البورق: التاريخ ، الهيكل ، الخصائص ، الاستخدامات ، التوليف ، المخاطر - كيمياء - 2025

و البوراكس أو الصوديوم بورات هي تسمية لمجموعة من المركبات الكيميائية مع صيغة قاعدة نا ₂ B ₄ O ₇. إنه ملح استرطابي قادر على تكوين العديد من الهيدرات ، بالإضافة إلى أنه يتم إثرائه هيكليًا من خلال وجود بعض الشوائب المعدنية.

المركبات الرئيسية التي تحمل اسم البوراكس هي التالية: رباعي بورات الصوديوم اللامائي ، Na ₂ B ₄ O ₇ ؛ رباعي الصوديوم بينتاهيدراتي (Na ₂ B ₄ O ₇).5H ₂ O ؛ و tetraborate decahydrate الصوديوم ، Na ₂ B ₄ O ₇.10H ₂ O ، أو ما يعادله ، رباعي الصوديوم ، أوكتاهيدراتي ، Na ₂ B ₄ O ₅ (OH) ₄.8H ₂ O.

جزء البورق. المصدر: ليون هوبريتش

كما يمكن تقديره ، تختلف جميع المواد الصلبة المذكورة أعلاه فقط في درجة ترطيبها ؛ بعضها يحتوي على جزيئات ماء في بلوراتها أكثر من غيرها. جسديًا ، يشبه البوراكس قطعًا متينة أو بلورات من الطباشير (الصورة العلوية).

يوجد البوراكس بشكل طبيعي في رواسب البحيرة الموسمية ، التي تجف عن طريق التبخر. يتم إنتاج البوراكس في تركيا ، وبحيرات سيرلز (كاليفورنيا) ، وفي صحراء أتاكاما ، وتشيلي ، وبوليفيا ، والتبت ، ورومانيا. يمكن الحصول على بلورات البوراكس صناعياً عن طريق عملية تنوي بطيئة ؛ وهذا هو ، الذي يفضل فيه نمو البلورات.

تترابورات الصوديوم ، اللامائية وعديمة الماء ، ضعيفة الذوبان في الماء البارد ؛ لكن قابليته للذوبان تزداد بزيادة درجة الحرارة. Na ₂ B ₄ O _{7 -} 10H ₂ O قابل للذوبان في الإيثيلين جلايكول ، قابل للذوبان بشكل معتدل في الإيثانول وقابل للذوبان بشكل طفيف في الأسيتون ؛ هذه مذيبات أقل قطبية من الماء.

للبوراكس تطبيقات عديدة ، مثل صناعة المنظفات والصابون ؛ كمثبط للحريق للمواد السليلوزية ؛ في إنتاج الألياف الزجاجية. في تنظيف الأسطح الصلبة مثل المعادن والزجاج والسيراميك ؛ وفي منع التآكل ، من بين استخدامات أخرى.

البوراكس مهيج للعينين والجلد والجهاز التنفسي. عن طريق الابتلاع يمكن أن يسبب ، من بين أعراض أخرى ، القيء ، والإسهال ، والرخاوة ، والتسوس ، والنوبات المرضية. يشتبه حاليًا في أنه قد يكون له آثار ضارة على التكاثر البشري.

التاريخ

تاريخ البوراكس محير. يُلاحظ أنه تم اكتشافه في قاع بحيرة في التبت ، وقد جف بالتبخر. تم نقله في القرن الثامن من التبت إلى المملكة العربية السعودية ، في أعقاب ما يسمى بطريق الحرير.

أصبح مصطلح "بوراكس" شائعًا نتيجة للعديد من التطبيقات التي تم العثور عليها وتسويقها تحت اسم 20 Mule Team Borax Tradermax ، والتي تشير إلى الطريقة التي تم بها نقل البوراكس عبر صحاري نيفادا و كاليفورنيا.

