BORAKS: SEJARAH, STRUKTUR, PROPERTI, PENGGUNAAN, SINTESIS, RISIKO - KIMIA - 2025

The boraks atau natrium borat adalah sebutan untuk sekelompok senyawa kimia dengan rumus dasar Na ₂ B ₄ O ₇ . Ini adalah garam higroskopis yang mampu membentuk banyak hidrat, selain diperkaya secara struktural dengan adanya pengotor logam tertentu.

Senyawa utama yang menerima nama boraks adalah sebagai berikut: natrium tetraborat anhidrat, Na ₂ B ₄ O ₇ ; natrium tetraborat pentahidrat (Na ₂ B ₄ O ₇ ) .5H ₂ O; dan sodium tetraborate decahydrate, Na ₂ B ₄ O ₇ .10H ₂ O, atau ekuivalennya, sodium tetraborate octahydrate, Na ₂ B ₄ O ₅ (OH) ₄ .8H ₂ O.

Fragmen boraks. Sumber: Leon Hupperichs

Seperti yang dapat dipahami, semua padatan di atas hanya berbeda dalam derajat hidrasinya; beberapa memiliki lebih banyak molekul air dalam kristalnya daripada yang lain. Secara fisik, boraks terlihat seperti potongan kokoh atau kristal kapur (gambar atas).

Boraks secara alami ditemukan di sedimen danau musiman, yang dikeringkan oleh penguapan. Boraks diproduksi di Turki, Danau Searles (California), di Gurun Atacama, Chili, Bolivia, Tibet, dan Rumania. Kristal boraks dapat diperoleh secara sintetis dengan proses nukleasi lambat; yaitu, pertumbuhan kristal yang disukai.

Sodium tetraborate, anhydrous dan decahydrated, sulit larut dalam air dingin; tetapi kelarutannya meningkat seiring dengan peningkatan suhu. Na ₂ B ₄ O ₇ .10H ₂ O sangat larut dalam etilen glikol, cukup larut dalam etanol dan sedikit larut dalam aseton; ini adalah pelarut yang kurang polar dibandingkan air.

Boraks memiliki banyak kegunaan, seperti dalam pembuatan deterjen dan sabun; sebagai penghambat api untuk bahan selulosa; dalam produksi fiberglass; dalam membersihkan permukaan keras seperti logam, kaca dan keramik; dan dalam menghambat korosi, di antara kegunaan lainnya.

Boraks mengiritasi mata, kulit, dan saluran pernapasan. Jika tertelan dapat menyebabkan, antara lain gejala, muntah, diare, lembek, pembusukan dan kejang. Saat ini diduga bahwa hal itu mungkin memiliki efek berbahaya pada reproduksi manusia.

Sejarah

Sejarah boraks membingungkan. Tercatat bahwa ia ditemukan di dasar danau di Tibet, dikeringkan oleh penguapan. Itu dipindahkan pada abad ke-8 dari Tibet ke Arab Saudi, mengikuti apa yang disebut Jalur Sutra.

Istilah "boraks" menjadi populer sebagai hasil dari berbagai aplikasi yang ditemukan untuk itu dan dipasarkan dengan nama 20 Mule Team Borax Tradermax, yang mengacu pada cara di mana boraks diangkut melalui gurun Nevada dan California.

Versi lain dari penemuannya menunjukkan bahwa orang Mesir mengetahui keberadaannya sejak lama, menggunakannya dalam pengelasan logam dengan panas. Selain itu, mereka menggunakannya dalam pengobatan dan proses mumifikasi. Boraks dipindahkan ke Eropa pada abad ke-13 oleh Marco Polo.

Pada pertengahan abad ke-19, deposit boraks yang besar ditemukan di Gurun Mogave, yang telah digunakan secara umum sejak saat itu.

Struktur boraks

Struktur ion boraks. Sumber: Smokefoot

Gambar atas menunjukkan ion-ion yang menyusun boraks, khususnya yang terkait dengan padatan dengan rumus komposisi Na ₂ · 8H ₂ O (atau Na ₂ B ₄ O ₇ · 10H ₂ O).

