產(chǎn) 品 說 明
硼砂 用途與合成方法
理化性質(zhì) 硼砂是無色晶體，在空氣中風化，加熱至400～500℃可脫水成無水四硼酸鈉，在878℃時熔化為玻璃狀物。因為熔體中含有酸性氧化物B2O3，故能溶解金屬氧化物。這種性質(zhì)可用于焊接金屬時清除金屬表面上的氧化物，許多金屬氧化物溶于熔融的硼砂后常顯出特征的顏色，如偏硼酸鈷Co(BO2)2為藍色，偏硼酸鎳Ni(BO2)2為棕色，偏硼酸鉻Cr(BO2)3為翠綠色等。如：
硼砂珠反應
這也稱做硼砂珠反應，分析化學中常用此法檢驗某些金屬離子。
硼砂在水中的溶解度很大，且隨溫度的升高而加大，在水溶液中易水解而顯堿性，硼酸鹽的水解反應如下：
4BO-2+H2O=B4O2-7+2OH-
B4O2-7+7H2O=4H3BO3+2OH-
加堿平衡向右移動，可用硼酸制硼酸鹽，在強堿條件下以偏硼酸鹽形式存在。四硼酸鈉水溶液可看做是由二分子硼酸 (或偏硼酸) 和二分子偏硼酸鈉組成，是個緩沖體系，溶液pH值約為9.4～9.6，只要將所制得上述強堿溶液的pH值降至約9.6，就可得到硼砂。我國西藏有大量天然硼砂，東北也有豐富的硼鎂礦。工業(yè)上從硼鎂礦制硼砂一般采用燒堿分解礦石的方法，先得到偏硼酸鈉然后通入二氧化碳，降低其堿性即得到硼砂，其主要反應如下：
Mg2B2O5·H2O+2NaOH=2Mg(OH)2+2NaBO2
4NaBO2+CO2+10H2O＝Na2B4O5(OH)4·8H2O+Na2CO3
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物理性質(zhì) 硼砂就是硼酸的鈉鹽，四硼酸鈉的總稱，是含硼的礦物。根據(jù)含結(jié)晶水的數(shù)量分為十水硼砂，五水硼砂和無水硼砂三種類型。
(1)十水硼砂的化學名稱為十水四硼酸鈉，分子式Na2B4O7·10H2O，分子量381.37。是無色半透明晶體或白色結(jié)晶粉末，無臭、味咸，密度1.73g/cm3，熔點75℃。在干燥空氣中可緩慢失去水而風化。加熱至300-400℃，便失去全部結(jié)晶水而轉(zhuǎn)變?yōu)闊o水四硼酸鈉Na2B4O7。易溶于水和甘油中，不溶于醇。878℃熔化為玻璃體狀物質(zhì)。
(2)五水硼砂的化學名稱為五水四硼酸鈉，分子式Na2B4O7·5H2O，分子量291.29，是白色結(jié)晶狀粉末，密度1.815 g/cm3，當加熱至122℃時失去結(jié)晶水，轉(zhuǎn)變?yōu)闊o水四硼酸鈉。
(3)無水硼砂的化學名稱為四硼酸鈉，分子式Na2B4O7，分子量201.22，是白色結(jié)晶或玻璃體，有α和β兩種形式：α斜方晶體，熔點742.5℃，密度2.28 g/ cm3，β斜方晶體，熔點664℃，密度2.75 g/cm3，吸濕性較強，溶于水，慢慢溶于甲醇，可形成濃度為13-16%的溶液。
硼砂除有耐熱、耐水和耐酸等特性外，還有的溶解能力。硼砂加熱后變白膨脹，成為透明的玻璃球，金屬氧化物可以溶解其中，可恢復金屬的原有顏色，這就是有名的硼砂球反應。硼砂可用于電容器制造，用于各種玻璃制品，用于陶瓷工業(yè)作釉料。在采礦和冶金工業(yè)中用作抗凍抗凝劑，在有色金屬工業(yè)中作電解質(zhì)的添加劑和焊接劑。另外用作防腐劑及除草劑和土壤殺菌劑以及硼化物的制造中。
