Η ΧΗΜΕΙΑ ΓΥΡΩ ΜΑΣ. Κοινές ουσίες που διευκολύνουν την ζωή μας. 1ο Χρήσιμα Άλατα με ιδιαίτερο ενδιαφέρον. Από τους Εβαπορίτες: τα Βορικά Άλατα και ο Βόρακας (Na2B4O5(OH)4.8H2O

της Δήμητρας Σπανού χημικού καθηγήτριας στο 1ο Γυμνάσιο Δάφνης

Ο Βόρακας είναι ορυκτό άλας που κατατάσσεται στους εβαπορίτες, 

ΟΙ ΕΒΑΠΟΡΙΤΕΣ: 

Ιζηματογενή χημειογενή πετρώματα υδάτινων ιζημάτων

Οι εβαπορίτες, είναι που είναι πετρώματα που βρίσκονται σε ξηρές και ημιάνυδρες κλιματικές ζώνες.  έχουν προέλθει από καθίζηση - κατακρήμνηση  ιζημάτων που βρίσκονται  σε  υδατικά διαλύματα σε ξηρά κλίματα. Σε κλειστές λεκάνες νερού, αυτά γίνονται υπέρκορα, λόγω εξάτμισης ποσότητας νερού από την ζέστη. 

Μπορεί να είναι και υγροί (ιζηματογενείς άλμες θαλάσσιων κόλπων και λιμνοθαλασσών) και στερεοί (ιζήματα , ορυκτά).

Τα βασικά που περιέχουν μπορεί να είναι από ελάχιστα διαλυτά έως αρκετά διαλυτά. Αυτά που σχηματίζονται από τα απολιθώματα,  μπορεί να περιλαμβάνουν πετρώματα αλατιού που σχηματίστηκαν κατά την ύστατη Πλειστόκαινη εποχή καθώς και κοιτάσματα αλογόνου από ελαφρώς ανοργανοποιημένα υδροθερμικά   νερά λόγω εξάτμισης. Οι δεξαμενές καθίζησης έχουν πολές φορές διακυμάνσεις σε περιεκτικότητές τους σε αλάτι  κατά διαστήματα. Έτσι κάθε φορά διαφέρει η καθίζηση των αλάτων, η αλληλουχία των αλάτων που καθιζάνουν, καθώς και  η αύξηση της ανοργανοποίησης των νερών λόγω ηλιακής εξάτμισης. 

Κατά την κρυστάλλωσή τους δημιουργούνται αρχικά στερεά με τα πιό δύσδιάλυτα  πετρώματα, συνήθως ανθρακικά και στη συνέχεια γύρω από αυτά κρυσταλλώνονται τα πιο ευδιάλυτα όπως γύψος και αλίτης , (για τα θαλάσσια).

Συνήθως ο ασβεστίτης και ο δολομίτης(CaCO3.MgCO3) καθηζάνουν πρώτοι, ακολουθούν τα περισσότερο ευδιάλυτα άλατα θειικού ασβεστίου CaSO4 (γύψος) και ακολουθούν εύκολα διαλυτά άλατα όπως βορικά και χλωριούχα.

Κατά τον σχηματισμό τους ενσωματώνουν πολλές  φορές και μόρια νερού. Εβαπορίτες σε κλειστές λεκάνες είναι ο βιοτίτης, που συναντάται και σε πυριγενή, (

 Υπάρχουν όμως και εβαπορίτες σε θαλάσσια περιβάλλοντα , που είναι συνήθως πιο εκτεταμένα. Συνιθισμένοι θαλάσσιοι εβαπορίτες είναι ο ασβεστίτης, (CaCO3), ο γύψος (CaSO4), ο αλίτης (NaCl) ο συλβίτης (KCl), ο καρναλίτης (KCl.MgCl₂. 2H₂O ) ο κιεσερίτης (MgSO4) κ.α..