Pertama, struktur sangkar anion ^2- dapat dicatat (meskipun harus memiliki dua gugus -OH yang terdeprotonasi, -O ^- ), di mana cincin oktagonal (empat atom B dan empat O) dapat dilihat, dengan jembatan BOB yang membaginya. dalam dua bagian.

Sangkar tersebut tidak tetap statis, tetapi bergetar dan mengadopsi berbagai bentuk di ruang angkasa; namun, pada tingkat yang lebih rendah di sekitar jembatan. Juga, dapat diperhatikan bahwa itu sangat "teroksigenasi"; artinya, ia memiliki banyak atom oksigen, yang mampu berinteraksi dengan molekul air melalui ikatan hidrogen.

Maka tidak mengherankan bahwa kristal boraks dapat menghidrasi dan menghasilkan banyak hidrat. Jadi, untuk Na ₂ · 8H ₂ O padat , ada delapan molekul H ₂ O yang berinteraksi dengan sangkar borat, dan pada saat yang sama, dengan pusat logam Na ⁺ .

Di sisi kation, kita memiliki kompleks berair ⁺ _n , di mana nilai n akan bergantung pada rasio anion / kation. Di padatan atas, n = 2, jadi kita punya: ²⁺ , yang muatan 2+nya menetralkan muatan 2- dari anion borat.

Kristal

Sel satuan boraks monoklinik. Sumber: Ben Mills.

Di atas adalah sel satuan monoklinik untuk kristal Na ₂ · 8H ₂ O atau Na ₂ B ₄ O ₇ · 10H ₂ O. Di sini gaya tarik elektrostatis dan ikatan hidrogen mengatur atau mendominasi pola struktur yang berasal dari setiap bentang kristal .

Hidrat lain dan garam anhidrat kehilangan satu atau semua molekul airnya, mengubah komposisi dan struktur kristal boraks. Pada semuanya, anion dan kation tetap sama (kecuali ada pengotor atau reaksi samping), jadi tidak ada kebingungan dalam hal ini.

Kebingungan dengan anion borat

Na ₂ · 8H ₂ O dan Na ₂ B ₄ O ₇ · 10H ₂ O adalah sama. Mengapa?

Pertama-tama, jika atomnya dihitung maka akan terlihat bahwa atom-atomnya sama jumlahnya; dan kedua, pada anion B ₄ O ₇ ^2- tidak adanya dua gugus OH yang terkait dengan kepala boron dari jembatan BOB dipertimbangkan; dua OH yang, bersama dengan dua H ⁺ dari B ₄ O ₇ ^2- , dijumlahkan menjadi 2 H ₂ O, menghasilkan total 10 H ₂ O (8 + 2).

Properti

Nama

- Boraks.

- Natrium borat.

- Sodium tetraborate.

- Disodium tetraborate.

Massa molekul

Anhidrat: 201,22 g / mol.

Dekahidrat: 381,38 g / mol.

Penampilan fisik

Padatan kristal putih.

Massa jenis

Anhidrat: 2,4 g / cm ³

Dekahidrat: 1.739 g / cm ³

Titik lebur

Anhidrat: 743 ° C (1.369 ° F, 1.016 K).

Dekahidrat: 75 ºC.

Titik didih

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

Kelarutan air

31,78 g / L (untuk anhydrous dan decahydrate).

Kelarutan dalam pelarut organik

Ini sangat larut dalam etilen glikol, cukup larut dalam dietilen glikol dan metanol, dan sedikit larut dalam aseton.

Indeks bias (ηD)

Anhidrat: η ₁ = 1,447; η ₂ = 1,469.

Dekahidrat: η ₂ = 1.472.

Stabilitas

Ini stabil dalam kondisi penyimpanan yang tepat. Meskipun memiliki tekanan uap rendah, ia meningkat seiring suhu, menyebabkan kristalisasi dan kondensasi, sehingga fluktuasi suhu dan kelembapan yang berlebihan harus dihindari.

Emisi cahaya

Sodium tetraborate, saat mengalami aksi api, memancarkan cahaya hijau.

Reaksi

- Ketika dilarutkan dalam air, itu menciptakan larutan alkali dengan pH sekitar 9,2.

- Boraks bereaksi membentuk borat lain, seperti perborate (PBS).

