硼砂的用途

介绍

硼砂是一种天然矿物，也是硼最重要的化合物之一。其化学式为$\mathrm{Na_2B_4O_7.10H_2O}$，存在于无水和十水合物状态。它存在于洗手皂、洗衣增强剂，有时也存在于牙膏中。产品包括粉状洗手皂、20 Mule Team 硼砂和牙齿美白配方。

什么是硼砂？

图 1：无水硼砂的结构

硼砂是一种固体晶体类型的硼化合物，也称为四硼酸钠或硼酸钠。这种化合物易溶于水，质地柔软且无色。硼砂含有一个硼酸根离子和 3 个阳离子。还有各种几乎相似的矿物，如十水合物、五水合物和八水合物盐，也称为硼砂。以下是这些硼砂盐的化学式列表 -

IUPAC 名称	化学式
四硼酸钠（无水）	$\mathrm{Na_2B_4O_7}$
四硼酸钠五水合物	$\mathrm{Na_2B_4O_7.5H_20}$
四硼酸钠八水合物	$\mathrm{Na_2[B_4O_5(OH)_4].8H_2O}$
四硼酸钠十水合物	$\mathrm{Na_2B_4O_7.10H_2O}$

表 1：不同类型的硼砂矿物

硼砂：发现

硼砂于 1856 年在北美北加州的蒂黑马县首次被发现。硼砂的正式发现是由亚伦和罗西·温特斯首次完成的。他们在死亡谷将酒精和硫酸滴入矿石时发现了它。采矿始于 1880 年后。

硼砂的性质

硼砂具有一些独特的化学和物理性质。下面将讨论硼砂的这两种性质。

化学性质

硼砂高度易燃，其火焰颜色为黄绿色。它在乙二醇中具有高溶解度，在丙酮中具有低溶解度。硼砂与酸反应很容易转化为硼酸。反应如下 -

$$\mathrm{Na_2B_4O_7·10H_2O+2HCl\:\rightarrow\:4B(OH)_3+2NaCl+5H_2O}$$

它与氢氧化钠反应。反应如下 -

$$\mathrm{ Na_2B_4O_7 + 7H_2O + 2NaOH\:\rightarrow\:4Na[B(OH)_4] }$$

物理性质

硼砂是一种白色或无色固体化合物，易溶于水。硼砂在无水状态下的摩尔质量为 202.22，在十水合物状态下的摩尔质量为 381.38。其密度分别为 2.4g/cm³ 和 1.73 g/cm³（无水和十水合物状态）。硼砂的熔点在无水状态下为 743°C，在十水合物状态下为 75°C。其无水状态下的沸点为 1575°C。

硼砂和硼

图 2：硼砂和硼酸

硼砂和硼酸均由硼制成。硼砂是一种有助于生成硼酸的盐。它是一种存在于矿山中的天然矿物。它可以从蒸发沉积物中收集。硼酸 (H3BO3) 是硼砂的纯化形式。硼砂和硼酸均可用于杀虫和制作粘液。