram encontradas e comercializadas sob o nome 20 Mule Team Borax Tradermax, que se referia à forma como o bórax era transportado pelos desertos de Nevada e Califórnia.

Outra versão de sua descoberta aponta que os egípcios sabiam de sua existência há muito tempo, utilizando-o na soldagem de metais por calor. Além disso, eles o usaram na medicina e no processo de mumificação. O bórax foi transferido para a Europa no século 13 por Marco Polo.

Em meados do século 19, grandes depósitos de bórax foram descobertos no Deserto de Mogave, que tornou seu uso comum desde então.

Estrutura do bórax

A imagem acima mostra os íons que compõem o bórax, correspondendo especificamente a um sólido com uma fórmula composicional de Na₂[B₄OU₅(OH)₄] · 8H₂O (ou Na₂B₄OU₇10h₂OU).

Primeiro, a estrutura enjaulada do ânion [B₄OU₅(OH)₄]^2- (embora deva ter dois grupos -OH desprotonados, -O^–), em que um anel octogonal (quatro átomos de B e quatro de O) pode ser visto, com uma ponte B-O-B dividindo-o em duas metades.

A referida gaiola não permanece estática, mas vibra e adota diferentes formas no espaço; no entanto, em menor grau nas proximidades da ponte. Além disso, pode-se notar que é muito "oxigenado"; ou seja, possui muitos átomos de oxigênio, capazes de interagir com as moléculas de água por meio de ligações de hidrogênio.

Não é surpreendente, então, que os cristais de bórax podem hidratar e gerar vários hidratos. Assim, para o Na sólido₂[B₄OU₅(OH)₄] · 8H₂Ou, existem oito moléculas de H₂Ou interagindo com a gaiola de borato e, ao mesmo tempo, com os centros metálicos do Na⁺.

Do lado do cátion, temos o complexo aquoso [Na (H₂OU)₄]⁺_n, onde o valor de n dependerá da razão ânion / cátion. No sólido superior, n = 2, então temos: [Na₂(H₂OU)₈]²⁺, cuja carga 2+ neutraliza a carga 2 do ânion borato.

Cristais

Acima está a célula unitária monoclínica para cristais de Na₂[B₄OU₅(OH)₄] · 8H₂O ou Na₂B₄OU₇10h₂O. Aqui, atrações eletrostáticas e ligações de hidrogênio governam ou dominam os padrões estruturais originados em cada extensão do cristal.

Os demais hidratos e o sal anidro perdem uma ou todas as moléculas de água, alterando a composição e a estrutura do cristal de bórax. Em todos eles, o ânion e o cátion permanecem os mesmos (a menos que haja impurezas ou reações colaterais), então não pode haver confusão a esse respeito.

Confusões com o ânion borato

N / D₂[B₄OU₅(OH)₄] · 8H₂O e Na₂B₄OU₇10h₂Ou eles são iguais. Por quê?

Em primeiro lugar, se seus átomos forem contados, verá que eles coincidem em número; e em segundo lugar, no ânion B₄OU₇^2-considera-se a ausência dos dois grupos OH ligados às cabeças de boro das pontes B-O-B; dois OH que, junto com os dois H⁺ do B₄OU₇^2-, adicione 2 H₂Ou, dando um total de 10 H₂Ou (8 + 2).

Propriedades

Nomes

- Bórax.

- Borato de sódio.

- Tetraborato de sódio.

- Tetraborato dissódico.

Massa molecular

Anidro: 201,22 g / mol.

Decahidrato: 381,38 g / mol.

Aparência física

Um sólido cristalino branco.

Densidade

Anidro: 2,4 g / cm³

Decahidrato: 1.739 g / cm³

Ponto de fusão

Anidro: 743 ° C (1.369 ° F, 1.016 K).

Decahidrato: 75 ºC.

Ponto de ebulição

Anidro: 1.575 ° C (2.867 ° F, 1.848 K).

Solubilidade em água

31,78 g / L (tanto para o anidro quanto para o deca-hidratado).

