بوراکس چیست ؟ کاربردها و روش تولید انواع بوراکس

بوراکس چیست ؟

اسید بوریک که با اسم ‌های علمی و شیمیایی دیگری مانند سدیم تترابورات، دی‌سدیم تترابورات یا سدیم بورات نیز معروف می باشد، یک ترکیب معدنی طبیعی و پرکاربرد است. فرمول شیمیایی رایج آن به صورت Na₂B₄O₇.10H₂O (دکاهیدرات) نوشته می‌شود، هرچند که ساختار دقیق‌تر آن Na₂[B₄O₅(OH)₄].8H₂O است. این ماده به شکل پودر یا کریستال‌های سفید یا بی‌رنگ، نرم و بدون بو ظاهر می‌شود و به راحتی در آب انحلال پذیر است و محلول قلیایی ملایمی با pH بین محدوده ۹٫۲ تا ۹٫۵ ایجاد می‌کند.

بوراکس از زمان های بسیار دور معروف و کاربردی بوده است. در گذشته از معادن اطراف تبت و مناطق خشک آسیا استخراج می شد و با نام «تینکال» به اروپا انتقال پیدا می کرد. امروزه عمده تولید جهانی و خرید بوراکس در ترکیه (به ویژه ذخایر کیرکا) و ایالات متحده آمریکا (معادن کالیفرنیا مانند منطقه بورون) انجام می‌شود. این دو کشور بخش عمده عرضه جهانی بورات‌ها را در دست دارند.

انواع بوراکس

بوراکس بر اساس میزان آب تبلور به چند شکل اصلی تقسیم می‌شود:

• بوراکس دکاهیدرات (Na₂B₄O₇.10H₂O): رایج‌ترین فرم تجاری و خانگی با جرم مولی حدود ۳۸۱٫۳۷ گرم بر مول و حاوی اکسید بور (B₂O₃) حدود ۳۶٫۵ درصد است. چگالی آن حدود ۱٫۷۳ گرم بر سانتی‌متر مکعب است.
• بوراکس پنتاهیدرات (Na₂B₄O₇.5H₂O): غلیظ‌تر با محتوای B₂O₃ بالاتر (حدود ۴۷٫۸ درصد) و جرم مولی کمتر  می باشد. این نوع در کاربردهای صنعتی ترجیح داده می‌شود چون حمل‌ونقل و ذخیره‌سازی آن اقتصادی‌تر است.
• بوراکس بی‌آب یا انیدروس (Na₂B₄O₇): بدون آب متبلور شده، با جرم مولی حدود ۲۰۱٫۲۲ گرم بر مول و نقطه ذوب حدود ۷۴۳ درجه سانتی‌گراد. عمدتاً در تولید شیشه و سرامیک کاربرد دارد.

گریدهای آزمایشگاهی و صنعتی نیز موجود است که خلوص و اندازه ذرات متفاوتی دارند.

روش تولید بوراکس

تولید بوراکس به صورت عمده از استخراج معادن انجام می‌شود. ابتدا بورات از سنگ‌های معدنی مانند تینکال (بوراکس طبیعی)، کرنیت و اولکسیت استخراج می شود، سپس بورات استخراج شده خرد و در آب داغ حل می‌شود. محلول به دست آمده فیلتر شده تا ناخالصی‌ها (مانند رس و خاک) حذف شوند، سپس با سرد کردن تحت کنترل، کریستال‌های بوراکس تشکیل می‌گردد. کریستال‌ها ابتدا سانتریفیوژ و سپس خشک می‌شوند تا محصول نهایی به دست آید.

تولید مصنوعی نیز امکان‌پذیر است، اما به دلیل فراوانی منابع طبیعی کمتر انجام می شود. در برخی فرآیندها، مواد معدنی دیگری مانند کلمانیت با کربنات سدیم واکنش داده می‌شوند تا بوراکس به دست آید.

خواص فیزیکی و شیمیایی

بوراکس در دما های متفاوت در آب محلول است (حدود ۳۱ تا ۵۰ گرم در لیتر در دمای ۲۰ درجه سانتی‌گراد بسته به نوع هیدرات آن) و در الکل تقریباً نامحلول است. هنگام گرم شدن، آب تبلور خود را از دست می‌دهد و در نهایت به شیشه بورات تبدیل می‌شود. محلول آن خاصیت بافری دارد و می‌تواند pH را در محدوده قلیایی پایدار نگه دارد. همچنین به عنوان فلاکس (کمک‌ذوب) عمل می‌کند و نقطه ذوب بسیاری از اکسیدهای فلزی را می کاهد.

