붕사 : 역사, 구조, 속성, 용도, 합성, 위험 - 화학 - 2025

붕사, 붕산 나트륨은 나트륨의 염기 수식 된 화합물의 그룹에 대한 지정이다 ₍₂₎ B ₄ O ₇ . 특정 금속 불순물의 존재로 인해 구조적으로 풍부해질뿐만 아니라 수많은 수화물을 형성 할 수있는 흡습성 염입니다.

붕사의 이름을받는 주요 화합물은 다음과 같습니다 : 무수 사 붕산 나트륨, Na ₂ B ₄ O ₇ ; 나트륨 테트라 보레이트 5 수화물 (Na ₂ B ₄ O ₇ ) .5H ₂ O; 및 나트륨 테트라 보레이트 데카 하이드레이트 (NA) ₂ B ₄ O ₇ .10H ₂ O, 또는 나트륨, 붕산 나트륨 수화물, 그와 동등한 ₂ B ₄ O ₅ (OH) ₄ .8H ₂ O.

붕사 조각. 출처 : Leon Hupperichs

인식 할 수있는 바와 같이, 상기 모든 고체는 수화 정도만 다르다; 일부는 다른 것보다 결정에 더 많은 물 분자를 가지고 있습니다. 물리적으로 붕사는 튼튼한 조각이나 분필 결정처럼 보입니다 (상단 이미지).

붕사는 계절별 호수 퇴적물에서 자연적으로 발견되며 증발에 의해 건조됩니다. 붕사는 터키, Searles 호수 (캘리포니아), 아타 카마 사막, 칠레, 볼리비아, 티베트 및 루마니아에서 생산됩니다. 붕사 결정은 느린 핵 생성 과정을 통해 합성 적으로 얻을 수 있습니다. 즉, 결정의 성장이 선호되는 것입니다.

무수 및 10 수화 된 사 붕산 나트륨은 냉수에 잘 용해되지 않습니다. 그러나 용해도는 온도가 증가함에 따라 증가합니다. Na ₂ B ₄ O ₇ .10H ₂ O는 에틸렌 글리콜에 매우 용해되고 에탄올에 적당히 용해되며 아세톤에 약간 용해됩니다. 이들은 물보다 극성이 적은 용매입니다.

붕사는 세제 및 비누 제조와 같이 다양한 용도로 사용됩니다. 셀룰로오스 재료의 난연제; 유리 섬유 생산에서; 금속, 유리 및 세라믹과 같은 단단한 표면을 청소할 때; 그리고 다른 용도 중에서 부식의 억제에.

붕사는 눈, 피부 및 호흡기를 자극합니다. 섭취하면 다른 증상 중에서도 구토, 설사, 이완, 부패 및 발작을 유발할 수 있습니다. 현재 인간 생식에 해로운 영향을 미칠 수있는 것으로 의심됩니다.

역사

붕사의 역사는 혼란 스럽습니다. 그것은 증발에 의해 건조 된 티베트의 호수 바닥에서 발견되었다는 것이 주목된다. 그것은 소위 실크로드를 따라 8 세기에 티베트에서 사우디 아라비아로 이전되었습니다.

"붕사"라는 용어는 네바다의 사막을 통해 붕사가 운반되는 방식을 언급하는 20 Mule Team Borax Tradermax라는 이름으로 판매 된 수많은 응용 프로그램의 결과로 인기를 얻었습니다. 캘리포니아.

발견의 또 다른 버전은 이집트인들이 열에 의한 금속 용접에 사용하여 오랫동안 그 존재를 알고 있음을 나타냅니다. 또한 그들은 의학과 미이라 과정에서 그것을 사용했습니다. 붕사는 마르코 폴로에 의해 13 세기에 유럽으로 이전되었습니다.

19 세기 중반에 모 가베 사막에서 대량의 붕사 퇴적물이 발견되어 그 이후로 그 사용이 일반화되었습니다.

붕사 구조

붕사 이온의 구조. 출처 : Smokefoot

상단 이미지는 붕사를 구성하는 이온을 보여 주며, 특히 조성 공식이 Na ₂ · 8H ₂ O (또는 Na ₂ B ₄ O ₇ · 10H ₂ O) 인 고체에 해당합니다 .

