El metaborato de sodio es un compuesto químico sólido incoloro de sodio , boro y oxígeno con fórmula NaBO
2. [3] La fórmula también se puede escribir como Na
2O · B
2O
3destacar la relación con los principales óxidos de sodio y boro. [2]
Identificadores | |
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Modelo 3D ( JSmol ) | |
Tarjeta de información ECHA | 100.028.992 |
Número CE |
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PubChem CID | |
Número RTECS |
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Tablero CompTox ( EPA ) | |
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Propiedades | |
NaBO 2 | |
Masa molar | 65,80 g / mol |
Apariencia | cristales incoloros |
Olor | inodoro |
Densidad | 2,464 g / ml (anhidro) [1] |
Punto de fusion | 966 ° C (1.771 ° F; 1.239 K) |
Punto de ebullición | 1.434 [2] ° C (2.613 ° F; 1.707 K) |
16,4 g / 100 ml (0 ° C) 28,2 g / 100 ml (25 ° C) 125,2 g / 100 ml (100 ° C) | |
Solubilidad | insoluble en éter , etanol |
Estructura | |
trigonal | |
Termoquímica | |
Capacidad calorífica ( C ) | 65,94 J / mol K |
Entropía molar estándar ( S | 73,39 J / mol K |
-1059 kJ / mol | |
Peligros | |
Dosis o concentración letal (LD, LC): | |
LD 50 ( dosis media ) | 2330 mg / kg (rata, oral) |
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
Referencias de Infobox | |
Estructura
El metaborato de sodio anhidro sólido cristaliza en el hexágono grupo espacial. En realidad, contiene el anión trimérico [B
3O
6]3−
. [1] Los seis átomos de oxígeno se dividen uniformemente en dos sitios estructurales distintos, con diferentes longitudes de enlace B – O (alrededor de 128 y 143 pm , respectivamente). [4]
Hidrata y solubilidad
Los siguientes hidratos cristalizan a partir de soluciones de la composición adecuada en varios rangos de temperatura: [5]
- tetrahidrato de NaBO
2· 4 H
2O de −6 a 53,6 ° C - NaBO dihidrato
2· 2 H
2O de 53,6 ° C a 105 ° C - NaBO hemihidrato
2· 0,5 H
2O desde 105 ° C hasta el punto de ebullición.
Informes iniciales de un NaBO monohidrato
2· H
2O no han sido confirmados. [5]
La sal anhidra se puede preparar a partir del tetraborato calentando a 270 ° C al vacío. [6]
Preparación
El metaborato de sodio se prepara mediante la fusión de carbonato de sodio y óxido de boro B
2O
3[1] o bórax Na
2B
4O
7. Otra forma de crear el compuesto es mediante la fusión de bórax con hidróxido de sodio a 700 ° C:
- B
2O
3+ 2 NaOH → 2 NaBO
2+ 2 H
2O
El punto de ebullición del metaborato de sodio (1434 ° C) es menor que el del óxido de boro (1860 ° C) y el bórax (1575 ° C) De hecho, mientras el metaborato hierve sin cambiar de composición, el bórax emite un vapor de metaborato de sodio con un pequeño exceso de óxido de sodio Na
2O . [2]
Reacciones
Conversión electroquímica a bórax
Electrólisis de una solución concentrada de NaBO al 20%
2· 4 H
2O con una membrana de intercambio aniónico y un ánodo inerte (como oro , paladio o diamante dopado con boro ) convierte el anión metaborato en tetraborato B
4O2-
7, y la sal sódica del último ( bórax ) precipita como un polvo blanco. [7]
- BO2−
2+ 2 HO-
→ B
4O2-
7+ H
2O + 4 e -
Reducción a borohidruro de sodio
El metaborato de sodio también es un subproducto de la hidrólisis del borohidruro de sodio NaBH
4, un material de almacenamiento de hidrógeno propuesto para vehículos impulsados por hidrógeno que es más seguro (estable en aire seco) y más eficiente en peso que la mayoría de las otras alternativas. [7] [8] La reacción es
- NaBH
4+ 2 H
2O → NaBO
2+ 4 H
2
y requiere un catalizador .
