Тетраборат натрия: свойства и применение¶

Тетраборат натрия (натрий тетраборнокислый, декагидрат тетрабората натрия) — неорганическое соединение с химической формулой Na₂B₄O₇·10H₂O. Представляет собой кристаллическое вещество белого цвета, хорошо растворимое в воде. В быту и торговле широко известно под устаревшими названиями «бура» и «бура натрия». Относится к классу солей борных кислот и является одним из наиболее доступных соединений бора.

Название «тербонат натрия», встречающееся в запросах, является искажением правильного термина «тетраборат натрия»; в химической номенклатуре такое соединение не существует.

¶Химическая характеристика

Тетраборат натрия — соль, образованная катионами натрия и анионом тетрабората B₄O₇²⁻. Молярная масса декагидрата составляет около 381,4 г/моль. Вещество плавится при температуре около 75 °C, теряя кристаллизационную воду и превращаясь в безводную форму Na₂B₄O₇ (температура плавления безводной соли — около 743 °C).

Водные растворы тетрабората натрия имеют щелочную реакцию: при растворении соль гидролизуется с образованием борной кислоты и гидроксида натрия, что обусловливает pH порядка 9,2 для типичных концентраций. Это свойство лежит в основе многих применений вещества.

При нагревании гидрат последовательно теряет воду, а при прокаливании образует стеклообразную массу — так называемое буровое стекло, используемое в качестве флюса.

¶История

Соединения бора известны с древности. Бура применялась ремесленниками ещё в античные времена: её использовали при пайке металлов, в ювелирном деле и для изготовления глазурей. В Европу вещество долгое время завозили из Азии под персидским названием «бурах».

В 1808 году английский химик Хамфри Дэви и независимо от него французские исследователи Жозеф Луи Гей-Люссак и Луи Жак Тенар получили свободный бор, восстановив его из борной кислоты. Позднее бура стала важным промышленным сырьём. Крупные месторождения борных руд были открыты в XIX–XX веках в Турции, США (Калифорния) и других регионах, что сделало тетраборат натрия доступным массовым продуктом.

¶Получение

В промышленности тетраборат натрия получают из природных борсодержащих минералов — кернита, тинкала и улексита. Технологический процесс включает:

• измельчение и обогащение руды;
• обработку минералов горячим раствором карбоната натрия или гидроксида натрия;
• кристаллизацию тетрабората натрия из насыщенных растворов;
• сушку и упаковку готового продукта.

Синтетическим путём вещество можно получить нейтрализацией борной кислоты гидроксидом или карбонатом натрия.

¶Физические и химические свойства

Тетраборат натрия реагирует с кислотами, выделяя борную кислоту. С металлами образует бораты, что используется при пайке для удаления оксидных плёнок. Вещество термически устойчиво и негорюче.

¶Применение

¶Промышленность и техника

Основные промышленные направления использования:

• производство стекла, эмалей, глазурей и оптических стёкол;
• металлургия — как флюс при пайке и сварке;
• изготовление моющих средств, антисептиков и отбеливателей;
• производство огнезащитных составов для древесины и тканей;
• антикоррозионная обработка металлов;
• компонент электролитов и фотографических растворов.

¶Медицина

В медицине раствор тетрабората натрия в глицерине применяется как антисептик. В России препарат известен как «раствор буры в глицерине» и используется наружно при некоторых кожных и грибковых поражениях. Однако из-за токсичности бора применение ограничено, а в ряде стран (в частности, в Европейском союзе) средства на основе буры для медицинского и бытового использования запрещены или строго регламентированы.

¶Сельское хозяйство

Соединение служит источником микроэлемента бора в удобрениях. Бор необходим растениям для нормального роста, формирования завязей и плодов; его недостаток вызывает отмирание точек роста и деформацию листьев. При этом избыток бора токсичен, поэтому дозировки строго контролируются.

¶Прочие сферы

Тетраборат натрия применяется в лабораторной практике для приготовления буферных растворов, в аналитической химии — для стандартизации кислот, а также как инсектицид против тараканов и муравьёв.

¶Безопасность и токсичность

Бор и его соединения обладают умеренной токсичностью для человека. При попадании внутрь больших количеств тетрабората натрия возможны тошнота, рвота, поражение почек и центральной нервной системы. Особенно чувствительны дети и домашние животные. Смертельная доза для взрослого человека оценивается в несколько десятков граммов, поэтому вещество требует осторожного обращения и хранения в недоступных для детей местах.

При работе с порошком рекомендуется защита дыхательных путей и кожи. Вещество негорюче, но при нагревании может выделять токсичные пары. Утилизация производится в соответствии с правилами обращения с химическими отходами.

¶Правовое регулирование

В Европейском союзе тетраборат натрия включён в список веществ, ограниченных к использованию в потребительских товарах. В России и ряде других стран он разрешён в промышленности, сельском хозяйстве и ограниченно — в медицине. Аптечные растворы отпускаются без рецепта, но имеют ограничения по концентрации и показаниям.

¶Значение

Тетраборат натрия относится к базовым промышленным химикатам. Благодаря сочетанию доступности, дешевизны и разнообразных полезных свойств он сохраняет значение в стекольной, металлургической, химической и сельскохозяйственной отраслях. Одновременно рост внимания к токсичности бора ведёт к постепенному вытеснению вещества из бытового и медицинского применения в пользу более безопасных альтернатив.