โบเรต

บอเรตคือ สารประกอบในกลุ่มของโบรอนออกซีแอนไอออนซึ่ง เป็น แอนไอออนที่มีโบรอนและออกซิเจนเช่นออร์โธบอเรตBO₃⁻₃ ,เมตาบอเรตBO₃⁻₂ หรือเตตระบอเรตหรือเกลือแอนเหล่านี้ เช่นโซเดียมเมตาบอเรต [ BO₂ ] ⁻ และบอแรกซ์ ( Na⁺ ) ₂ [ ] ²⁻ ชื่อนี้ยังหมายถึงเอสเทอร์ของ แอน ไอออนเหล่านี้ด้วย เช่นไตรเมทิลบอเรตB( )
ปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ
ไอออนโบเรตพบได้ทั้งแบบเดี่ยวๆ หรือร่วมกับแอนไอออนอื่นๆ ในแร่โบเรตและโบโรซิลิเกต หลายชนิด เช่นบอแรกซ์โบราไซต์ยูเลกไซต์ (โบโรนาโทรแคลไซต์) และโคลมาไนต์โบเรตยังพบได้ในน้ำทะเล ซึ่งมีส่วนช่วยในการดูดซับเสียงความถี่ต่ำในน้ำทะเล[ 1 ]
เกลือบอเรตที่พบได้ทั่วไป ได้แก่โซเดียมเมตาบอเรต (NaBO₂ และบอแรกซ์ บอแรกซ์ละลายน้ำได้ ดังนั้นแหล่งแร่จึงพบได้เฉพาะในพื้นที่ที่มีปริมาณน้ำฝนน้อยมาก มีการค้นพบแหล่งแร่ขนาดใหญ่ในหุบเขามรณะ (Death Valley)และมีการขนส่งโดยใช้ทีมล่อ 20 ตัวระหว่างปี 1883 ถึง 1889 ในปี 1925 มีการค้นพบแหล่งแร่ที่เมืองโบโรนรัฐแคลิฟอร์เนียบริเวณขอบทะเลทรายโมฮาวี นอกจากนี้ ทะเลทรายอาตาคามาในประเทศชิลียังมีแหล่งแร่บอเรตที่สามารถขุดได้อีกด้วย
นอกจากนี้ โบเรตยังพบได้ในพืช รวมถึงผลไม้เกือบทั้งหมด[ 2 ]
แอนไอออน
ไอออนบอเรตหลัก ได้แก่:
- เตตระไฮดรอกซีบอเรต [ B (OH) ] −พบในโซเดียมเตตระไฮดรอกซีบอเรตNa [ B(OH) ]
- ออร์โธโบเรต[ BO ] 3−พบในไตรโซเดียมออร์โธโบเรตNa [ BO ]
- [BO ] 5−พบในแคลเซียมอิตเทรียมโบโรซิลิเคตออกซีอะพาไทต์Caย.โบ (SiO ) O
- เพอร์บอเรต[ B O (OH) ] 2−ดังเช่นในโซเดียมเพอร์บอเรตNa [ H B O ]
- เมตาบอเรต[ BO ] −หรือไตรเมอร์แบบวงจร[ B O ] 3−พบในโซเดียมเมตาบอเรตNa [ B O ]
- diborate [ B O ] 4−พบในแมกนีเซียม diborate (suanite) Mg [ B O ] ,
- ไทรบอเรต[ B O ] 5−พบในแคลเซียมอะลูมิเนียม ไทรบอเรต (โจฮาชิโดไลต์) Ca [ AlB O ] ,
- เตตระบอเรต[ B O ] 2−พบในบอแรกซ์ ปราศจากน้ำ Na [ B O ]
- เตตระไฮดรอกซีเตตระบอเรต[ B O (OH) ] 2−พบในบอแรกซ์ "เดคาไฮเดรต" Na [ B O (OH) ] · 8H O
- เตตระบอเรต(6-) [ B O ] 6−พบในลิเธียมเตตระบอเรต(6-) Li [ B O ]
