Natriumtetraborat ist eine chemische Verbindung des Natriums aus der Gruppe der Borate.

Vorkommen

Natriumtetraborat kommt natürlich in Form der Minerale Borax (Decahydrat), Tincalconit (Pentahydrat) und Kernit (Tetrahydrat) vor.^[11] Es kommt auch als Bestandteil von Salzsolen (z. B. im Searles-See in Kalifornien) vor.^[1]

Gewinnung und Darstellung

Natriumtetraborat-Anhydrat kann durch Entwässerung der Hydrate in zwei Schritten (Calcinieren und anschließendes Schmelzen) gewonnen werden. Schnelles Abkühlen ergibt ein amorphes Produkt, beim langsamen Abkühlen entsteht die α-Form (rhombische Kristalle). ^[1]

Eigenschaften

Natriumtetraborat ist ein farbloser geruchloser Feststoff, der wenig löslich in Wasser ist. Er zersetzt sich bei Erhitzung über 1575 °C, wobei sich Boroxid und Natriumoxid bilden.^[3] Das Decahydrat gibt bei 75 °C Kristallwasser ab^[5] und löst sich bei raschem Erhitzen im eigenen Kristallwasser auf. Bei langsamem Erhitzen verliert es einen Teil seines Kristallwassers und bildet ein Pentahydrat. Bei etwa 400 °C spaltet diese weiteres Kristallwasser ab und man erhält wasserfreies Natriumtetraborat.^[12] Bei der Entwässerung können insgesamt zehn mol Wasser abgespalten werden. Acht stammen aus dem Kristallwasser, zwei aus dem [B₄O₅(OH)₄]²⁻-Anion. Dieses Anion kennt man erst seit Aufklärung der Kristallstruktur Mitte des 20. Jahrhunderts.^[13] Erhitzt man dieses wiederum weiter, schmilzt es ab 742 °C zu einer glasartigen Schmelze.

In dieser Schmelze lösen sich zahlreiche Metalloxide unter der Bildung charakteristischer Färbungen und bilden nach dem Abkühlen eine glasige Perle (Boraxperle). Mineralsäuren setzen Borsäure aus Natriumtetraborat frei.^[12] Das Tetrahydrat kann durch Erwärmen eines Gemisches aus gleichen Teilen von Natriumtetraborat-Pentahydrats und Natriumtetraborat-Decahydrat auf 120 °C gewonnen werden.^[14] Das Anhydrat hat eine trikline Kristallstruktur mit der Raumgruppe P1 (Raumgruppen-Nr. 2)Vorlage:Raumgruppe/2, das Pentahydrat eine trigonale Kristallstruktur mit der Raumgruppe R3 (Raumgruppen-Nr. 146)Vorlage:Raumgruppe/146 und das Decahydrat eine monokline Kristallstruktur mit der Raumgruppe C2/c (Raumgruppen-Nr. 15)Vorlage:Raumgruppe/15.^[4]

Beim Lösen in Wasser bildet sich jeweils Borsäure.^[15]

${\displaystyle \mathrm {Na_{2}B_{4}O_{7}+7\ H_{2}O\longrightarrow 2\ NaB(OH)_{4}+2\ B(OH)_{3}} }$

${\displaystyle \mathrm {Na_{2}B_{4}O_{7}\cdot 5H_{2}O+2\ H_{2}O\longrightarrow 2\ NaB(OH)_{4}+2\ B(OH)_{3}} }$

Verwendung

Natriumtetraborat wird als Flussmittel beim Hartlöten und als Holzschutzmittel gegen Pilz- und Insektenbefall eingesetzt. Es ist in Seifen und Pudern gegen fettige Haut, Bleichcremes und verschiedenen Hautpflegemitteln enthalten. Es wird zur Herstellung von Gläsern, Glasfaserisolierungen, Glasfasermatten, Emaille, Borsäure und Natriumperborat verwendet. Ferner für Glasuren, zum Steifen von Geweben und als Flammschutzausrüstung von Holz und Textilien eingesetzt.^[3]

Toxikologie

Natriumtetraborat wird aufgrund seiner Reproduktionstoxizität seit Juni 2010 als Substance of Very High Concern eingestuft.

1. ↑ ^{a b c} Franz v Bruchhausen, Siegfried Ebel, Eberhard Hackenthal, Ulrike Holzgrabe: Hagers Handbuch der Pharmazeutischen Praxis: Folgeband 5: Stoffe L-Z. Springer-Verlag, 2013, ISBN 978-3-642-58388-9, S. 299 (books.google.de). 
2. ↑ SVHC Disodium tetraborate, anhydrous EC number: 215-540-4 CAS number: 1330-43-4, (anhydrous) 12179-04-3, (pentahydrate) 1303-96-4, (decahydrate) MEMBER STATE COMMITTEE DRAFT SUPPORT DOCUMENT FOR IDENTIFICATION OF DISODIUM TETRABORATE, ANHYDROUS AS A SUBSTANCE OF VERY HIGH CONCERN BECAUSE OF ITS CMR PROPERTIES, Adopted on 9 June 2010, ECHA.
3. ↑ ^{a b c d e f g h i j k l} Eintrag zu Natriumtetraborat in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 18. Februar 2017 (JavaScript erforderlich).
4. ↑ ^{a b} Jean de Ans, Ellen Lax: Taschenbuch für Chemiker Und Physiker: Band 3: Elemente, Anorganische … Springer DE, 1998, ISBN 3-540-60035-3, S. 602 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche). 
5. ↑ ^{a b c} Datenblatt di-Natriumtetraborat-Decahydrat (PDF) bei Merck, abgerufen am 27. November 2012.
6. ↑ ^{a b c} Datenblatt di-Natriumtetraborat (PDF) bei Merck, abgerufen am 27. November 2012.
7. ↑ Eintrag zu Disodium tetraborate, anhydrous im Classification and Labelling Inventory der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA), abgerufen am 1. August 2016. Hersteller bzw. Inverkehrbringer können die harmonisierte Einstufung und Kennzeichnung erweitern.
8. ↑ Eintrag zu CAS-Nr. 1330-43-4 in der SVHC-Liste der Europäischen Chemikalienagentur, abgerufen am 18. Oktober 2015.
9. ↑ Schweizerische Unfallversicherungsanstalt (SUVA): Grenzwerte am Arbeitsplatz 2015 – MAK-Werte, BAT-Werte, Grenzwerte für physikalische Einwirkungen, abgerufen am 2. November 2015.
10. ↑ David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet-Version: 2010), CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL, Standard Thermodynamic Properties of Chemical Substances, S. 5-6.
11. ↑ mindat.org: Search Minerals By Chemistry
12. ↑ ^{a b} Seilnacht: Borax
13. ↑ N. Morimoto, Mineral J. (Sapporo) 2 (1956) 1. Chem. Abstr. 52 (1958) 12687
14. ↑ Brauer, Georg - Handbuch der präparativen anorganischen Chemie, 2. Band, Seite 809, ISBN 3-432-87813-3
15. ↑ europa.eu: Annex XV Dossier von Dinatriumtetraborat, wasserfrei (PDF; 363 kB)