Natriumtetrahydroxiborat
|
|
| Namn | |
|---|---|
| Andra namn Natriumtetrahydroxiboranuidnatriumtetrahydroxidoborat (1−) |
|
| Identifierare | |
|
3D-modell ( JSmol )
|
|
| ChemSpider | |
|
PubChem CID
|
|
|
|
|
|
| Egenskaper | |
| NaH4BO4 _ _ _ | |
| Densitet |
1,903 g/cm 3 (monoklinisk), 2,029 g/cm 3 (ortorombisk) |
|
Om inte annat anges ges data för material i standardtillstånd (vid 25 °C [77 °F], 100 kPa).
|
|
Natriumtetrahydroxiborat är ett salt (jonisk förening) med kemisk formel NaH 4 BO 4 eller Na + [B(OH) 4 ] − . Det är en av flera natriumborater . Vid rumstemperatur är det ett färglöst transparent kristallint fast ämne.
Grundämnesförhållandet motsvarar oxidblandningen Na 2 O·B 2 O 3 · 4H 2 O , men strukturen hos den fasta substansen är helt annorlunda än den som föreslås av denna formel.
Strukturera
Natriumtetrahydroxiborat har kristalliserats från vattenlösningar i två vattenfria former. Båda innehåller den tetraedriska tetrahydroxiboratanjonen , som bildas av (orto ) borsyra H 2 BO 3 i vattenlösningar genom att binda en hydroxidanjon HO − istället för förlust av en proton H + . Dessa anjoner ligger i lager vinkelrätt mot (010)-planet och bildar ett tredimensionellt gitter som hålls samman av vätebindningar mellan väteatomerna i varje anjon och syreatomerna i intilliggande anjoner.
Monoklinisk form
Den första formen, som beskrevs 1993, kristalliseras i det monokliniska kristallsystemet med symmetrigruppen P 2 1 / a och parametrarna a = 588,6 pm , b = 1056,6 pm, c = 614,6 pm, β = 111,6 ° = , formler per cell Z cellvolym V = 0,3554 nm3 .
I den monokliniska formen har tetrahydroxiboratanjonerna inom varje anjonskikt alternerande orienteringar, relaterade till central inversion. Tre av syreatomerna i varje anjon ligger högst 4,2 pm från ett (010) plan, och den fjärde är cirka 270 pm från det planet. Natriumkatjonerna ligger ungefär på samma anjonlager, 34 pm bort från lagrets mittplan . Varje natriumjon är omgiven av fem syreatomer i ett ungefärligt kvadratiskt pyramidiskt arrangemang, på avstånd av 233 till 239 pm, med ett sjätte syre vid 313 pm. Dessa sex syrgaser tillhör fyra anjoner.
Ortorhombisk form
Den andra formen, som beskrevs 2009, kristalliseras i det ortorhombiska kristallsystemet med grupp P 2 1 2 1 2 1 och cellparametrarna a = 532,3 pm, b = 949,6 pm och c = 659,6 pm, Z = 4, volym V = 0,3334 nm 3
I denna version har alla anjoner inuti varje (010) anjonlager en av de fyra B−O -bindningarna orienterade i samma riktning, ungefär parallellt med (100)-axeln, motsatt den för anjonerna i de intilliggande lagren. Tre syreatomer av varje anjon ligger högst 4 pm bort från deras medelplan (100). Anjonerna bildar kolonner parallella med (100)-riktningen, med varje kolumn roterad 180 grader runt den axeln i förhållande till de intilliggande. Lageravståndet är 224 pm.
Natriumatomerna är placerade i lager halvvägs mellan anjonlagren. Varje natriumjon omges av fem syreatomer, i ett fyrkantigt pyramidarrangemang, på avstånd mellan 233 och 239 pm. Syreatomerna vid basen förskjuts högst 4 pm från sitt medelplan, natriumatomen förskjuts från det med 30 pm, och det femte syret är 270 pm från det.
Syntes och egenskaper
Den monokliniska formen har kristalliserats genom att blanda natriumhydroxid NaOH 14,5 % (vikt), borsyra H 3 BO 3 9,0 %, kalciumhydroxid Ca(OH) 2 10,7 % och vatten 65,8 % och låt stå länge vid 293 K.
Den ortorombiska formen har kristalliserats, som tunna nålar, från en lösning av natriumhydroxid och borsyra vid pH 12 (vilket innebar ett molförhållande mellan bor och natrium på 3:2 i lösningen), och lämnats för att avdunsta vid rumstemperatur.
Utgångslösningen för evaporativ kristallisation kan också - NaB02-4H2O . från framställas natriummetaborat tetrahydrat
Det fasta ämnet är ganska stabilt men reagerar långsamt med koldioxid CO 2 från luft.
Kristalliseringsprocessen har studerats genom Raman-spektroskopi av droppar av lösning i nanometerstorlek när vattnet avdunstar i luft.
Natriumtetrahydroxiborat är slutprodukten av hydrolysen av natriumborhydrid NaBH 4 vid 45–65 °C , genom bildning av neutral boran BH 3 och sedan borsyra B(OH) 3 .
- ^ a b c d e f Laszlo J. Csetenyi, Fredrik P. Glasser och R. Alan Howie (1993): "Struktur av natriumtetrahydroxiborat". Acta Crystallographica Section C , volym C49, sid 1039-1041. doi : 10.1107/S0108270193000058
- ^ a b c d e f g h i j A. E. Lapshin, EF Medvedev, IG Polyakova & Yu. F. Shepelev (2009): "Syntes och kristallstruktur av en ny modifiering av natriumtetrahydroxiborat NaB(OH)4". Glasfysik och kemi , volym 35, sid 308–312. doi : 10.1134/S1087659609030110
- ^ a b Fayan Zhu, Wenqian Zhang, Hongyan Liu, Xiufang Wang, Yongquan Zhou, Chunhui Fang, Yunhong Zhang (2020): "Mikro-Raman och densitetsfunktionella teorianalyser av jonpar i koncentrerade natriumtetrahydroxiboratdroppar". Spectrochimica Acta del A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy , volym 224, artikel 117308. doi : 10.1016/j.saa.2019.117308
- ^ André Gonçalves, Pedro Castro, Augusto Q. Novais, Carmen M. Rangel och Henrique Matos (2008): "Modellering av katalytisk vätegenerering från natriumborohydrid". Computer Aided Chemical Engineering , volym 25, sid 757-762. doi : 10.1016/S1570-7946(08)80132-0