- เพนตาโบเรต[ B O ] −หรือ[ B O ] 2−พบในโซเดียมเพนตาโบเรตNa [ B O ] · 10H O
- ออกตาโบเรต[ B O ] 2−พบในไดโซเดียมออกตาโบเรตNa [ B O ]
- โครงสร้างของไอออนเตตระไฮดรอกซีโบเรต ( [ B(OH) ] − ) ไอออนลบนี้มีรูปทรงโมเลกุลแบบทรงสี่หน้าณ อะตอมของโบรอน
- โครงสร้างของไตรเมอร์ของไอออนเมตาโบเรต ( [ B O ] 3− ) ไอออนลบนี้เป็น โมเลกุล แบบวงแหวนและมีรูปทรงเรขาคณิตแบบระนาบสามเหลี่ยมที่อะตอมของโบรอน อะตอมทั้งเก้าของไอออนลบนี้อยู่บนระนาบเดียวกัน
- โครงสร้างของไอออนเตตระไฮดรอกซีเตตระโบเรต ( [ B O (OH) ] 2− ) ไอออนลบนี้เป็น โมเลกุล ไบไซคลิกแบบมีสะพานเชื่อมประกอบด้วย อะตอม ออกซิเจนที่เชื่อม อะตอม โบรอนซึ่งเชื่อมต่อกับ หมู่ ไฮดรอกซิล ( −OH ) สี่หมู่ หมู่ละหนึ่งหมู่ต่ออะตอมโบรอนหนึ่งอะตอม ไอออนลบนี้มีรูปทรงโมเลกุลแบบทรงสี่หน้า ณ อะตอมโบรอน ที่มีการประสานงานแบบสี่ตำแหน่งสองอะตอม และมีรูปทรงโมเลกุลแบบระนาบสามเหลี่ยม ณ อะตอม โบรอน ที่มีการประสานงานแบบสามตำแหน่ง สอง อะตอม
- โครงสร้างของไอออนเพอร์บอเรต ( [ B O (OH) ] 2− ) แอนไอออนนี้เป็น โมเลกุล แบบวงแหวนที่มีรูปทรงเรขาคณิตโมเลกุลแบบทรงสี่หน้าอยู่ที่อะตอมของโบรอน ประกอบด้วยกลุ่มเพอร์ออกไซด์เชื่อมต่อสองกลุ่ม ( −O−O− ) และกลุ่มไฮดรอกซิลสี่กลุ่ม ( −OH ) ที่ติดอยู่กับอะตอมของโบรอน กลุ่มละสองกลุ่มต่ออะตอมของโบรอน วงแหวนมี โครงสร้าง แบบเก้าอี้[ 4 ]
- โครงสร้างของหน่วยซ้ำของไอออนออกตาโบเรต ( [ B O ] 2− ) ในรูปแบบอัลฟาของไดโซเดียมออกตาโบเรต (α- Na [ B O ] ) [ 5 ]แอนไอออนนี้เป็นแบบวงแหวนและพอลิเมอร์มีรูปทรงโมเลกุลแบบทรงสี่หน้า ณ อะตอมโบรอนที่มีประจุลบ และรูปทรงโมเลกุลแบบระนาบสามเหลี่ยม ณ อะตอมโบรอนที่เป็นกลาง
การตระเตรียม
ใน ปี พ.ศ. 2448 เบอร์เจสและโฮลต์สังเกตว่าการหลอมผสมของบอริกออกไซด์ B₂O₃ และโซเดียมคาร์บอเนตNa₂CO₃ เย็นตัวลงจะได้ผลึกสองมีที่แน่นอน ซึ่งสอดคล้องกับบอแรกซ์ปราศจากน้ำซึ่งเขียนได้ว่าNa₂O · ) และออกบอเรต Na₂B₈O₁₃ ( ซึ่งสามารถเขียน · 4B₂O₃ ) [
โครงสร้าง