먼저, 음이온의 갇힌 구조 ^2- 알 수있다 (이 두 탈 있어야하지만 -OH, -O 단체 ^- )를 BOB 브리지 나누어 함께하는 팔각형 링 (사 개 B의 원자 O의 4 개)을 알 수있다, 두 반으로.

상기 케이지는 정적 상태로 유지되지 않고 진동하고 공간에서 다른 모양을 채택합니다. 그러나 다리 근처에서는 덜합니다. 또한, 매우 "산소화"되어 있음을 알 수 있습니다. 즉, 수소 결합을 통해 물 분자와 상호 작용할 수있는 많은 산소 원자를 가지고 있습니다.

붕사 결정이 수화되어 수많은 수화물을 생성 할 수 있다는 것은 놀라운 일이 아닙니다. 따라서 고체 Na ₂ · 8H ₂ O의 경우 붕산염 케이지와 동시에 Na ⁺ 의 금속 중심과 상호 작용하는 8 개의 H ₂ O 분자가 있습니다.

양이온 측면에는 수성 복합체 ⁺ _n이 있으며, 여기서 n 값은 음이온 / 양이온 비율에 따라 달라집니다. 상부 고체에서 n = 2이므로 ²⁺ , 2+ 전하가 붕산염 음이온의 2- 전하를 중화합니다.

크리스탈

붕사의 단 사정 단위 세포. 출처 : Ben Mills.

위는 Na ₂ · 8H ₂ O 또는 Na ₂ B ₄ O ₇ · 10H ₂ O 결정에 대한 단 사정 단위 셀입니다 . 여기서 정전기 인력과 수소 결합은 결정의 각 범위에서 발생하는 구조 패턴을 지배하거나 지배합니다. .

다른 수화물과 무 수염은 하나 또는 모든 물 분자를 잃어 붕사 결정의 구성과 구조를 변경합니다. 이들 모두에서 음이온과 양이온은 동일하게 유지되므로 (불순물이나 부반응이없는 한) 이와 관련하여 혼동이 없을 수 있습니다.

붕산염 음이온과의 혼동

Na ₂ · 8H ₂ O와 Na ₂ B ₄ O ₇ · 10H ₂ O는 동일합니다. 왜?

처음에 원자를 세면 숫자가 일치하는 것을 볼 수 있습니다. 둘째, 음이온 B ₄ O ₇ ^2- 에서 BOB 브릿지의 붕소 헤드에 연결된 2 개의 OH 그룹의 부재가 고려됩니다. 2 개의 OH 는 B ₄ O ₇ ^2-의 H ⁺ 2 개와 함께 2 개의 H ₂ O를 더하여 총 10 개의 H ₂ O (8 + 2)를 제공합니다.

속성

이름

-붕사.

-붕산 나트륨.

-사 붕산 나트륨.

-사 붕산이 나트륨.

분자 질량

무수 : 201.22g / mol.

탈수화물 : 381.38g / mol.

외모

백색 결정 성 고체.

밀도

무수 : 2.4g / cm ³

탈수화물 : 1,739g / cm ³

녹는 점

무수 : 743 ° C (1,369 ° F, 1,016K).

Decahydrate : 75 ºC.

비점

무수 : 1,575 ° C (2,867 ° F, 1,848K).

수용성

31.78g / L (무수 및 십수화물 모두).

유기 용매에 대한 용해도

그것은 에틸렌 글리콜에 매우 잘 용해되고 디 에틸렌 글리콜과 메탄올에 적당히 용해되며 아세톤에 약간 용해됩니다.

굴절률 (ηD)

무수 : η ₁ = 1.447; η ₂ = 1.469.

탈수화물 : η ₂ = 1.472.

안정

적절한 보관 조건에서 안정적입니다. 증기압은 낮지 만 온도에 따라 증가하여 결정화 및 응축이 발생하므로 온도와 습도의 과도한 변동을 피해야합니다.

발광

사 붕산 나트륨은 불의 작용을 받으면 녹색 빛을 발합니다.

반응

-물에 용해되면 pH 9.2 정도의 알칼리성 용액을 생성합니다.