發(fā)現(xiàn)歷史 硼砂為天然產(chǎn)硼砂Borax經(jīng)加工精制而成的結(jié)晶。硼砂形成于硼鹽湖的干涸沉積中，也有成鹽產(chǎn)于干燥地區(qū)的土壤內(nèi)。
中國是早發(fā)現(xiàn)硼砂的國家，早在公元1563年就有硼砂出口。西藏拉薩附近的鹽湖沉積礦床是世界上的硼砂產(chǎn)地之一。中國青海柴達木等地的鹽湖中產(chǎn)出甚多，硼砂是中藥中十分重要的清熱收斂藥，對急性咽喉類、牙齦腫痛、中耳炎有很好的療效。硼砂是拉丁語Boraium的譯音，中國古代稱之為“硼砂”“盆砂” 或“蓬砂”，音極近似。早期東西方的硼砂出于同一源流——西藏。自唐太宗以文成公主嫁給吐蕃國王松贊干布后，內(nèi)地與西藏加強交流，往來更為密切，西藏硼砂即輸入內(nèi)地。唐代煉丹術(shù)提到硼砂的有 《黃帝九鼎神丹經(jīng)訣》《太古土兌經(jīng)》《金華玉液大丹》《太洞煉真寶經(jīng)九還金丹妙訣》《真元妙道要略》等多種。作為醫(yī)藥用品，先載于《日華諸家本草》 (約成書于970年)，和西方早記載硼砂的年代大體相同。先傳到西方的硼砂，是西藏產(chǎn)品，經(jīng)印度、康士坦丁堡及威尼斯而到西歐。西藏與內(nèi)地的交通，經(jīng)常梗塞，13-14世紀時，西藏硼砂一度經(jīng)阿拉伯由海路輸入內(nèi)地，南宋趙汝適《諸蕃志》反映了這件事?，F(xiàn)代中國出產(chǎn)硼砂的地區(qū)有西藏及青海柴達木盆地的鹽湖。
天然硼砂 天然硼砂是一種硼礦。俗稱“原硼”，其中含硼砂(Na2B4O7·10H2O)40-70%，雜質(zhì)有芒硝、食鹽、碳酸鈉及不溶性的火山灰。我國是世界上早發(fā)現(xiàn)和使用天然硼砂的國家。世界上重要的天然硼砂出產(chǎn)國是美國。如美國硼城的大型粗硼砂礦，礦石品位為(B2O3) 25%，年產(chǎn)量達80萬噸。土耳其的愛曼特硬硼砂礦，品位(B2O3) 30%，年產(chǎn)量40萬噸。我國青海的霍碩特西左后、柴達木，甘肅的阿拉善的西北湖中，西康的鹽并、恩達、寧靜、昌都等縣，西藏拉隆等地都有天然硼砂礦產(chǎn)地。
參考資料：張顯鵬 主編.鐵合金辭典.沈陽：遼寧科學技術(shù)出版社.1996.第223頁.
硼砂的用途 硼砂的用途很廣，可用做洗衣粉和肥皂的填料，也是制造光學玻璃、琺瑯和瓷釉的原料，也可制造人造寶石、焊藥等。經(jīng)提煉精制后可做清熱，性涼、味甘咸，可治咽喉腫痛、牙疳、口瘡、目生翳障等癥。
硼砂熔融時成無色玻璃狀物質(zhì)，用于制造特種光學玻璃。在熔融狀態(tài)下能溶解一些金屬氧化物，并依不同金屬顯出特征顏色。例如溶解氧化鈷時由于生成Co(BO2)2而呈深藍色， Cu(BO2)2呈藍色，Cr(BO2)3呈綠色，MnO2· 2B2O3呈紫色等。因此在分析化學中可以用硼砂珠實驗鑒定金屬離子。這一性質(zhì)也應用到搪瓷和玻璃工業(yè)上，用以上釉或著色;也用于人造寶石。焊接金屬時硼砂用作焊藥，以除去金屬表面氧化物。硼砂水溶液顯堿性，可用作肥皂和洗衣粉填料。醫(yī)療上用作防腐劑。在化學工業(yè)中是制造系列硼化合物的原料。硼砂溶液用作植物肥料。制硼砂的下腳料(氫氧化鎂及硼砂母液)與硫酸作用可得硼酸與硫酸鎂混合物，即硼鎂肥。硼砂亦是制硼酸的原料。