แอนไอออนโบเรต (และหมู่ฟังก์ชัน) ประกอบด้วย หน่วยโครงสร้าง ระนาบสามเหลี่ยมBO และ/หรือ หน่วยโครงสร้าง ทรงสี่หน้าBO ที่เชื่อมต่อกันผ่านอะตอมออกซิเจนที่ใช้ร่วมกัน (มุม) หรือคู่ของอะตอม (ขอบ) เป็นกลุ่มที่ใหญ่ขึ้นเพื่อสร้างไอออนต่างๆ เช่น[ B O ] 4− , [ B O ] 7− , [ B O ] 12− , [ B O (OH) ] 2− , [ B O ] 8−เป็นต้น แอนไอออนเหล่านี้อาจมีโครงสร้างเป็นวงแหวนหรือเชิงเส้น และสามารถเกิดพอลิเมอไรเซชันต่อไปเป็นสายโซ่ที่ไม่มีที่สิ้นสุด ชั้น และโครงสร้างสามมิติได้[ 7 ] [ 8 ]อะตอมออกซิเจนปลาย (ที่ไม่ใช้ร่วมกัน) ในแอนไอออนโบเรตอาจถูกปิดด้วยอะตอมไฮโดรเจน ( −OH ) หรืออาจมีประจุลบ ( −O − )
หน่วย BO ระนาบอาจเรียงซ้อนกันในโครงผลึกเพื่อให้มีออร์บิทัลโมเลกุลแบบ π-คอนจู เกต ซึ่งมักส่งผลให้เกิดคุณสมบัติทางแสงที่มีประโยชน์ เช่นการสร้างฮาร์มอนิก ที่แข็งแกร่ง การหักเหสองทิศทางและการส่งผ่าน UV [ 8 ]
แอนไอออนบอเรตพอลิเมอร์ เช่นLiBO อาจมีสายโซ่เชิงเส้นของหน่วยโครงสร้างBO [ 7 ]แอนไอออนอื่นๆ มีวงจร ตัวอย่างเช่นNaBO และKBO มีไอออน[ B 3 6 3− แบบ วงจร [ 9 ]ซึ่งประกอบด้วยวงแหวนหกเหลี่ยมของอะตอมโบรอนและออกซิเจนสลับกัน โดยมีอะตอมออกซิเจนพิเศษหนึ่งอะตอมติดอยู่กับอะตอมโบรอนแต่ละอะตอม
การขยายตัวทางความร้อนของโบเรตผลึกนั้นถูกครอบงำโดยข้อเท็จจริงที่ว่า โพลีเฮดรา BO และBO และกลุ่มแข็งที่ประกอบด้วยโพลีเฮดราเหล่านี้แทบจะไม่เปลี่ยนแปลงโครงสร้างและขนาดเมื่อได้รับความร้อน แต่บางครั้งจะหมุนเหมือนบานพับ ซึ่งส่งผลให้เกิดการขยายตัวทางความร้อนที่ไม่เป็นไปในทิศทางเดียวกันอย่างมาก รวมถึงการขยายตัวเชิงลบเชิงเส้น [ 10 ]
ปฏิกิริยา
สารละลายในน้ำ
ในสารละลายในน้ำกรดบอริกB(OH) สามารถทำหน้าที่เป็นกรด Brønsted ที่อ่อนแอ กล่าว คือ เป็น ผู้ให้ โปรตอนโดยมีp K ~ 9อย่างไรก็ตาม มักจะทำหน้าที่เป็นกรด Lewisโดยรับอิเล็กตรอนคู่หนึ่งจากไอออนไฮดรอกไซด์ ที่เกิดจาก การแตกตัวของน้ำเอง: [ 11 ]
ปฏิกิริยานี้เกิดขึ้นเร็วมาก โดยมีเวลาลักษณะเฉพาะน้อยกว่า 10 μs [ 13 ] ออกโซแอนไอออนของโบรอนพอลิเมอร์จะเกิดขึ้นในสารละลายกรดบอริกในน้ำที่pH 7–10 หากความเข้มข้นของโบรอนสูงกว่าประมาณ 0.025 mol/L ไอออนที่รู้จักกันดีที่สุดคือไอออนเตตระบอเรต[ B O ] 2−ซึ่งพบในแร่บอแรกซ์:
แอนไอออนอื่นๆ ที่สังเกตพบในสารละลายคือไตรโบเรต(1−) และเพนตาโบเรต(1−) ซึ่งอยู่ในสมดุลกับกรดบอริกและเตตระไฮดรอกซีโบเรตตามปฏิกิริยารวมต่อไปนี้: [ 13 ]
- 2 B(OH) + [ B(OH) ] − ⇌ [ B O (OH) ] − + 3 H O (เร็ว, p K = −1.92)
- 4 B(OH) + [ B(OH) ] − ⇌ [ B O (OH) ] − + 6 H O (ช้า, p K = −2.05)
ใน ช่วง pH 6.8 ถึง 8.0 เกลืออัลคาไลใดๆ ของแอนไอออน "บอริกออกไซด์" ที่มีสูตรทั่วไป[ B O (OH) ](( q − )โดยที่ 3 x + q = 2 y + zจะเข้าสู่สมดุลในสารละลายในที่สุดเป็นส่วนผสมของB(OH) , [ B(OH) ] − , [ B O (OH) 4 − และ [ B 5 6 OH) ] − [ 13 ]
เช่นเดียวกับบอเรตเชิงซ้อนที่กล่าวถึงข้างต้น ไอออนเหล่านี้มีฤทธิ์เป็นกรดมากกว่ากรดบอริก ส่งผลให้ค่า pH ของสารละลายโพลีบอเรตเข้มข้นจะเพิ่มขึ้นมากกว่าที่คาดไว้เมื่อเจือจางด้วยน้ำ
เกลือบอเรต
มีการค้นพบโบเรตของโลหะหลายชนิด ซึ่งสามารถได้มาจากการนำกรดบอริกหรือโบรอนออกไซด์มาทำปฏิกิริยากับโลหะออกไซด์
เกลือแอนไอออนผสม
สารเคมีบางชนิดมีแอนไอออนอื่นนอกเหนือจากบอเรต ได้แก่บอเรตคลอไรด์บอเรตคาร์บอเนตบอเรตไนเตรตบอเรตซัลเฟตและบอเรตฟอสเฟต
ออกซิแอนไอออนเชิงซ้อนที่มีโบรอน
สามารถสร้างแอนไอออนที่ซับซ้อนยิ่งขึ้นได้โดยการควบแน่นรูปสามเหลี่ยมหรือทรงสี่หน้าของโบเรตกับออกซิแอนไอออน อื่นๆ เพื่อให้ได้สารต่างๆ เช่นโบโรซัลเฟตโบโรซีลีเนต โบโรเทลลูเร ต โบ โรแอนติโมเนตโบโรฟอสเฟตหรือโบโรซีลีไนต์
แก้วโบโรซิลิเกตหรือที่รู้จักกันในชื่อไพเร็กซ์สามารถมองได้ว่าเป็นซิลิเกตที่หน่วย [SiO ] 4− บาง ส่วนถูกแทนที่ด้วยศูนย์กลาง [BO ] 5−พร้อมกับแคตไอออนเพิ่มเติมเพื่อชดเชยความแตกต่างในสถานะวาเลนซ์ของ Si(IV) และ B(III) เนื่องจากการแทนที่นี้ทำให้เกิดความไม่สมบูรณ์ วัสดุจึงตกผลึกได้ช้า มันก่อตัวเป็นแก้วที่มีสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน ต่ำ จึงทนต่อการแตกร้าวเมื่อได้รับความร้อน ต่างจากแก้วโซดา
การใช้งาน

สามารถใช้ ลิเธียมเมตาบอเรตลิเธียมเตตระบอเรต หรือส่วนผสมของทั้งสองชนิด เพื่อเตรียมตัวอย่างบอเรตฟิวชันสำหรับการวิเคราะห์ด้วยXRF , AAS , ICP-OESและICP-MSบอเรตฟิวชันและสเปกโทรเมตรีการเรืองแสงเอกซ์เรย์แบบกระจายพลังงานด้วยการกระตุ้นแบบโพลาไรซ์ถูกนำมาใช้ในการวิเคราะห์ดินที่ปนเปื้อน[ 14 ]