Para ser económico, ese enfoque requeriría un método económico y eficiente para reciclar el metaborato en borohidruro. Se han estudiado varios métodos, como la reacción con diversos agentes reductores a alta temperatura y presión, [7] o con hidruro de magnesio MgH
2por molienda de bolas a temperatura ambiente, seguido de extracción del NaBH
4con isopropilamina . [8] [6]
- NaBO
2+ 2 MgH
2→ NaBH
4 + 2 MgO
Otra alternativa que se ha considerado es la reducción electrolítica de una solución concentrada de metaborato de sodio, [6] a saber
- BO2−
2+ 6 H
2O + 8 e - → BH-
4+ 8 HO-
Sin embargo, este método no es eficaz ya que compite con la reducción de hidróxido , 4 HO-
→ 2 H
2O + O
2+ 4 e -
Conversión a alcóxidos de sodio
El metaborato de sodio anhidro calentado a reflujo con metanol produce el correspondiente metoxiborato de sodio : [9]
- N / A+
[BO
2]-
+ 4 canales
3OH → Na+
[B (OCH
3)
4]-
+ 2 H
2O
La reacción análoga con etanol produce el etoxiborato . [9]
Usos
El metaborato de sodio se utiliza en la fabricación de vidrios de borosilicato . También es un componente de herbicidas y productos anticongelantes .
Ver también
- Borato
Referencias
- ^ a b c Ssu-Mien Fang (1938): "La estructura cristalina del metaborato de sodio Na
3(B
3O
6) ". Zeitschrift für Kristallographie - Crystalline Materials , volumen 99, número 1-6, páginas 1-8, doi : 10.1524 / zkri.1938.99.1.1 - ^ a b c Sandford S. Cole y Nelson W. Taylor, "El sistema Na
2O - B
2O
3, IV: Presiones de vapor de óxido bórico, metaborato de sodio y diborato de sodio entre 1150 ° C y 1400 ° C ". Journal of the American Ceramic Society , volumen 18, número 1-12, páginas 82-85 doi : 10.1111 / j. 1151-2916.1935.tb19358.x - ^ Metaborato de sodio en Chemister
- ^ M. Marezio, HA Plettinger y WH Zachariasen (1963): "Las longitudes de enlace en la estructura del metaborato de sodio", Acta Crystallographica , volumen 16, páginas 594-595. doi : 10.1107 / S0365110X63001596
- ^ a b Nelson P. Nies y Richard W. Hulbert (1967): "Isotermas de solubilidad en el sistema óxido de sodio-óxido bórico-agua. Curvas revisadas de solubilidad-temperatura de ácido bórico, bórax, pentaborato de sodio y metaborato de sodio". Journal of Chemical and Engineering Data , volumen 12, número 3, páginas 303-313. doi : 10.1021 / je60034a005
- ^ a b c Lingyan Kong, Xinyu Cui, Huazi Jin, Jie Wu, Hao Du y Tianying Xiong (2009): "Síntesis mecanoquímica de borohidruro de sodio mediante el reciclaje de metaborato de sodio". Energy Fuels , volumen 23, número 10, páginas 5049-5054. doi : 10.1021 / ef900619y
- ^ a b c Eun Hee Park, Seong Uk Jeong, Un Ho Jung, Sung Hyun Kim, Jaeyoung Lee, Suk Woo Nam, Tae Hoon Lim, Young Jun Park, Yong Ho Yuc (2007): "Reciclaje de metaborato de sodio en bórax" . International Journal of Hydrogen Energy , volumen 32, número 14, páginas 2982-2987. doi : 10.1016 / j.ijhydene.2007.03.029
- ^ a b Z. P. Li, BH Liu. K. Arai, N. Morigazaki, S. Suda (2003): "Compuestos protídicos en sistemas de almacenamiento de hidrógeno". Journal of Alloys and Compounds , volúmenes 356–357, páginas 469-474. doi : 10.1016 / S0925-8388 (02) 01241-0
- ^ a b T. Kemmitt y GJ Gainsford (2009): "Regeneración de borohidruro de sodio a partir de metaborato de sodio y aislamiento de compuestos intermedios" International Journal of Hydrogen Energy , volumen 34, número 14, páginas 5726-5731. doi : 10.1016 / j.ijhydene.2009.05.108