- Ini juga menghasilkan asam borat dengan bereaksi dengan asam klorida:

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

- Sodium tetraborate berperilaku seperti zat amfoter, karena dalam larutan air ia menghidrolisis dan mampu menetralkan asam. Dengan cara yang sama, ia mampu menetralkan alkali konsentrasi tinggi, menghindari kenaikan pH yang berlebihan pada medium.

Aplikasi

Boraks memiliki banyak aplikasi, baik pada manusia maupun dalam semua aktivitas yang mereka lakukan.

Tindakan antioksidan

Boraks memiliki kemampuan untuk melarutkan oksida. Untuk alasan ini digunakan dalam pemulihan logam seperti kuningan, tembaga, timbal dan seng.

Ini juga digunakan untuk mencegah oksidasi batang logam di pengecoran. Boraks menutupi permukaannya, tidak termasuk udara, dan karenanya, mencegah oksidasi. Selain itu, ini mencegah korosi bahan besi dalam pembuatan mobil.

Kelarutan boraks dalam etilen glikol bermanfaat dalam formulasi antibeku. Boraks menetralkan residu asam yang dihasilkan selama penguraian etilen glikol, meminimalkan oksidasi yang dapat dialami permukaan logam.

Pembuatan perekat

- Boraks merupakan bagian dari formulasi perekat pati untuk kertas bergelombang dan karton.

- Ini adalah agen peptisasi dalam pembuatan perekat berdasarkan kasein dan dekstrin.

- Ia bekerja dengan memperkuat bahan perekat melalui ikatan silang kelompok hidroksil terkonjugasi.

Tahan api

Ini digunakan sebagai penghambat api dalam bahan selulosa dan polimer lain yang mengandung gugus hidroksil. Ia melakukan aksinya melalui berbagai mekanisme, termasuk pembentukan lapisan vitreous yang membatasi akses bahan bakar.

Pembuatan kaca borosilikat (Pyrex)

Boraks adalah sumber boron yang digunakan dalam pembuatan kaca borosilikat; ditandai dengan titik leleh yang tinggi, koefisien muai yang rendah, dan ketahanan yang tinggi terhadap guncangan termal.

Hal ini memungkinkannya untuk mengalami suhu tinggi tanpa mengalami patah tulang, menerima nama kaca tahan api.

Kaca borosilikat digunakan dalam pembuatan bahan yang akan digunakan di rumah untuk memanggang makanan. Ini juga digunakan di laboratorium di gelas kimia, termos, silinder pengukur, pipet, dll.

Pengemulsi

Boraks, bersama dengan senyawa lainnya, digunakan untuk mengemulsi sabun dan parafin lainnya. Ini juga digunakan sebagai dasar untuk produksi lotion, krim dan salep.

Alat bersih-bersih

- Ditambahkan dalam formulasi untuk membersihkan permukaan yang kokoh seperti logam, kaca dan keramik.

- Digunakan dalam pembersih tangan, bahan pemoles dan sabun deterjen untuk digunakan di binatu dan di rumah. Selain itu, ini memfasilitasi penghapusan deposit minyak dari lantai pabrik.

Penggunaan medis

- Ini digunakan dalam pengobatan infeksi jamur kaki.

- Ini adalah bagian dari formula nutrisi yang memasok boron. Unsur ini diduga terlibat dalam metabolisme kalsium, fosfor dan magnesium, dan mungkin diperlukan untuk struktur tulang.

- Ini terlibat dalam penentuan hemoglobin glikosilasi (HbA1C), tes yang digunakan untuk menentukan perkembangan jangka panjang diabetes pada pasien, karena waktu paruh eritrosit adalah 120 hari.

Informasi ini lebih berguna bagi dokter daripada pengukuran glukosa darah individu dari pasien.

Penyangga PH

Ini digunakan dalam berbagai sistem buffer pH yang digunakan dalam biokimia; di antaranya, Tris (hidroksimetil) aminometana-borat, digunakan dalam elektroforesis poliakrilamida DNA dan asam nukleat RNA.

Kesadahan air menurun

Boraks mampu bergabung dengan ion kalsium dan magnesium yang ada dalam air, mengurangi konsentrasinya. Ini mengurangi kekerasan air.