藥理作用 實驗研究十水硼砂的與硼酸一樣有弱的作用，用平板法使培養(yǎng)基中含10%的硼砂對大腸桿菌、綠膿桿菌、炭疽桿菌、弗氏痢疾桿菌、志賀痢疾桿菌、傷寒桿菌、副傷寒桿菌、變形桿菌及葡萄球菌、白色念珠菌均有抑制作用，用紙片法證明硼砂還能抑制白喉桿菌、牛型布氏桿菌、肺炎雙球菌、腦膜炎球菌及溶血性鏈球菌等?？捎靡詻_洗潰瘍、膿腫，特別是黏膜發(fā)炎，如結(jié)膜炎、胃炎等，因其為堿性，可使黏膜去垢，口服用于尿道殺菌，特別尿為酸性時，可使之成堿性。硼砂的消毒防腐作用極微，但無刺激性;煅硼砂對羊毛樣小孢子癬菌有較強的抑制作用。
滅生性除草 硼砂是一種非耕地及工業(yè)區(qū)滅生性除草，具有很強的植物毒性，一般情況下用藥量200kg/hm2左右，特殊情況下高達300kg/hm2。依降雨量和土壤組成情況可保持兩年左右的藥效。曾作為防腐劑和殺菌劑使用，用于橘子防霉。由于水溶液呈堿性，所以不能同某些除草劑混用，通常硼砂也用作阻燃劑和鐵質(zhì)材料的緩蝕劑。作為除草劑，除單用外，也同氯酸鈉混用，以減低氯酸鈉的易燃性。同某些有機除草劑如除草定(Bromacil)混用可用于工業(yè)區(qū)除草。
分析方法 可以用氟化鈣測定或經(jīng)硫酸酸解再以甘露醇～氫氧化鈉滴定。工業(yè)品的分析有兩種方法，一是以稀硫酸萃取樣品的鍛燒灰，再以醌茜素進行比色測定;一是同氫氧化鋇鍛燒成灰，再以稀醋酸萃取，而后以對硝基苯偶氮-1.8-二羥基萘-3，6-二磺酸進行分光光度測定。
硼酸和硼砂的制備 硼礦主要用于制備硼酸和硼砂，然后再應用于其他工業(yè)。
制取硼酸和硼砂的工藝依所用的硼礦原料的種類而定。由天然硼砂和斜方硼砂制取硼砂，只需經(jīng)過簡單加工即可獲得合格產(chǎn)品。由鈉硼解石、白鈣硼石或硬硼鈣石制取硼砂，需用純堿和碳酸氫鈉的混合液進行堿解，然后經(jīng)過濾洗滌、濃縮后冷卻、結(jié)晶分離才能產(chǎn)出。
用硼鎂石生產(chǎn)硼酸的工藝流程如圖12-11所示。其工藝過程簡述如下：
礦石經(jīng)破碎后煅燒，使結(jié)晶水蒸發(fā);煅燒過的礦石磨碎后用硫酸溶解生成硼酸，其反應式如下：
Mg2B2O5·H2O+2H2SO4＝2H3BO3+2MgSO4
然后將反應產(chǎn)物過濾，除去不溶解渣(尾礦)，再進行結(jié)晶、脫水、干燥等作業(yè)即可獲得商品硼酸。結(jié)晶、脫水作業(yè)的母液再返回到溶解作業(yè)。
用硼鎂石制取硼砂是在濃堿溶液中使其分解，得到偏硼酸鈉，然后在較濃的偏硼酸鈉溶液中通入CO2以降低pH值，通過結(jié)晶分離即可得到硼砂。
毒性 口服對人體有害，吸收到機體后有咳嗽、惡心、嘔吐、腹瀉、精神遲鈍、肌肉痙攣、眼結(jié)膜充血、疼痛。工作環(huán)境應注意通風，適當進行防護，操作人員要戴密閉式安全眼鏡、穿工作服等勞保用品。應急時，用大量水沖洗眼睛，清洗口腔，飲大量水，吸人新鮮空氣，呼吸困難者做人工呼吸和送醫(yī)院治療。泄漏時清掃漏出物，再用大量水沖洗。
化學性質(zhì) 無色半透明晶體或白色結(jié)晶粉末。無臭，味咸。 稍溶于冷水，較易溶于熱水、甘油；微溶于乙醇。
用途 用作硼化合物的基本原料，也用于玻璃、搪瓷、有色金屬焊接、肥料、原子能工業(yè)及電子管等
用途 主要用于電容器制造，消毒防腐藥；用于配制已曝光感光材料沖洗加工液。