ΒΟΡΙΚΑ ΑΛΑΤΑ ΚΑΙ ΒΟΡΑΚΑΣ

Τα Βορικά Άλατα

Υπάρχουν πάνω από 100 βορικά άλατα

Είναι  κρυσταλλικά σώματα που  περιέχουν  βορικό ανιόν BO₃-  που μπορεί να πολυμερίζεται σε Β₂Ο₅,  Β₃Ο₆,  Β₄Ο₇

παραδείγματα

Κερνίτης  Na₂B₄O₆(OH)₂·3H₂O

Βόρακας Na₂B₄O₅(OH)₄·8H₂O

Ουλεξίτης NaCaB₅O₆(OH)₆·5H₂O

Κολεμαρίτης CaB₃O₄(OH)₃·H₂O

ΒορασίτηςMg₃B₇O₁₃Cl

ΒΟΡΑΚΑΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΚΑΙ ΧΗΜΙΚΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ

Ο Βόρακας είναι μια κοινή ουσία που συνήθως πωλείται σε ειδικά καταστήματα. Έχει  μορφή λευκή κρυσταλλική και εντάσσεται στους εβαπορίτες και στο κρυσταλλικό του πλέγμα περιλαμβάνει και μόρια νερού.

Αφυδατώνεται σταδιακά όταν θερμαίνεται (τινκαλκονίτης Na₂B₄O₇ . 5H₂O) χωρίς να χάνει το αρχικό του σχήμα.

Τετραβορικό νάτριο (άνυδρο) Na₂B₄O₇

Τετραβορικό νάτριο (πενταυδατικό) Na₂B₄O₇ . 5H₂O

Τετραβορικό νάτριο (δεκαυδατικό) Na₂B₄O₇ . 10H₂O

Τετραβορικό νάτριο (οκταυδατικό) Na₂[Β₄O5(ΟΗ)4] . 8H₂O

Ορισμένες από τις Χημικές  ιδιότητες του βόρακα και του βορικού οξέος

Το βορικό νάτριο, αντιδρά  με το υδροξείδιο του νατρίου

Na₂B₄O₇ + 7H2O + NaOH  -->  4Na[ B (OH4)]

Είναι πολύ διαλυτό στην αιθυλενογλυκόλη και λίγο στην ακετόνη.

Μετατρέπει το νερό σε υπεροξείδιο τπυ υδρογόνου και σ αυτό οφείλονται οι αντισηπτικές και καθαριστικές του ιδιότητες

Αντιδρά με οξέα και δίνει το πολύ χρήσιμο Βορικό οξύ, 

Na₂B₄O₇ 10H₂O  + ΗCl  --> 4B(OH)3   +2NaCl  + 2H2O 

που είναι όμως ευαίσθητο στην θερμοκρασία, την συγκέντρωση και την ιοντική ισχύ. 

Σαν ασθενές οξύ, τα αραιά διαλύματά του χρησιμοποιούνται σαν ήπια αντισηπτικά, εκπλύσεις εγκαυμάτων, οφθαλμικές πλύσεις κ.α. χωρίς να προκαλούν κάποιο πρόβλημα.

H₃BO₃  +H2O --> H₂ BO₃-   + Η+    με Κα = 9,24 Οι άλλες διαστάσεις είναι ασθενείς και δεν λαμβάνονται υπ΄όψη.

Το βορικό οξύ αν και λειτουργεί σαν δέκτης  ιόντων υδροξειδίου η χημική ισορροπία είναι μετατοπισμένη προς τα αριστερά και μόνο η πρώτη διάσταση λαμβάνεται υπ΄όψη ώστε λειτουργεί σαν ασθενές μονοβασικό οξύ 

ή αλλιώς B(OΗ)₃  + 2H2O -->  B(OΗ)₄-   + Η3Ο+

Έτσι χρησιμοποιείται για  παρασκευή ρυθμιστικών διαλυμάτων

Το βορικό οξύ 

και τα βορικά ανιόντα πολυμερίζονται 

Επειδή εμφανίζει χηλισμό , το βορικό οξύ λόγω των γειτονικών υδροξυλίων του αντιδρά με αλκοόλες, υδατάνθρακες, καρκοξυλικά οξέα, θειόλες και αμίνες

.  Άλλες από αυτές σταθεροποιεί κι άλλες αποδομεί. 

Σχηματίζει σύμπλοκα με γλυκονικά οξέα με γλυκοζικό οξύ και συμπλοκοποιείται με σάχαρα όπως με την γλυκερόλη και την μανιτόλη.

Σχηματίζει σύμπλοκο με πεντόζες (ριβόζη)

(mannitoboric acid)boric acidB(OH)₃ + 2 mannitolC₆H₁₄O₆ ⇌ mannitoborate complex[B(C₆H₈O₂(OH)₄)₂]⁻ + 3 H₂O + H⁺

Αντίστοιχα μα ή την ριβόζη και την φρουκτόζη.  