از نظر زیست‌محیطی، بور عنصری اساسی برای رشد گیاهان است، اما غلظت بالای آن می‌تواند برای برخی گیاهان سمی باشد. بوراکس در دوزهای معمول خانگی سمیت پایینی دارد، اما مانند هر ماده شیمیایی باید با احتیاط مورد استفاده قرار گیرد.

آب بوراکس و پودر بوراکس

بوراکس دو نوع خشک و آب‌دار دارد. از جمله انواع آب‌دار آن می‌توان به پنتا، هیدرات و دکا هیدرات اشاره کرد. نوع آب‌دار بوراکس دمای بالایی را می‌تواند تحمل کند به همین دلیل بیشتر از بوراکس خشک مورد استفاده قرار می‌گیرد. بوراکس‌ها به طور کلی برای محیط زیست هیچگونه ضرر و زیانی ندارند و با وجود اینکه یک ماده معدنی به شمار می‌رود از طریق پوست جذب بدن نمی‌شود و هیچگونه آسیبی به بدن نمی‌رساند.
امروزه بوراکس در دو گرید آزمایشگاهی و صنعتی ارائه شده است.

روش تولید بوراکس

بوراکس به طور طبیعی در سنگ‌های معدنی وجود دارد و از آن استخراج می‌شود، اما تولید بوراکس به روش مصنوعی تنکار یا تینکال نام دارد.

بوراکس به عنوان یک ماده بی‌خطر و سبز به بازار عرضه شده است و به دلیل معدنی بودنش در ترکیب شیمیایی بوراکس سدیم تترابورات وجود دارد. سدیم تترابورات از لحاظ ساختاری و خواص شباهت بسیاری به اسید بوریک دارد. تنها یک تفاوت بین این دو ماده شیمیایی وجود دارد این است که؛ سدیم تترابورات به هیچ عنوان سمی و خطرناک نیست در صورتی که بوریک اسید یک ماده سمی بوده و در ساخت انواع آفت‌کش‌ها و مواد سمی از آن استفاده می‌کنند.
در حین استفاده از بوراکس هم همانند سایر مواد شیمیایی، بهتر است نکات ایمنی را رعایت کنید. پس بهتر است از تماس این ماده با پوست دست و چشم جلوگیری کنید.

کاربردهای بوراکس

از بوراکس در صنعت کشاورزی به عنوان یک کود بسیار قوی استفاده می‌کنند، استفاده از بوراکس خشک یا آبدار باعث افزایش رشد نهال شده و با جذب رطوبت اضافی از پوسیدگی میوه و شکوفه‌ها جلوگیری می‌کند.

بوراکس خاصیت پاک‌کنندگی و ضدعفونی‌کنندگی بسیار بالایی دارد، به همین منظور در تهیه و ساخت انواع شوینده‌های خانگی و صنعتی از آن استفاده می‎شود.

از بوراکس برای تهیه سم حشرات نیز استفاده می‎شود با وجود اینکه بوراکس یک ماده سمی نیست اما اگر با مواد دیگری ترکیب شود قدرت و اثرگذاری سم را افزایش می‌دهد.

از دیگر کاربردهای بوراکس می‌توان به استفاده در صنعت کاشی و سرامیک، استفاده در ساخت لعاب، قابل استفاده در ساخت الیاف سلولزی و…..

بوراکس به دلیل خواص متفاوتش در صنایع گوناگون استفاده می‌شود:

۱. صنعت شوینده و پاک‌کننده‌ها

بوراکس به عنوان تقویت‌کننده لباسشویی، نرم‌کننده آب و پاک‌کننده لکه‌های اسیدی (مانند قهوه، گوجه‌فرنگی و خردل) عمل می‌کند. خاصیت قلیایی آن به تجزیه چربی‌ها و آلودگی‌ها کمک کرده و از تشکیل رسوب کلسیم و منیزیم جلوگیری می‌کند. در پودرهای لباسشویی، مایعات ظرفشویی و تمیزکننده‌های خانگی به کار می‌رود.