Solubilidade em solventes orgânicos

É muito solúvel em etilenoglicol, moderadamente solúvel em dietilenoglicol e metanol e ligeiramente solúvel em acetona.

Índice de refração (ηD)

Anidro: η₁ = 1,447; η₂ = 1,469.

Decahidrato: η₂ = 1,472.

Estabilidade

É estável em condições de armazenamento adequadas. Embora tenha uma baixa pressão de vapor, aumenta com a temperatura, levando à cristalização e condensação, portanto flutuações excessivas de temperatura e umidade devem ser evitadas.

Emissão de luz

O tetraborato de sódio quando submetido à ação do fogo emite uma luz verde.

Reações

- Ao se dissolver em água, cria soluções alcalinas com pH em torno de 9,2.

- O bórax reage para formar outros boratos, como o perborato (PBS).

- Também produz ácido bórico ao reagir com ácido clorídrico:

N / D₂B₄OU₇10h₂O + HCl => 4 H₃BO₃ + 2 Na⁺ + 2 Cl^– + 5 H₂OU

- O tetraborato de sódio se comporta como uma substância anfotérica, pois em solução aquosa hidrolisa e é capaz de neutralizar ácidos. Da mesma forma, é capaz de neutralizar álcalis em altas concentrações, evitando o aumento excessivo do pH do meio.

Formulários

O Borax tem inúmeras aplicações, tanto em humanos como em todas as atividades que realizam.

Ação antioxidante

O bórax tem a capacidade de dissolver óxidos. Por isso, é utilizado na recuperação de metais como latão, cobre, chumbo e zinco.

Também é usado para prevenir a oxidação de barras de metal em fundições. O bórax cobre sua superfície, excluindo o ar e, portanto, evitando a oxidação. Além disso, evita a corrosão de materiais ferrosos na fabricação de automóveis.

A solubilidade do bórax em etilenoglicol tem sido útil em formulações anticongelantes. O Bórax neutraliza os resíduos ácidos que são produzidos durante a decomposição do etilenoglicol, minimizando a oxidação que pode ocorrer na superfície dos metais.

Fabricação de adesivos

- O bórax faz parte de uma formulação de adesivo de amido para papelão ondulado e papelão.

- É um agente peptizante na fabricação de adesivos à base de caseína e dextrina.

- Atua fortalecendo os materiais adesivos através da reticulação dos grupos hidroxila conjugados.

Retardante de fogo

É usado como retardador de fogo em materiais celulósicos e outros polímeros que contêm grupos hidroxila. Ele exerce sua ação por meio de vários mecanismos, entre eles a formação de uma camada vítrea que limita o acesso aos combustíveis.

Fabricação de vidro de borosilicato (Pyrex)

O bórax é uma fonte de boro usada na fabricação de vidro de borossilicato; caracterizado por um alto ponto de fusão, baixo coeficiente de expansão e alta resistência ao choque térmico.

Isso permite que seja submetido a altas temperaturas sem sofrer fraturas, recebendo o nome de vidro refratário.

O vidro borosilicato é utilizado na fabricação de materiais para uso doméstico na preparação de alimentos. Também é usado em laboratórios em béqueres, frascos, cilindros de medição, pipetas, etc.

Emulsionante

O bórax, junto com outros compostos, é usado para emulsionar sabões e outras parafinas. Também é utilizado como base para a produção de loções, cremes e pomadas.

Limpando material

- É adicionado em formulações para limpar superfícies firmes como metal, vidro e cerâmica.

- É utilizado em limpadores de mãos, polidores e sabonetes detergentes para uso em lavanderias e em casa. Além disso, facilita a remoção de depósitos oleosos do chão de fábrica.

Usos médicos

- É utilizado no tratamento de infecções fúngicas nos pés.

- Faz parte da fórmula dos nutrientes que fornecem o boro. Acredita-se que esse elemento esteja envolvido no metabolismo do cálcio, fósforo e magnésio e pode ser necessário para a estrutura óssea.

- Está envolvido na determinação da hemoglobina glicosilada (HbA1C), um teste usado para determinar o desenvolvimento de longo prazo do diabetes em um paciente, já que a meia-vida de um eritrócito é de 120 dias.

