1.3 Натрий бораттары және олардың қолданылуы

Натрий бораттарының ішінде ең маңыздысы, халық шаруашылығанда көп қолданылатыны натрий тетрабораты Na₂B₄O₇ болып табылады. Оның дека -, пента -, тетра -, ди -, моногидрат және сусыз тұз түрлері болады. (1-кесте)

Декагидрат натрий тетрабораты Na₂B₄O₇ 10H₂O (бура минералы немесе тинкал) немесе Na₂[B₄O₅(OH₄)] 8H₂O сутектік байланыстың әсерінен тізбектеліп қосылған аниондардан тұрады.

Тізбектің араларында натрий иондары және су молекулалары орналасады. Олар өз кезегінде бір-бірімен иондардың тартылыс күшімен және сутек иондарымен байланысады.

Декагидрат натрий тетрабораты құрғақ ауада желдетілінеді. Балқу температурасы 60,8^oC. Ауада қыздыру барысында декагидрат құрылымы Na₂[B₄O₅(OH₄)] 3H₂O түрінде болатын метатұрақты пентагидратқа Na₂B₄O₇ 5H₂O (тинкалконит минералы)айналады. Пентагидрат гигроскопты, ауадағы ылғалды жұту барысында декагидратқа, ал 136^oC дейін қыздырған кезде тетрагидратқа Na₂B₄O₇ 4H₂O (кернит минералы) айналады. Тетрагидраттың құрылымы келесідей болады: Na₂[B₄O₆(OH₂)] 3H₂O. Сулы ерітінділерден ол 60^oC -тен жоғары температурада кристаллизацияланады. Температураны 161^oC дейін көтерген кезде тетрагидрат құрылымы Na₂[B₄O₅(OH₄)] түрінде болатын дигидратқа (метакернит минералы) ауысады. Ал 260^oC болғанда аморфты моногидрат түзіліп, температураны 380^oC дейін ары қарай көтергенде сол сол аморфты моногидрат сусыз шыны тәріздес натрий тетраборатына Na₂B₄O₇ айналады.

Сусыз натрий тетрабораты Na₂B₄O₇ метатұрақты және модификацияларға ие. Олардың балқу температуралары сәйкесінше 664 және 710^оC, қайнау температуралары 1575^оC. Суыту процесі кезінде балқыма тығыздығы 2.76 г/см³ болатын шынылар түзеді. Су буының қатысында HBO₂ NaBO₂ қоспасы түрінде буланады. Бура балқымасы металл оксидтерін оңай ерітеді. Суда ерігіштігі 3.1% (25^oC), 9.5% (50^oC). Натрий тетраборатының сулы ерітінділері буферлі қасиеттерге ие. 25^oC кезінде этанолдағы ерігіштігі-0.05%, ацетонда-0.006%, глицерин мен диэтил эфирінде ерімейді, ал метанолмен борорганикалық қосылыстар түзеді.

Өндірістік жағдайларда натрий тетраборатын табиғи бураны қайта кристалдау арқылы немесе табиғи бораттардың, соның ішінде боронатрийкальцит, ашарит және т.б бораттарды натрий карбонаты, гидрокарбонаты қоспасымен әрекеттестіру арқылы алады. Бұрынғы Вавилон мен Египетте бураны шыны жасауда,алтынның пайкасында қолданған.

1-кесте. Натрий тетрабораты және оның кристаллогидраттарының қасиеттері

Көрсеткіш	- Na2B4O7	Na2B4O7 10H2O	Na2B4O7 5H2O	Na2B4O7 4H2O
Сингония Тор пара - метрлері, нм: a b c , град , град , град Кеңістік тобы Тығыздығы, г/см3	Триклинді 0,65445 1,058 1,04855 93,279 94,870 90,843 P1 2,279 1,471 1,493 1,528	Моноклинді 1,18790 1,06440 1,22012 - 108,617 - C2/c 1,705 1,446 1,468 1,472	Тригональді 1,109 - 2,107 - - - R32 1,88 1,401 - 1,474	Моноклинді 0,70172 0,91582 1,56774 - 108,861 - 1,903 1,445 1,473 1,488
сәйкесінше кіші, орташа, жоғары сыну көрсеткіштері

2-кесте. Натрий бораттарының құрамдық мөлшері

Натрий бораттарының химиялық атауы	Химиялық формуласы	Құрамындағы компоненттер мөлшері, %
		B2O3	Na2O	H2O
декагидраттетраборат	Na2B4O7 10H2O	36,5	16,3	47,2
пентагидраттетраборат	Na2B4O7 5H2O	47,8	21,3	30,9
тетрагидраттетраборат	Na2B4O7 4H2O	50,9	22,7	26,4
Дигидраттетраборат	Na2B4O7 2H2O	58,82	26,05	15,13
моногидраттетраборат	Na2B4O7 H2O	63,64	28,18	8,18
Дигидраттриборат	Na2B3O5 2H2O	68,18	20,13	11,68
пентагидратпентаборат	Na2B5O8 5H2O	71,14	12,6	16,26
гептагидратдекаборат	Na2B10O17 7H2O	58,33	20,66	21

Натрий пербораты-формуласы Na₂[B2(O₂)₂(OH)₄] 6H₂O болатын комплексті қосылыс. Натрий бораттарының осы түрі ақ түсті кристаллды ұнтақ тұрінде болады. Балқу температурасы 65 ^oC, тығыздығы 1731 кг/м³. Герметикалық қорапта бөлме температурасында бір жыл бойы сақтаса белсенді оттектің тек 0,1% -ын жоғалтады. Фосфор ангидриді немесе концентрлі күкірт қышқылымен кептіру процесінде натрий пербораты үш молекула суын жоғалтып, құрамында 16% активті оттек бар Na₂BO₂ H₂O₂ қосылысын түзеді. Ол жарылыс түзіп ыдырауы мүмкін. Ары қарай сусыздандырса NaBO₂ H₂O₂

NaBO₂ xH₂O [(NaBO₂)₂O₂] комплексті қосылысының қоспасын түзеді. Бұл қоспа оттек бөле отырып сумен жақсы әрекеттеседі және натрий метаборатын түзеді.

Натрий перборатын 30%-дық сутек пероксидімен төмен температурада буландырғын кезде төрт молекулалы сутек пероксиді бар қосылыс алынған.

Натрий перборатының судағы ерігіштігі айтарлықтай аз болып келеді. 100г суда 20^oС температурада шамамен 2г, ал 38^оС-та шамамен 3г ериді. Натрий пербораты суда еріген кезде сутек пероксидін түзе отырып гидролизденеді:

NaBO₂ H₂O₂ 3H₂O NaBO₂+H₂O₂+3H₂O

Нарий перборатының сулы ерітіндісін 50-60^oC дейін қыздырған кезде оттек айтарлықтай жылдамдықпен бөлінсе, 100^oC температурада өте үлкен жылдамдықпен бөлінеді.

Сусыз кристалды метаборатта циклді үшборатты топтар анықталған. Натрий пербораты ағартқыш, тотықтырғыш және синтетикалық жуғыш заттардың басты компоненті ретінде кеңінен қолданылады.