Pupuk dan kompos

Boraks digunakan sebagai sumber boron. Kalsium dan boron terlibat dalam pembentukan dinding sel tumbuhan. Selain itu, telah ditunjukkan bahwa boron menyukai penyerbukan, itulah sebabnya ia ikut campur dalam pembuahan dan perkembangbiakan tanaman.

Pengawetan kayu

Boraks melawan cacing kayu, kumbang yang memakan dan menghancurkan kayu. Itu juga digunakan dalam konservasi dan pemeliharaan perahu kayu.

Fluks dan fluks

Ini digunakan sebagai fluks dalam pengelasan baja dan besi, menyebabkan penurunan titik leleh dan penghapusan oksida besi; kontaminan yang tidak diinginkan. Untuk tujuan yang sama, dia berpartisipasi dalam penyolderan emas dan perak.

Lainnya

- Ini digunakan sebagai pestisida ringan; misalnya, untuk memerangi ngengat di wol.

- Penyemprotan digunakan untuk mengendalikan hama yang ada di lemari, tangki internal, di celah-celah dinding, dan secara umum, di mana penggunaan pestisida yang lebih mencemari tidak diinginkan.

- Digunakan dalam reaktor nuklir untuk mengontrol reaksi yang dapat menghasilkan, dalam kasus ekstrim, reaksi berantai.

- Pada radiator mobil, boraks digunakan untuk memblokir tempat-tempat yang terdapat kebocoran air.

Perpaduan

Boraks diperoleh dengan mereaksikan mineral ulexite yang tersusun dari unsur boron, natrium dan kalsium, dengan rumus NaCaB ₅ O ₉ .8H ₂ O, dengan natrium karbonat dan natrium hidrokarbonat dalam media berair.

Faktanya, sintesis natrium tetraborat atau boraks jarang digunakan; Sebagian besar senyawa yang dihasilkan diperoleh dari ekstraksi mineral yang mengandungnya.

Prosesnya dapat diringkas dalam pelarutan bijih dalam air, diikuti dengan penyaringan dalam tanah liat dan akhirnya penguapan larutan berair.

Resiko

Boraks adalah produk alami, namun dapat menyebabkan serangkaian kerusakan pada kesehatan manusia. Misalnya, kontak dengan bubuk boraks bisa menyebabkan iritasi kulit yang bisa memicu dermatitis.

Demikian pula, boraks menyebabkan iritasi pada mata dan saluran pernapasan bagian atas. Gejala terhirupnya termasuk batuk dan sakit tenggorokan.

Sedangkan pada asupan boraks menunjukkan gejala sebagai berikut: muntah, mual, diare, lembek, sakit kepala dan kejang. Selain itu, sistem saraf pusat dan fungsi ginjal mungkin terpengaruh.

Dari penelitian yang dilakukan pada tikus jantan, diberi makan dengan boraks, atrofi testis diamati pada mereka. Sementara penelitian yang dilakukan pada tikus betina hamil menunjukkan bahwa boraks dapat melewati plasenta, menghasilkan perubahan perkembangan janin, yang ditunjukkan dengan berat badan lahir rendah.

Paparan boraks diyakini memengaruhi fungsi reproduksi pria pada pria, yang ditunjukkan dengan penurunan jumlah sperma.

Dosis fatal 10 sampai 25 gram diperkirakan untuk asupan boraks pada orang dewasa.

Referensi

1. Menggigil & Atkins. (2008). Kimia anorganik. (Edisi keempat). Mc Graw Hill.
2. Pusat Nasional untuk Informasi Bioteknologi. (2019). Argon. Database PubChem. CID = 23968. Diperoleh dari: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. Karolyn Burns, Seneca Joseph, & Dr. Ryan Baumbach. (sf). Sintesis dan Sifat Kristal Boraks dan Paduan Intermetalik. Diperoleh dari: nationalmaglab.org
4. Wikipedia. (2019). Boraks. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
5. Rio Tinto. (2019). Boraks decahydrate. 20 Boraks Tim Mule. Diperoleh dari: borax.com
6. Fletcher Jenna. (14 Januari 2019). Apakah boraks aman digunakan? Diperoleh dari: medicalnewstoday.com