تشير نسخة أخرى من اكتشافه إلى أن المصريين عرفوا بوجوده لفترة طويلة ، مستخدمينه في لحام المعادن بالحرارة. بالإضافة إلى ذلك ، استخدموه في الطب وفي عملية التحنيط. تم نقل البوراكس إلى أوروبا في القرن الثالث عشر بواسطة ماركو بولو.

في منتصف القرن التاسع عشر ، تم اكتشاف رواسب كبيرة من البوراكس في صحراء موغافي ، مما جعل استخدامه شائعًا منذ ذلك الحين.

هيكل البورق

هيكل أيونات البوراكس. المصدر: Smokefoot

تُظهر الصورة العلوية الأيونات التي يتكون منها البوراكس ، والتي تتوافق على وجه التحديد مع مادة صلبة لها صيغة تركيبية من Na ₂ · 8H ₂ O (أو Na ₂ B ₄ O ₇ · 10H ₂ O).

أولاً ، يمكن ملاحظة الهيكل المحبوس لأنيون ^2- (على الرغم من أنه يجب أن يحتوي على مجموعتين - OH ، -O ^-) ، حيث يمكن رؤية حلقة مثمنة (أربع ذرات B وأربع ذرات O) ، مع جسر BOB يقسمها. في نصفين.

لا يظل القفص المذكور ثابتًا ، ولكنه يهتز ويتبنى أشكالًا مختلفة في الفضاء ؛ ولكن بدرجة أقل بالقرب من الجسر. أيضا ، يمكن ملاحظة أنه شديد "الأكسجين" ؛ أي أنه يحتوي على العديد من ذرات الأكسجين ، القادرة على التفاعل مع جزيئات الماء من خلال الروابط الهيدروجينية.

ليس من المستغرب إذن أن بلورات البوراكس يمكن أن ترطب وتولد العديد من الهيدرات. وهكذا، على سبيل الصلبة نا ₂ · 8H ₂ O، هناك ثمانية H ₂ O جزيئات التفاعل مع القفص بورات، وفي الوقت نفسه، مع مراكز المعادن نا ⁺.

على جانب الكاتيون ، لدينا المركب المائي ⁺ _n ، حيث تعتمد قيمة n على نسبة الأنيون / الكاتيون. في المادة الصلبة العلوية ، n = 2 ، لدينا: ²⁺ ، شحنتها 2+ تحيد شحنة 2- لأنيون البورات.

بلورات

خلية أحادية الميل من البورق. المصدر: بن ميلز.

أعلاه هو خلية الوحدة أحادية الميل لبلورات Na ₂ · 8H ₂ O أو Na ₂ B ₄ O ₇ · 10H ₂ O. هنا ، تتحكم عوامل الجذب الكهروستاتيكية والروابط الهيدروجينية في الأنماط الهيكلية الناشئة في كل امتداد من البلورة أو تهيمن عليها.

تفقد الهيدرات الأخرى والملح اللامائي واحدًا أو كل جزيئات الماء الخاصة بها ، مما يغير تكوين وهيكل بلورة البوراكس. في كل منهم ، يظل الأنيون والكاتيون كما هو (ما لم تكن هناك شوائب أو تفاعلات جانبية) ، لذلك لا يمكن أن يكون هناك التباس في هذا الصدد.

الخلط مع أنيون البورات

Na ₂ · 8H ₂ O و Na ₂ B ₄ O ₇ · 10H ₂ O هي نفسها. لماذا ا؟

في المقام الأول ، إذا حُسبت ذراتها سيتبين أنها تتطابق في العدد ؛ وثانياً ، في الأنيون B ₄ O ₇ ^{2 -} يعتبر عدم وجود مجموعتي OH المرتبطين برؤوس البورون لجسور BOB ؛ اثنين من OH التي ، مع اثنين H ⁺ من B ₄ O ₇ ^2- ، تضيف ما يصل إلى 2 H ₂ O ، مما يعطي إجمالي 10 H ₂ O (8 + 2).

