硼砂的用途

介紹

硼砂是一種天然礦物，也是硼最重要的化合物之一。其化學式為$\mathrm{Na_2B_4O_7.10H_2O}$，存在於無水和十水合物狀態。它存在於洗手皂、洗衣增強劑，有時也存在於牙膏中。產品包括粉狀洗手皂、20 Mule Team 硼砂和牙齒美白配方。

什麼是硼砂？

圖 1：無水硼砂的結構

硼砂是一種固體晶體型別的硼化合物，也稱為四硼酸鈉或硼酸鈉。這種化合物易溶於水，質地柔軟且無色。硼砂含有一個硼酸根離子和 3 個陽離子。還有各種幾乎相似的礦物，如十水合物、五水合物和八水合物鹽，也稱為硼砂。以下是這些硼砂鹽的化學式列表 -

IUPAC 名稱	化學式
四硼酸鈉（無水）	$\mathrm{Na_2B_4O_7}$
四硼酸鈉五水合物	$\mathrm{Na_2B_4O_7.5H_20}$
四硼酸鈉八水合物	$\mathrm{Na_2[B_4O_5(OH)_4].8H_2O}$
四硼酸鈉十水合物	$\mathrm{Na_2B_4O_7.10H_2O}$

表 1：不同型別的硼砂礦物

硼砂：發現

硼砂於 1856 年在北美北加州的蒂黑馬縣首次被發現。硼砂的正式發現是由亞倫和羅西·溫特斯首次完成的。他們在死亡谷將酒精和硫酸滴入礦石時發現了它。採礦始於 1880 年後。

硼砂的性質

硼砂具有一些獨特的化學和物理性質。下面將討論硼砂的這兩種性質。

化學性質

硼砂高度易燃，其火焰顏色為黃綠色。它在乙二醇中具有高溶解度，在丙酮中具有低溶解度。硼砂與酸反應很容易轉化為硼酸。反應如下 -

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

它與氫氧化鈉反應。反應如下 -

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

物理性質

硼砂是一種白色或無色固體化合物，易溶於水。硼砂在無水狀態下的摩爾質量為 202.22，在十水合物狀態下的摩爾質量為 381.38。其密度分別為 2.4g/cm³ 和 1.73 g/cm³（無水和十水合物狀態）。硼砂的熔點在無水狀態下為 743°C，在十水合物狀態下為 75°C。其無水狀態下的沸點為 1575°C。

硼砂和硼

圖 2：硼砂和硼酸

硼砂和硼酸均由硼製成。硼砂是一種有助於生成硼酸的鹽。它是一種存在於礦山中的天然礦物。它可以從蒸發沉積物中收集。硼酸 (H3BO3) 是硼砂的純化形式。硼砂和硼酸均可用於殺蟲和製作粘液。