۲. صنعت شیشه،سرامیک و لعاب

بیش از نیمی از مصرف جهانی بورات‌ها مربوط به این بخش است. افزودن بوراکس نقطه ذوب سیلیس را کاهش می‌دهد، مقاومت حرارتی و شیمیایی شیشه را افزایش می‌دهد و ضریب انبساط حرارتی را کم می‌کند. شیشه‌های بوروسیلیکاتی (مانند پیرکس) و عایق فایبرگلاس از کاربردهای مهم این ماده هستند. در لعاب کاشی، سرامیک و میناکاری نیز برای ایجاد سطح صاف و پایدار استفاده می‌شود.

۳. کشاورزی

بور عنصر ضروری برای گیاهان است و کمبود آن باعث اختلال در رشد و باروری آن ها می‌شود. بوراکس به عنوان کود میکروالمنت برای افزایش رشد نهال، بهبود کیفیت میوه و جلوگیری از پوسیدگی در برخی محصولات به کار می‌رود. البته مصرف بیش از حد آن مضر است.

۴. متالورژی و جوشکاری

به عنوان فلاکس در جوشکاری و لحیم‌کاری مورد استفاده قرار می گیرد، اکسیدهای فلزی را در خود حل کرده و سطح تمیزی ایجاد می‌کند. در ذوب فلزات نیز کاربردی می باشد.

۵. کنترل آفات و ضدعفونی

بوراکس خاصیت حشره‌کشی و قارچ‌کشی دارد و در فرمولاسیون‌های از بین برنده سوسک، مورچه و بید استفاده می‌شود. همچنین در محافظت از چوب در برابر قارچ و در برخی مواد ضدحریق به کار می‌رود. برخلاف اسید بوریک که سمیت بیشتری دارد، بوراکس در دوزهای کنترل‌شده ایمن‌تر به حساب می آید، اما همچنان باید با احتیاط مصرف شود.

۶. صنایع آرایشی،بهداشتی و سایر کاربردها

در برخی کرم‌ها، لوسیون‌ها، شامپوها، نمک‌های حمام و محصولات مراقبت پوست به عنوان امولسیفایر یا تنظیم‌کننده pH استفاده می‌شود. با این حال، ممکن است در افراد حساس باعث ایجاد تحریک پوستی شود. این ماده کاربردهای دیگری را نیز شامل می شود مانند ساخت اسلایم (واکنش با چسب PVA)، بافرهای آزمایشگاهی، سفیدکننده‌های دندان و حتی برخی مواد نگهدارنده های مواد غذایی (که امروزه در بسیاری کشورها محدود یا ممنوع است).

ایمنی و نکات احتیاطی

اگرچه بوراکس اغلب به عنوان ماده طبیعی و سبز معرفی می‌شود، اما این به معنای کاملا بی‌خطر بودن آن نیست. سمیت حاد آن پایین می باشد (LD50 حدود ۲٫۶۶ گرم بر کیلوگرم در موش)، اما بلع مقادیر زیاد می‌تواند باعث تهوع، استفراغ، اسهال و در موارد شدید آسیب به کلیه‌ها شود. تماس طولانی‌مدت با پوست ممکن است باعث تحریک، قرمزی یا درماتیت شود و گرد و غبار ناشی از آن می‌تواند مجاری تنفسی را تحریک کند. در اتحادیه اروپا تماس با این ماده در دوران بارداری توصیه نمی‌شود.

توصیه‌های ایمنی:

• از دستکش، عینک و ماسک در هنگام کار با مقادیر زیادی از این ماده استفاده کنید.
• از بلع، استنشاق گرد و غبار و تماس با چشم جدا خودداری کنید.
• دور از دسترس کودکان و حیوانات خانگی نگهداری شود (به ویژه چون ظاهر آن شبیه پودرهای خوراکی است).
• در صورت تماس، آن قسمت را با آب فراوان بشویید و در صورت بلع به پزشک مراجعه کنید.

بوراکس ماده‌ای ارزشمند با کاربردهای گسترده صنعتی و خانگی است که از منابع طبیعی استخراج و پس از تصفیه به بازار ارایه می‌شود. شناخت دقیق خواص، انواع و محدودیت‌های ایمنی آن به استفاده مؤثر و بهتر از این ترکیب کمک می‌کند. در خرید و مصرف، همیشه به گرید و نوع مناسب از این محصول و دستورالعمل‌های ایمنی توجه کنید.