Metaboritan sodný - Sodium metaborate

Metaboritan sodný
Struktura metaboritanu sodného.svg
Identifikátory
3D model ( JSmol )
Informační karta ECHA 100,028,992 Upravte to na Wikidata
Číslo ES
Číslo RTECS
  • InChI = 1S / BO2.Na / c2-1-3; / q-1; +1
    Klíč: NVIFVTYDZMXWGX-UHFFFAOYSA-N
  • B (= O) [O -]. [Na +]
Vlastnosti
NaBO 2
Molární hmotnost 65,80 g / mol
Vzhled bezbarvé krystaly
Zápach bez zápachu
Hustota 2,464 g / ml (bezvodý)
Bod tání 966 ° C (1771 ° F; 1239 K)
Bod varu 1434 ° C (2613 ° F; 1707 K)
16,4 g / 100 ml (0 ° C)
28,2 g / 100 ml (25 ° C)
125,2 g / 100 ml (100 ° C)
Rozpustnost nerozpustný v etheru , ethanolu
Struktura
trigonální
Termochemie
65,94 J / mol K.
73,39 J / mol K.
Std entalpie
formace (Δ f H ⦵ 298 )
-1059 kJ / mol
Nebezpečí
Smrtelná dávka nebo koncentrace (LD, LC):
2330 mg / kg (potkan, orální)
Není-li uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v jejich standardním stavu (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
Reference Infoboxu

Metaboritan sodný je bezbarvá pevná látka chemická sloučenina ze sodíku , boru a kyslíku s vzorce Nabo
2. Vzorec lze zapsat také jako Na
2O · B
2Ó
3zdůraznit vztah k hlavním oxidům sodíku a boru.

Struktura

Pevný bezvodý metaboritan sodný krystalizuje v hexagonální prostorové skupině. Ve skutečnosti obsahuje trimerní anion [B
3Ó
6]3−
. Šest atomů kyslíku je rovnoměrně rozděleno do dvou odlišných strukturních míst s různými délkami vazeb B – O (přibližně 128 , respektive 143 pm ).

Hydráty a rozpustnost

Následující hydráty krystalizují z roztoků správného složení v různých teplotních rozsazích:

  • tetrahydrát NaBO
    2    · 4 hodiny
    2    O     od -6 do 53,6 ° C
  • dihydrát NaBO
    2    · 2 hodiny
    2    O     od 53,6 ° C do 105 ° C
  • hemihydrát NaBO
    2    · 0,5 hodiny
    2    O     od 105 ° C do bodu varu.

První zprávy o monohydrátu NaBO
2· H
2O nebyly potvrzeny.

Bezvodá sůl může být připravena z tetraborátu zahřátím na 270 ° C ve vakuu.

Příprava

Metaboritan sodný se připravuje fúzí uhličitanu sodného a oxidu boritého B
2Ó
3nebo borax Na
2B
4Ó
7. Dalším způsobem, jak vytvořit sloučeninu, je fúze boraxu s hydroxidem sodným při 700 ° C:

B
2Ó
3+ 2 NaOH → 2 NaBO
2+ H
2Ó

Teplota varu metaboritanu sodného (1434 ° C) je nižší než teplota varu oxidu boritého (1860 ° C) a boraxu (1575 ° C). Ve skutečnosti, zatímco metaboritan vaří beze změny složení, borax vydává páru metaboritanu sodného s malým přebytkem oxidu sodného Na
2O .

Reakce

Elektrochemická přeměna na borax

Elektrolýza koncentrovaného roztoku 20% NaBO
2· 4 hodiny
2O s aniontoměničovou membránou a inertní anodou (jako je zlato , palladium nebo diamant dotovaný bórem ) převádí metaborátový anion na tetraborát B
4Ó2-
7a sodná sůl pozdějšího ( boraxu ) se vysráží jako bílý prášek.

BO2-
2+ 2 HODINY-
→ B
4Ó2-
7+ H
2O + 4 e -

Redukce na borohydrid sodný

Metaboritan sodný je také vedlejším produktem hydrolýzy borohydridu sodného NaBH
4, Navrhovaná vodíku úložný materiál pro vodíkem poháněných vozidel , která je bezpečnější (stabilní v suchém vzduchu) a účinnější na hmotnostním základě, než většina jiných alternativ. Reakce je

NaBH
4+ 2 H
2O → NaBO
2+ 4 hodiny
2

a vyžaduje katalyzátor .

Aby byl ekonomický, vyžadoval by tento přístup levný a efektivní způsob recyklace metaboritanu na borohydrid. Bylo studováno několik metod, například reakce s různými redukčními činidly při vysokých teplotách a tlaku nebo s hydridem hořečnatým MgH
2které v kulovém mlýnu při teplotě místnosti, a následně extrakcí NaBH
4s isopropylaminem .

NaBO
2+ 2 MgH
2→ NaBH
4 + 2 MgO

Další alternativou, která byla zvažována, je elektrolytická redukce koncentrovaného roztoku metaboritanu sodného, ​​a to

BO2-
2+ 6 hodin
2O + 8 e - → BH-
4+ 8 HOD-

Tato metoda však není účinná, protože soutěží s redukcí hydroxidu , 4 H O-
→ 2 H
2O + O
2+ 4 e -

Konverze na alkoxidy sodné

Bezvodý metaboritan sodný pod zpětným chladičem s methanolem poskytne odpovídající methoxyborát sodný :

Na+
[BO
2]-
+ 4 CH
3OH → Na+
[B (OCH
3)
4]-
 + 2 H
2Ó

Analogickou reakcí s ethanolem se získá ethoxyborát .

Použití

Metaboritan sodný se používá při výrobě borosilikátových skel . Je také součástí herbicidů a nemrznoucích produktů.

Viz také

Reference