 Η ικανότητα σχηματισμού συμπλόκου με σάχαρα διαφέρει μεταξύ των σαχάρων και γι αυτό διαλύμα βορικού άλατος με σάχαρα, χρησιμοποιείται σε υγρή χρωματογραφία για τον διαχωρισμό τους . 

Η συμπλοκοποίηση του ορθοβορικού με αλκοόλες που περιέχουν γειτονικά ΟΗ- επιρρεάζει το PH αυξάνοντας το pΚ έως και 5 μονάδες γιατί κατά την δημιουργία συμπλόπκου ελευθερώνεται πρωτόνιο.

Π.Χ.

Αξιοσημείωτη επίσης η επίδραση του στον μεταβολισμό ορισμένων ζώων καθώς και η εντομοκτόνος δράση του

Έχουν παρατηρηθεί επίσης εντομοκτόνος δράση και ότι σε ορισμένα ζώα επιρεάζει την μεταβολική τους διαδικασία

Σε υψηλή έκθεση, έχουν παρατηρηθεί τοξικές επιδράσεις σε ζώα όπως μείωση της παραγωγής σπέρματος και τερατογενέσεις

Κατά την μετατροπή των σαχάρων dφρουκτόζη και dγλυκόζη σε ψωσόζη με ένζυμο μια d ψωσόζη επιμεράση, παρατηρείται μεγαλύτερη απόδοση της αντίδρασης με την παρουσία βορικού οξέος που με την δημιουργία συμπλόκου με την ψωσόζη κάνει την μεγαλύτερη την απόδοση της αντίδρασης που να προχωρά ποσοτικά προς την παραγωγή προϊόντος

Το βορικό οξύ 

αφυδατώνεται και δίνει μεταβορικό (HBO₂₎ πυροβορικό (H₂B₄O₇₎ και τελικά τριοξείδιο βορίου (B₂O₃ )

Σαν ασθενές οξύ, τα αραιά διαλύματά του χρησιμοποιούνται σαν ήπια αντισηπτικά, εκπλύσεις εγκαυμάτων, οφθαλμικές πλύσεις κ.α. χωρίς να προκαλούν κάποιο πρόβλημα.

H₃BO₃  +H2O --> H₂ BO₃-   + Η+    με Κα = 9,24 Οι άλλες διαστάσεις είναι ασθενείς και δεν λαμβάνονται υπ΄όψη.

Το βορικό οξύ αν και λειτουργεί σαν δέκτης  ιόντων υδροξειδίου η χημική ισορροπία είναι μετατοπισμένη προς τα αριστερά και μόνο η πρώτη διάσταση λαμβάνεται υπ΄όψη ώστε λειτουργεί σαν ασθενές μονοβασικό οξύ 

ή αλλιώς B(OΗ)₃  + 2H2O -->  B(OΗ)₄-   + Η3Ο+

Έτσι χρησιμοποιείται για  παρασκευή ρυθμιστικών διαλυμάτων

Το βορικό οξύ αντιδρά με αλκοόλες με θέρμανση και Π Θεϊκό οξύ που απομακρύνει το σχηματιζόμενο νερό και οδηγεί την αντίδραση προς τα δεξιά και σχηματίζει βορικούς εστέρες B (OR) 3

σημ. 

Το βορικό οξυ μπορεί να παρασκευαστεί επίσης  από υδρόλυσης τριαλογονιδίων βορίου και διβοράνιου :^[3]

B₂ H₆ + 6 H₂ O → 2 B (OH)₃ + 6 H₂

BX₃ + 3 H₂ O → B (OH)₃ + 3 HX (X = Cl, Br, I)

 

 

Τα καραβάνια του βόρακα

                                                              

                                                                               Δήμητρα Σπανού

ΠΗΓΕΣ

Wikipedia

https://www.vedantu.com/chemistry/borax-formula#:~:text=Properties

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0022354920302082

https://www.researchgate.net/figure/Formation-of-ribose-borate-complexes-The-numbers-shown-in-the-D-ribose-structure_fig1_259387188

https://aem.asm.org/content/74/10/3008

https://www.semanticscholar.org/paper/Dietary-D-psicose%2C-a-C-3-epimer-of-D-fructose%2C-the-Matsuo-Baba/edc6b747a18c1840dc192cd5caba84c78dbb94b2

https://195.134.76.37/chemicals/chem_H3BO3.

htm https://www.chemgapedia.de/vsengine/vlu/vsc/de/ch/6/ac/bibliothek/_vlu/borsaeure.vlu/Page/vsc/de/ch/6/ac/bibliothek/borsaeure/reaktion.vscml.html