الخصائص

الأسماء

- بوراكس.

- بلورات الصوديوم.

- رباعي بورات الصوديوم.

- رباعي ثنائي الصوديوم.

الكتلة الجزيئية

اللامائى: 201.22 جم / مول.

ديكاهيدراتي: 381.38 جم / مول.

مظهر جسماني

مادة صلبة بلورية بيضاء.

كثافة

لا مائي: 2.4 جم / سم ³

Decahydrate: 1739 جم / سم ³

نقطة الانصهار

اللامائية: 743 درجة مئوية (1369 درجة فهرنهايت ، 1016 كلفن).

ديكاهيدراتي: 75 درجة مئوية.

نقطة الغليان

اللامائية: 1،575 درجة مئوية (2867 درجة فهرنهايت ، 1،848 كلفن).

الذوبان في الماء

31.78 جم / لتر (لكل من اللامائي و decahydrate).

الذوبان في المذيبات العضوية

وهو شديد الذوبان في جلايكول الإيثيلين ، وقابل للذوبان بشكل معتدل في ثنائي إيثيلين جلايكول والميثانول ، وقابل للذوبان بشكل طفيف في الأسيتون.

معامل الانكسار (ηD)

اللامائية: η ₁ = 1.447 ؛ η ₂ = 1.469.

ديكاهيدراتي: η ₂ = 1.472.

المزيد

إنه مستقر في ظل ظروف التخزين المناسبة. على الرغم من انخفاض ضغط البخار ، إلا أنه يزداد مع درجة الحرارة ، مما يؤدي إلى التبلور والتكثف ، لذلك يجب تجنب التقلبات المفرطة في درجة الحرارة والرطوبة.

انبعاث الضوء

رباعي الصوديوم ، عند تعرضه للنار ، ينبعث منه ضوء أخضر.

تفاعلات

- عند إذابته في الماء ، فإنه ينتج محاليل قلوية برقم هيدروجيني حوالي 9.2.

- يتفاعل البوراكس ليشكل بورات أخرى ، مثل البورات (PBS).

- ينتج حمض البوريك عن طريق التفاعل مع حمض الهيدروكلوريك:

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

- يتصرف رباعي الصوديوم مثل مادة مذبذبة ، لأنه يتحلل في محلول مائي ويكون قادرًا على معادلة الأحماض. وبنفس الطريقة ، فهو قادر على تحييد القلويات عالية التركيز ، وتجنب الارتفاع المفرط في درجة الحموضة في الوسط.

التطبيقات

للبوراكس العديد من التطبيقات ، سواء في البشر أو في جميع الأنشطة التي يقومون بها.

عمل مضاد للأكسدة

البوراكس لديه القدرة على إذابة الأكاسيد. لهذا السبب يتم استخدامه في استعادة المعادن مثل النحاس الأصفر والنحاس والرصاص والزنك.

كما أنها تستخدم لمنع أكسدة القضبان المعدنية في المسابك. يغطي البورق سطحه ، باستثناء الهواء ، وبالتالي يمنع الأكسدة. بالإضافة إلى ذلك ، فإنه يمنع تآكل المواد الحديدية في صناعة السيارات.

كانت قابلية ذوبان البوراكس في جلايكول الإيثيلين مفيدة في تركيبات مضادات التجمد. يحيد البوراكس البقايا الحمضية التي يتم إنتاجها أثناء تحلل الإيثيلين جلايكول ، مما يقلل من الأكسدة التي يمكن أن يتعرض لها سطح المعادن.

صناعة المواد اللاصقة

- البورق هو جزء من تركيبة نشا لاصقة للورق المموج والكرتون.

- وهو عامل مهضوم في صناعة المواد اللاصقة على أساس الكازين والدكسترين.