Essas informações são mais úteis para o médico do que medições individuais de glicose no sangue do paciente.

Buffer PH

É usado em vários sistemas tampão de pH usados em bioquímica; entre eles, o Tris (hidroximetil) aminometano-borato, utilizado na eletroforese de poliacrilamida de ácidos nucléicos de DNA e RNA.

Dureza diminuída da água

O bórax é capaz de se combinar com os íons cálcio e magnésio presentes na água, reduzindo sua concentração. Desta forma, a dureza da água é reduzida.

Fertilizante e composto

O bórax é usado como fonte de boro. O cálcio e o boro estão envolvidos na formação da parede celular da planta. Além disso, foi apontado que o boro favorece a polinização, por isso intervém na fertilização e proliferação das plantas.

Preservação de madeira

O bórax combate o caruncho, um besouro que consome e destrói madeira. Também é utilizado na conservação e manutenção de barcos de madeira.

Fluxo e fluxo

É utilizado como fundente na soldagem de aço e ferro, causando diminuição do ponto de fusão e eliminação do óxido de ferro; um contaminante indesejável. Para um propósito semelhante, ele participa da soldagem de ouro e prata.

Outras

- Usado como um pesticida leve; por exemplo, para combater as traças na lã.

- A pulverização é utilizada para o controle de pragas presentes em armários, tanques internos, nas fendas das paredes e em geral, onde não se deseja o uso de defensivos mais poluentes.

- É usado em reatores nucleares para controlar reações que podem produzir, em casos extremos, uma reação em cadeia.

- Em radiadores de automóveis, o bórax é usado para bloquear locais onde há vazamentos de água.

Síntese

O bórax é obtido pela reação do mineral ulexita, composto pelos elementos boro, sódio e cálcio, com a fórmula NaCaB₅OU₉.8H₂Ou, com carbonato de sódio e hidrocarbonato de sódio em meio aquoso.

Na verdade, a síntese de tetraborato de sódio ou bórax é pouco utilizada; A maior parte do composto produzido é obtido pela extração dos minerais que o contêm.

O processo pode ser resumido em uma dissolução do minério em água, seguida por uma filtração em argila e finalmente uma evaporação da solução aquosa.

Riscos

O bórax é um produto natural, porém pode causar uma série de danos à saúde humana. Por exemplo, o contato com o pó de bórax pode causar irritação na pele que pode levar à dermatite.

Da mesma forma, o bórax causa irritação nos olhos e no trato respiratório superior. Os sintomas de inalação incluem tosse e dor de garganta.

Enquanto isso, a ingestão de bórax apresenta os seguintes sintomas: vômitos, náuseas, diarréia, flacidez, dor de cabeça e convulsões. Além disso, o sistema nervoso central e a função renal podem ser afetados.

A partir de estudos realizados em ratos machos alimentados com bórax, foi observada atrofia testicular nos mesmos. Já os estudos realizados com ratas grávidas indicaram que o bórax pode atravessar a placenta, produzindo uma alteração do desenvolvimento fetal, manifestada pelo baixo peso ao nascer.

Acredita-se que a exposição ao bórax afete a função reprodutiva masculina nos homens, manifestada por uma redução na contagem de espermatozoides.

Uma dose fatal de 10 a 25 gramas é estimada para a ingestão de bórax em adultos.

Referências

Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgânica. (Quarta edição). Mc Graw Hill.
Centro Nacional de Informações sobre Biotecnologia. (2019). Argônio. Banco de dados PubChem. CID = 23968. Recuperado de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
Karolyn Burns, Seneca Joseph e Dr. Ryan Baumbach. (s.f.). Síntese e propriedades de cristais de bórax e ligas intermetálicas. Recuperado de: nationalmaglab.org
Wikipedia. (2019). Bórax. Recuperado de: en.wikipedia.org
Rio Tinto. (2019). Borax decahydrate. 20 Mule Team Borax. Recuperado de: borax.com
Fletcher Jenna. (14 de janeiro de 2019). O bórax é seguro para uso? Recuperado de: medicalnewstoday.com