四硼酸钠(Sodium Tetraborate),俗称硼砂,化学式为Na2B4O7,常见结晶形式为十水合四硼酸钠(Na2B4O7.10H2O),是一种重要的含硼矿物及硼化合物。
一、四硼酸钠的性质
(一)物理性质
外观:纯净的四硼酸钠可形成透明晶体,工业级产品多为白色结晶或玻璃体,无臭、味咸,质地较脆易粉碎。
密度与熔点:存在两种晶型,α-斜方晶体相对密度为2.28,熔点742.5℃;β-斜方晶体相对密度为2.75,熔点664℃,日常应用中以α-型更为常见。
溶解性与吸湿性:吸湿性较强,易吸收空气中的水分发生潮解,也容易风化失去结晶水;易溶于水和甘油,水溶液呈弱碱性,慢慢溶于甲醇可形成浓度为13%~16%的溶液,不溶于乙醇。
光学特性:透明晶体具有良好的光学透明度,可用于制备光学相关产品。
(二)化学性质
稳定性:常温下不易被氧化或还原,可稳定储存;若遵照规格使用和储存,不会发生分解,无已知危险反应,但需避免接触强酸和过量水分。
水解反应:溶于水后会逐步水解生成硼酸和氢氧根离子,因此其水溶液呈弱碱性,这也是其具备缓冲、清洁等功能的重要原因,与硼酸在部分应用场景中可相互替代,但碱性更强。
热分解:十水合四硼酸钠加热至一定温度(750℃以上)会发生脱水反应,失去结晶水生成无水四硼酸钠(Na2B4O7.10H2O=Na2B4O7+10H2O)。
络合反应:可与多种金属离子形成络合物,具备一定的掩蔽作用,在分析化学中有相关应用。
(三)安全与毒性性质
毒性数据:成人中毒剂量约为5-15克,致死量约为15-20克,婴幼儿对其更为敏感,毒性阈值远低于成人;长期接触或摄入会影响消化系统、神经系统和生殖系统,生产环境中接触还可能引发结膜炎、喉炎、皮炎甚至脱发等问题。
侵入途径:主要通过食入、吸入和皮肤接触侵入人体,误服后会出现恶心、呕吐、腹泻等胃肠道刺激症状,严重时可导致脱水、休克、昏迷或急性肾功能衰竭;吸入会损伤鼻、喉、肺部,皮肤长期接触可能引发皮疹。
环境影响:高浓度硼对植物有毒,若未妥善处理,其废水会对水体造成轻微危害,需避免大量排入环境。