- يعمل عن طريق تقوية المواد اللاصقة من خلال تشابك مجموعات الهيدروكسيل المترافقة.

الحرائق

يتم استخدامه كمثبط للحريق في المواد السليلوزية والبوليمرات الأخرى التي تحتوي على مجموعات الهيدروكسيل. تمارس عملها من خلال آليات مختلفة ، بما في ذلك تشكيل طبقة زجاجية تحد من الوصول إلى الوقود.

صناعة زجاج البورسليكات (بيركس)

البوراكس هو مصدر البورون المستخدم في صناعة زجاج البورسليكات. تتميز بنقطة انصهار عالية ، ومعامل تمدد منخفض ومقاومة عالية للصدمات الحرارية.

هذا يسمح لها بالتعرض لدرجات حرارة عالية دون التعرض للكسور ، وتلقي اسم الزجاج المقاوم للحرارة.

يستخدم زجاج البوروسيليكات في صناعة المواد المستخدمة في المنزل لخبز الطعام. كما أنها تستخدم في المعامل في الأكواب ، والدوارق ، وأسطوانات القياس ، والماصات ، إلخ.

مستحلب

يستخدم البوراكس ، إلى جانب المركبات الأخرى ، في استحلاب الصابون والبارافينات الأخرى. كما أنه يستخدم كأساس لإنتاج المستحضرات والكريمات والمراهم.

معدات تنظيف

- يضاف في تركيبات لتنظيف الأسطح الصلبة مثل المعدن والزجاج والسيراميك.

- يستخدم في منظفات الأيدي ومواد التلميع والصابون المنظف للاستخدام في المغاسل والمنزل. بالإضافة إلى ذلك ، فإنه يسهل إزالة الرواسب الزيتية من أرضيات المصنع.

الاستخدامات الطبية

- يستخدم في علاج التهابات القدم الفطرية.

- جزء من تركيبة العناصر الغذائية التي تزود البورون. يُعتقد أن هذا العنصر يشارك في استقلاب الكالسيوم والفوسفور والمغنيسيوم ، وقد يكون ضروريًا لبنية العظام.

- يشارك في تحديد نسبة الهيموجلوبين الغليكوزيلاتي (HbA1C) ، وهو اختبار يستخدم لتحديد التطور طويل الأمد لمرض السكري لدى المريض ، حيث يبلغ عمر النصف لكريات الدم الحمراء 120 يومًا.

هذه المعلومات مفيدة للطبيب أكثر من قياسات جلوكوز الدم الفردية من المريض.

PH العازلة

يتم استخدامه في أنظمة عازلة الأس الهيدروجيني المختلفة المستخدمة في الكيمياء الحيوية ؛ من بينها ، تريس (هيدروكسي ميثيل) أمين ميثان بورات ، المستخدم في الرحلان الكهربي بولي أكريلاميد للأحماض النووية DNA و RNA.

قلة عسر الماء

يمكن للبوراكس أن يتحد مع أيونات الكالسيوم والمغنيسيوم الموجودة في الماء ، مما يقلل من تركيزها. هذا يقلل من عسر الماء.

الأسمدة والسماد

يستخدم البوراكس كمصدر للبورون. يشارك الكالسيوم والبورون في تكوين جدار الخلية النباتية. بالإضافة إلى ذلك ، تمت الإشارة إلى أن البورون يفضل التلقيح ، ولهذا السبب يتدخل في إخصاب وانتشار النباتات.

حفظ الخشب

يحارب البوراكس دودة الخشب ، وهي خنفساء تلتهم الخشب وتدمره. كما أنها تستخدم في حفظ وصيانة القوارب الخشبية.

الجريان والتدفق

يتم استخدامه كتدفق في لحام الفولاذ والحديد ، مما يتسبب في انخفاض درجة الانصهار وإزالة أكسيد الحديد ؛ ملوث غير مرغوب فيه. لغرض مماثل ، يشارك في لحام الذهب والفضة.