ไดโซเดียมออกตาโบเรตเตตระไฮเดรต · ( มักย่อว่า ) ใช้เป็น สาร เชื้อรา และสารกันเสียสำหรับไม้ส่วนซิงค์โบเรตใช้เป็นสารหน่วงไฟ
บอเรตบางชนิดที่มีแอนไอออนขนาดใหญ่และแคตไอออนหลายตัว เช่นK Al B O และCs Zn B O ได้รับการพิจารณาสำหรับการใช้งานใน ด้านทัศนศาสตร์แบบไม่ เชิงเส้น[ 8 ]
เอสเทอร์บอเรต
เอสเทอร์บอเรตเป็นสารประกอบอินทรีย์ที่สามารถเตรียมได้อย่างสะดวกโดย ปฏิกิริยาควบแน่น แบบสโตอิคิโอเมตริกของกรดบอริกกับแอลกอฮอล์ (หรืออะนาล็อกของแชลโคเจน ) [ 15 ]
ฟิล์มบาง
ฟิล์มบางของโลหะบอเรตได้รับการปลูกโดยใช้เทคนิคต่างๆ รวมถึงเอพิแทก ซีเฟสของเหลว (เช่น FeBO , [ 16 ] β-BaB O [ 17 ] ) การระเหยด้วยลำแสงอิเล็กตรอน (เช่น CrBO , [ 18 ] β-BaB O [ 19 ] ) การตกตะกอนด้วยเลเซอร์แบบพัลส์ (เช่น β-BaB O , [ 20 ] Eu(BO ) [ 21 ] ) และการตกตะกอนชั้นอะตอม (ALD) การเติบโตโดย ALD สำเร็จโดยใช้สารตั้งต้นที่ประกอบด้วย ลิแกน ด์ไตรส์(ไพราโซลิล)บอ เรตและโอโซนหรือน้ำเป็นตัวออกซิไดซ์ เพื่อตกตะกอน ฟิล์มCaB O , [ 22 ] SrB O , [ 23 ] BaB O , [ 24 ] Mn (BO ) , [ 25 ]และ CoB O [ 25 ]
สรีรวิทยา
แอนไอออนบอเรตส่วนใหญ่พบในรูปของกรดที่ไม่แตกตัวในสารละลายในน้ำที่ค่า pH ทางสรีรวิทยา ไม่มีการเผาผลาญเพิ่มเติมเกิดขึ้นในสัตว์หรือพืช ในสัตว์ กรดบอริก/เกลือบอเรตจะถูกดูดซึมอย่างสมบูรณ์หลังจากการรับประทานทางปาก การดูดซึมเกิดขึ้นผ่านการสูดดม แม้ว่าจะไม่มีข้อมูลเชิงปริมาณ ข้อมูลที่มีอยู่อย่างจำกัดบ่งชี้ว่ากรดบอริก/เกลือบอริกไม่ถูกดูดซึมผ่านผิวหนังที่สมบูรณ์ในปริมาณมาก แม้ว่าการดูดซึมจะเกิดขึ้นผ่านผิวหนังที่ถลอกอย่างรุนแรงก็ตาม มันกระจายไปทั่วร่างกาย ไม่คงอยู่ในเนื้อเยื่อยกเว้นกระดูก และถูกขับออกทางปัสสาวะอย่างรวดเร็ว[ 26 ]
ดูเพิ่มเติม
ลิงก์ภายนอก
- ซูอาไนต์ที่เว็บมิเนอรัล
- โจฮาชิโดไลต์ที่เว็บมิเนอรัล
- สารกันเชื้อราสำหรับไม้ที่ไม่ใช่ CCA: คู่มือแหล่งข้อมูลที่คัดสรรแล้ว - ศูนย์ข้อมูลสารกำจัดศัตรูพืชแห่งชาติ(เก็บถาวรเมื่อ 31 ตุลาคม 2550 ที่Wayback Machine)