四硼酸钠 俗名硼砂
(pengsha)
英文名:sodium tetraborate
天然四硼酸钠晶体,化学式na2b4o7·10h2o。
分子量(含结晶水):378
制备使硼酸与碱作用即生成硼酸盐,当溶液为强碱性(ph=11~12)时,主要生成偏硼酸盐:
h3bo3+naoh=nabo2+2h2o
碱性较弱(ph<9.6)时,则生成四硼酸盐:
4h3bo3+2naoh+3h2o=na2b4o7·10h2o
按其结构,硼砂的化学式应写做na2b4o5(oh)4·8h2o。
硼砂是无色晶体,在空气中风化,加热至400~500℃可脱水成无水四硼酸钠,在878℃时熔化为玻璃状物。因为熔体中含有酸性氧化物b2o3,故能溶解金属氧化物。这种性质可用于焊接金属时清除金属表面上的氧化物,许多金属氧化物溶于熔融的硼砂后常显出特征的颜色,如偏硼酸钴co(bo2)2为蓝色,偏硼酸镍ni(bo2)2为棕色,偏硼酸铬cr(bo2)3为翠绿色等。如:
na2b4o7+coo=2nabo2+co(bo2)2
这也称做硼砂珠反应,分析化学中常用此法检验某些金属离子。硼砂在水中的溶解度很大,且随温度的升高而加大,在水溶液中易水解而显碱性,硼酸盐的水解反应如下:
4bo-2+h2o=b4o2-7+2oh-
b4o2-7+7h2o=4h3bo3+2oh-
加碱平衡向左移动,可用硼酸制硼酸盐,在强碱条件下以偏硼酸盐形式存在。四硼酸钠水溶液可看做是由二分子硼酸(或偏硼酸)和二分子偏硼酸钠组成,是个缓冲体系,溶液ph值约为9.4~9.6,只要将所制得上述强碱溶液的ph值降至约9.6,就可得到硼砂。我国西藏有大量天然硼砂,东北也有丰富的硼镁矿。工业上从硼镁矿制硼砂一般采用烧碱分解矿石的方法,先得到偏硼酸钠然后通入二氧化碳,降低其碱性即得到硼砂,其主要反应如下:
mg2b2o5·h2o+2naoh=2mg(oh)2+2nabo2
4nabo2+co2+10h2o
=na2b4o5(oh)4·8h2o+na2co3
应用硼砂的用途很广,可用做洗衣粉和肥皂的填料,也是制造光学玻璃、珐琅和瓷釉的原料,也可制造人造宝石