الآخرين

- يستخدم كمبيد خفيف. على سبيل المثال ، لمكافحة العث على الصوف.

- يستخدم الرش لمكافحة الآفات الموجودة في الخزانات والخزانات الداخلية وفي الفجوات في الجدران وبشكل عام حيث لا يكون استخدام المبيدات الملوثة أكثر من المرغوب فيه.

- يستخدم في المفاعلات النووية للتحكم في التفاعلات التي يمكن أن تنتج ، في الحالات القصوى ، تفاعلاً متسلسلاً.

- في مشعات السيارات ، يستخدم البوراكس في سد الأماكن التي يوجد بها تسرب للمياه.

نتيجة الجمع بين الطريحة والنقيضة

يتم الحصول على البوراكس عن طريق تفاعل معدن الإليكسيت المكون من عناصر البورون والصوديوم والكالسيوم ، مع الصيغة NaCaB ₅ O ₉.8H ₂ O ، مع كربونات الصوديوم وهيدروكربونات الصوديوم في وسط مائي.

في الواقع ، لا يستخدم تخليق رباعي بورات الصوديوم أو البوراكس ؛ يتم الحصول على معظم المركب الناتج عن طريق استخلاصه للمعادن التي تحتوي عليه.

يمكن تلخيص العملية في انحلال الخام في الماء ، متبوعًا بالترشيح في الطين وأخيراً تبخر المحلول المائي.

المخاطر

البورق منتج طبيعي ، ومع ذلك ، يمكن أن يسبب سلسلة من الأضرار لصحة الإنسان. على سبيل المثال ، يمكن أن يؤدي ملامسة مسحوق البوراكس إلى تهيج الجلد الذي قد يؤدي إلى التهاب الجلد.

وبالمثل ، يسبب البوراكس تهيجًا في العينين والجهاز التنفسي العلوي. تشمل أعراض استنشاقه السعال والتهاب الحلق.

وفي الوقت نفسه ، فإن تناول البوراكس يظهر الأعراض التالية: القيء والغثيان والإسهال والرخاوة والصداع والنوبات المرضية. بالإضافة إلى ذلك ، قد يتأثر الجهاز العصبي المركزي ووظيفة الكلى.

من الدراسات التي أجريت على ذكور الفئران ، التي تغذت على البورق ، لوحظ ضمور الخصية فيها. بينما أشارت الدراسات التي أجريت على إناث الجرذان الحوامل إلى أن البورق يمكن أن يعبر المشيمة ، مما يؤدي إلى حدوث تغيير في نمو الجنين ، يتجلى في انخفاض الوزن عند الولادة.

يُعتقد أن التعرض للبوراكس يؤثر على الوظيفة الإنجابية للذكور ، ويتجلى ذلك في انخفاض عدد الحيوانات المنوية.

تقدر الجرعة المميتة من 10 إلى 25 جرامًا عند تناول البوراكس عند البالغين.

المراجع

1. رجفة وأتكينز. (2008). الكيمياء غير العضوية. (طبعة رابعة). ماك جراو هيل.
2. المركز الوطني لمعلومات التكنولوجيا الحيوية. (2019). أرجون. قاعدة بيانات PubChem. CID = 23968. تم الاسترجاع من: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. كارولين بيرنز ، سينيكا جوزيف ، والدكتور رايان بومباش. (سادس). توليف وخصائص بلورات البورق والسبائك المعدنية. تم الاسترجاع من: nationalmaglab.org
4. ويكيبيديا. (2019). البورق. تم الاسترجاع من: en.wikipedia.org
5. ريو تينتو. (2019). ديكاهيدرات البوراكس. 20 ميول تيم بوراكس. تم الاسترجاع من: borax.com
6. فليتشر جينا. (14 يناير 2019). هل البورق آمن للاستخدام؟ تم الاسترجاع من: medicalnewstoday.com