-붕사는 반응하여 퍼 보레이트 (PBS)와 같은 다른 붕산염을 형성합니다.

-또한 염산과 반응하여 붕산을 생성합니다.

나트륨 ₂ B ₄ O ₇ · 10H ₂ O + 염산 => 4 H ₃ BO ₃ + 2 NA ⁺ + CL 2 ^- + 5 H ₂ O

-사 붕산 나트륨은 수용액에서 가수 분해되고 산을 중화시킬 수 있기 때문에 양쪽 성 물질처럼 행동합니다. 같은 방식으로 고농도 알칼리를 중화시켜 매체의 pH가 과도하게 상승하는 것을 방지 할 수 있습니다.

응용

붕사는 인간과 그들이 수행하는 모든 활동 모두에서 수많은 응용 프로그램을 가지고 있습니다.

항산화 작용

붕사는 산화물을 용해시키는 능력이 있습니다. 이러한 이유로 황동, 구리, 납 및 아연과 같은 금속의 회수에 사용됩니다.

또한 파운드리에서 금속 막대의 산화를 방지하는 데 사용됩니다. 붕사는 공기를 제외한 표면을 덮어 산화를 방지합니다. 또한 자동차 제조시 철재의 부식을 방지합니다.

에틸렌 글리콜에서 붕사의 용해도는 부동액 제제에 유용했습니다. 붕사는 에틸렌 글리콜 분해 과정에서 생성되는 산성 잔류 물을 중화하여 금속 표면이 겪을 수있는 산화를 최소화합니다.

접착제 제조

-붕사는 골판지 및 판 지용 전분 접착제 배합의 일부입니다.

-카제인 및 덱스트린 기반의 접착제 제조에 사용되는 해교 제입니다.

-공액 수산기의 가교를 통해 접착 물질을 강화하여 작용합니다.

난연제

셀룰로오스 물질 및 수산기를 포함하는 기타 폴리머에서 난연제로 사용됩니다. 그것은 연료의 접근을 제한하는 유리 층의 형성을 포함하여 다양한 메커니즘을 통해 그 작용을 발휘합니다.

붕규산 유리 (파이렉스) 제조

붕사는 붕규산 유리 제조에 사용되는 붕소의 공급원입니다. 높은 융점, 낮은 팽창 계수 및 열 충격에 대한 높은 내성이 특징입니다.

이를 통해 내화 유리라는 이름을 받아 균열을 일으키지 않고 고온에 노출 될 수 있습니다.

붕규산 유리는 가정에서 음식을 굽는 데 사용되는 재료의 제조에 사용됩니다. 비커, 플라스크, 측정 실린더, 피펫 등의 실험실에서도 사용됩니다.

유화제

붕사는 다른 화합물과 함께 비누 및 기타 파라핀을 유화하는 데 사용됩니다. 또한 로션, 크림 및 연고 생산의 기초로 사용됩니다.

청소 용품

-금속, 유리 및 세라믹과 같은 단단한 표면을 청소하기 위해 제형에 첨가됩니다.

-세탁 및 가정에서 사용하는 손 세정제, 연마재 및 세제 비누에 사용됩니다. 또한 공장 바닥에서 기름진 침전물을 쉽게 제거 할 수 있습니다.

의료용

-곰팡이 발 감염 치료에 사용됩니다.

-붕소를 공급하는 영양분 공식의 일부입니다. 이 성분은 칼슘, 인 및 마그네슘의 대사에 관여하는 것으로 생각되며 뼈 구조에 필요할 수 있습니다.

-적혈구의 반감기가 120 일이기 때문에 환자의 당뇨병의 장기 발생을 판단하는 검사 인 당화 혈색소 (HbA1C) 측정에 관여합니다.

이 정보는 환자의 개별 혈당 측정보다 임상의에게 더 유용합니다.

PH 버퍼

생화학에 사용되는 다양한 pH 버퍼 시스템에 사용됩니다. 그 중에서도 DNA와 RNA 핵산의 폴리 아크릴 아미드 전기 영동에 사용되는 Tris (hydroxymethyl) aminomethane-borate가 있습니다.