用途 主要用于玻璃和搪瓷行業(yè)。在玻璃中，可增強紫外線的透射率，提高玻璃的透明度和耐熱性能。在搪瓷制品中，可使瓷釉不易脫落而使其具有光澤。在特種光學玻璃、玻璃纖維、有色金屬的焊接劑、珠寶的黏結(jié)劑、印染、洗滌(絲和毛織品等)、金的精制、化妝品、農(nóng)藥、肥料、硼砂皂、防腐劑、防凍劑和醫(yī)藥用消毒劑等方面也有廣泛應用。它也是制取其他硼化合物的基本原料之一，幾乎所有的含硼化合物都可經(jīng)由硼砂制得，它們廣泛應用于冶金、機械、輕工、紡織、電子、化工和軍工等部門。
用途 同“硼鎂石”。是提取硼的主要礦物原料。
用途 用作絲毛印染添加劑。
用途 用作色譜分析試劑、緩沖劑、防腐劑和金屬助熔劑
用途 色層分析試劑，緩沖劑，金屬助熔劑。
生產(chǎn)方法 碳堿法 將預處理的硼礦粉與碳酸鈉溶液混合。在碳解器中進行反應，加入碳酸鈉的量為理論量的105%～110%，用夾套加熱，反應溫度控制在130～135 ℃，反應壓力0.5～0.6 Mpa，反應時間在13～15 h內(nèi)。二氧化碳濃度為25%～30%。碳解后的物料抽濾去除濾渣后逆流洗滌。將澄清溶液加熱濃縮，冷卻結(jié)晶，離心分離，干燥加工成為成品。其
加壓堿解法 把預處理的硼礦粉與氫氧化鈉溶液混合（氫氧化鈉過量60%～），在壓力容器內(nèi)加熱分解，反應壓力控制在0.4 Mpa，反應時間維持6～8 h。堿解后的漿料用真空過濾機過濾，并進行逆流洗滌，然后通CO2進行碳化。再進行冷卻結(jié)晶，分離，干燥得成品，
生產(chǎn)方法 用露天開采法。硼砂易于粉碎、易溶于水、B2O3含量高、加工工藝簡單。
生產(chǎn)方法 碳堿法 將預處理的硼礦粉與碳酸鈉溶液混合，在碳解器內(nèi)進行反應，加入碳酸鈉的量為理論量的105%～110%。碳解器是夾套加熱，反應壓力控制在0.5～0.6 Mpa、溫度130～135℃，反應時間13～15 h，二氧化碳濃度為25%～30%，可直接使用經(jīng)凈化后的窯氣。碳解后的料漿經(jīng)過濾除去殘渣，逆流洗滌，所得清溶液經(jīng)濃縮(如果經(jīng)逆流洗滌溶液濃度達到要求則不用濃縮)，冷卻結(jié)晶、離心分離、干燥，制得硼砂成品。其
2(2MgO·B2O3)+Na2CO3+2CO2+Xh2o→Na2B4O7+4Mg·3CO2·Xh2o
加壓堿解法將預處理的硼礦粉與氫氧化鈉溶液混合(氫氧化鈉量為理論量的160%～200%)，在裝有攪拌器的堿解器內(nèi)加溫加壓使之分解，反應壓力0.4 Mpa，反應時間6～8 h，堿解后的料漿用葉片真空過濾機過濾和逆流洗滌，然后通人二氧化碳進行碳化。碳化完成液再經(jīng)冷卻結(jié)晶、分離、干燥，制得硼砂成品。其
2MgO·B2O3+2NaOH+H2O→2NABO2+2Mg(OH)2
4NaBO2+CO2→Na2B4O7+Na2CO3
生產(chǎn)方法 重結(jié)晶法將工業(yè)硼砂溶于蒸餾水中，再經(jīng)除雜提純，過濾，結(jié)晶，分離，洗滌，干燥即得。
類別 農(nóng)藥
毒性分級 中毒
可燃性危險特性 燃燒產(chǎn)生有毒硼化物和氧化鈉氣體
儲運特性 庫房通風低溫干燥
滅火劑 干粉、泡沫、砂土

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