물의 경도 감소

붕사는 물에 존재하는 칼슘 및 마그네슘 이온과 결합하여 농도를 낮출 수 있습니다. 이것은 물의 경도를 감소시킵니다.

비료와 퇴비

붕사는 붕소의 공급원으로 사용됩니다. 칼슘과 붕소는 식물 세포벽의 형성에 관여합니다. 또한 붕소는 수분에 유리하기 때문에 식물의 수정과 증식에 관여한다는 지적이 있습니다.

목재 보존

붕사는 나무를 소비하고 파괴하는 딱정벌레 인 나무 벌레와 싸 웁니다. 또한 목조 보트의 보존 및 유지 관리에도 사용됩니다.

플럭스와 플럭스

그것은 강철과 철의 용접에서 플럭스로 사용되어 융점을 낮추고 산화철을 제거합니다. 바람직하지 않은 오염 물질. 비슷한 목적으로 그는 금과 은의 납땜에 참여합니다.

기타

-순한 농약으로 사용됩니다. 예를 들어, 양털에서 나방과 싸우기 위해.

-스프레이는 캐비닛, 내부 탱크, 벽의 틈새 및 일반적으로 더 많은 오염 된 살충제 사용을 원하지 않는 곳에 존재하는 해충을 방제하는 데 사용됩니다.

-극단적 인 경우 연쇄 반응을 일으킬 수있는 반응을 제어하기 위해 원자로에서 사용됩니다.

-자동차 라디에이터에서는 누수가있는 곳을 막기 위해 붕사를 사용합니다.

합성

붕사는 붕소, 나트륨 및 칼슘 원소로 구성된 미네랄 ulexite를 NaCaB ₅ O ₉ .8H ₂ O 의 화학식 과 수성 매체에서 탄산나트륨 및 탄화수소 산 나트륨과 반응시켜 얻습니다 .

사실, 사 붕산 나트륨이나 붕사의 합성은 거의 사용되지 않습니다. 생산되는 대부분의 화합물은 그것을 포함하는 미네랄을 추출하여 얻습니다.

이 과정은 광석을 물에 용해시킨 다음 점토로 여과하고 마지막으로 수용액을 증발시키는 것으로 요약 할 수 있습니다.

위험

붕사는 천연물이지만 인체 건강에 일련의 해를 끼칠 수 있습니다. 예를 들어, 붕사 분말과의 접촉은 피부염을 유발할 수있는 피부 자극을 유발할 수 있습니다.

마찬가지로 붕사는 눈과 상기도에 자극을 일으 킵니다. 흡입의 증상으로는 기침과 인후염이 있습니다.

한편 붕사 섭취는 구토, 메스꺼움, 설사, 이완, 두통 및 발작과 같은 증상을 나타냅니다. 또한 중추 신경계와 신장 기능이 영향을받을 수 있습니다.

붕사를 먹인 수컷 쥐를 대상으로 한 연구에서 고환 위축이 관찰되었습니다. 임신 한 암컷 쥐를 대상으로 수행 된 연구에서는 붕사가 태반을 통과하여 저체중 출생으로 나타나는 태아 발달의 변화를 일으킬 수 있음을 나타 냈습니다.

붕사에 대한 노출은 남성의 남성 생식 기능에 영향을 미치는 것으로 여겨지며, 이는 정자 수의 감소로 나타납니다.

성인의 붕사 섭취에 대해 10 ~ 25g의 치명적 복용량이 추정됩니다.

참고 문헌

1. Shiver & Atkins. (2008). 무기 화학. (제 4 판). Mc Graw Hill.
2. 국립 생명 공학 정보 센터. (2019). 아르곤. PubChem 데이터베이스. CID = 23968. 출처 : pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. Karolyn Burns, Seneca Joseph, Dr. Ryan Baumbach. (sf). 붕사 결정 및 금속 간 합금의 합성 및 특성. 출처 : nationalmaglab.org
4. Wikipedia. (2019). 붕사. 출처 : en.wikipedia.org
5. 리오 틴토. (2019). 붕사 십수화물. 20 뮬 팀 붕사. 출처 : borax.com
6. 플레처 제나. (2019 년 1 월 14 일). 붕사는 사용하기에 안전한가요? 출처 : medicalnewstoday.com