Borax

Der Titel dieses Artikels ist mehrdeutig. Eine Beschreibung der US-amerikanischen Reaktorexperimente befindet sich unter BORAX-Experimente.
Borax
Borax - Kramer Borate deposit, Boron, Kern Co, California, USA.jpg
Borax-Kristalle aus Kalifornien
Chemische Formel

Na2[B4O5(OH)4] · 8 H2O[1]

Mineralklasse Borate (früher: Carbonate, Nitrate und Borate)
6.DA.10 (8. Auflage: V/H.10) nach Strunz
26.04.01.01 nach Dana
Kristallsystem monoklin
Kristallklasse; Symbol nach Hermann-Mauguin monoklin-prismatisch; 2/m[2]
Raumgruppe (Raumgruppen-Nr.) C2/c (Raumgruppen-Nr. 15)
Farbe farblos, weiß, grau, gelb, grün
Strichfarbe weiß
Mohshärte 2 bis 2,5
Dichte (g/cm3) 1,7 bis 1,72[2]
Glanz Glasglanz bis matt
Transparenz durchsichtig bis undurchsichtig
Bruch muschelig
Spaltbarkeit vollkommen
Habitus kurze, prismatische oder tafelige Kristalle, säulige, erdige, körnige, massige Aggregate
Kristalloptik
Brechungsindex nα = 1,447 nβ = 1,469 nγ = 1,472[3]
Doppelbrechung
(optischer Charakter)
δ = 0,025[3] ; zweiachsig negativ
Optischer Achsenwinkel 2V = 39° bis 40° (gemessen), 32° bis 40° (berechnet)[3]
Pleochroismus farblos[2]
Weitere Eigenschaften
Schmelzpunkt 878 °C (wasserfrei)[4]
Chemisches Verhalten in Wasser und Glycerin löslich
Ähnliche Minerale Kernit, Colemanit, Sassolin, Soda, Trona

Borax, auch als Tinkal, Natriumborat oder unter seiner chemischen Bezeichnung Dinatriumtetraborat-Decahydrat[5] bekannt, ist ein in der Natur selten vorkommendes Mineral aus der Mineralklasse der „Borate“ (früher: „Carbonate, Nitrate und Borate“, siehe Klassifikation). Es kristallisiert im monoklinen Kristallsystem mit der chemischen Formel Na2[B4O5(OH)4] · 8 H2O[1] und entwickelt meist kurze, prismatische oder tafelige Kristalle, aber auch erdige, körnige oder massige Aggregate von meist weißer oder grauer Farbe. Gelegentlich ist es auch farblos.

Eigenschaften

Dehydratation

Beim Erhitzen verliert es bei etwa 100 °C einen Teil seines Kristallwassers und bildet ein Pentahydrat. Oberhalb von 400 °C erhält man wasserfreies Natriumtetraborat, das bei 878 °C schmilzt. Die molare Masse von Natriumtetraborat beträgt 201,22 g·mol−1, die des Decahydrats 381,37 g·mol−1. Die Dichte der wasserfreien Substanz ist 2,37 g·cm−3, die des Decahydrats 1,72 g·cm−3 [5].

Sicherheitshinweise

Borax (Natriumtetraborat-Decahydrat) hat die CAS-Nummer 1303-96-4[6]. Er ist als giftig, die Fruchtbarkeit beeinträchtigend und fruchtschädigend eingestuft. Weitere Sicherheitshinweise und Gefahrstoffkennzeichnung siehe Natriumtetraborat.

Etymologie und Geschichte

Borax wurde zuerst 1748 durch den schwedischen Mineralogen Johan Gottschalk Wallerius beschrieben. Der Name leitet sich von dem arabischen Wort bauraq für „weiß“ ab.[2] Es wurde schon in der Antike in China für Glasuren und in Ägypten zum Einbalsamieren benutzt.

In den Vereinigten Staaten entdeckte der Chemiker John Allen Veatch das erste Vorkommen von Borax am 8. Januar 1856. Im September desselben Jahres gelangte er zum kalifornischen Borax Lake. [7]

Klassifikation

In der mittlerweile veralteten, aber noch gebräuchlichen 8. Auflage der Mineralsystematik nach Strunz gehörte der Borax zur gemeinsamen Mineralklasse der „Carbonate, Nitrate und Borate“ und dort zur Abteilung der „Gruppenborate“, wo er zusammen mit Diomignit und Tincalconit die „Tincalconit-Borax-Gruppe“ mit der System-Nr. V/H.10 bildete.

Die seit 2001 gültige und von der IMA verwendete 9. Auflage der Strunz'schen Mineralsystematik ordnet den Borax in die mittlerweile eigenständige Klasse der „Borate“ und dort in die Abteilung der „Tetraborate“ ein. Diese Abteilung ist zudem weiter unterteilt nach der Art der Kristallstruktur, so dass das Mineral entsprechend seinem Aufbau in der Unterabteilung „Insel(Neso)-Tetraborate“ zu finden ist, wo es als einziges Mitglied die unbenannte Gruppe 6.DA.10 bildet.

Die Systematik der Minerale nach Dana ordnet den Borax wie die veraltete Strunz'sche Systematik in die Klasse der „Carbonate, Nitrate und Borate“ und dort in die Abteilung der „Wasserhaltigen Borate mit Hydroxyl oder Halogen“ ein. Hier ist er einziges Mitglied in der unbenannten Gruppe 26.04.01 innerhalb der Unterabteilung der „Wasserhaltigen Borate mit Hydroxyl oder Halogen“.

Bildung und Fundorte

Boraxknolle aus dem Death Valley
Borax, zur Hälfte umgewandelt in Pseudomorphosen von Tincalconit nach Borax

Borax kommt in der Natur in kristalliner oder massiver Form ähnlich wie Anhydrit oder Gips als Evaporit vor, entsteht also bei der Austrocknung von Salzseen, die dann auch Boraxseen genannt werden, und tritt dann als Sediment auf. Daneben findet man es auch in vulkanischen Schloten.

Weltweit konnte Borax bisher (Stand: 2010) an rund 60 Fundorten nachgewiesen werden, so unter anderem an der „Loma Blanca Borat-Lagerstätte“ (Coranzuli, Jujuy) und in der „Tincalayu Mine“ (Salta) in Argentinien, am Salar de Challviri in der bolivianischen Provinz Sur Lípez, am Chabyêr Caka Salzsee (Tibet) in China, in der indischen Region Ladakh, bei Larderello in der italienischen Provinz Pisa, bei Pachuca de Soto in Mexiko, in der Sankaya Borat-Lagerstätte bei Kırka in der Türkei, auf der Halbinsel Kertsch in der Ukraine sowie bei Boron, am Borax Lake, am Searles Lake und im Death Valley in Kalifornien sowie in Calico (Geisterstadt) (USA).[3]

Kristallstruktur

Kristallstruktur von Borax

Borax kristallisiert monoklin in der Raumgruppe C2/c (Raumgruppen-Nr. 15) mit den Gitterparametern a = 11,89 Å; b = 10,65 Å; c = 12,21 Å und β = 106,6° sowie 4 Formeleinheiten pro Elementarzelle.[1]

Struktur des Tetraboranions im Borax

In den Anionen des Borax liegen Tetraborat-Ionen vor, bei denen jedes Boratom mit zwei oder drei (bei zwei Atomen) weiteren Boratomen über eine Sauerstoffbrücke miteinander verbunden ist. Zusätzlich ist jedes Boratom durch eine Hydroxygruppe nach außen abgesättigt, so dass sich eine Formel von [B4O5(OH)4]2− für das Anion ergibt.[8]

Verwendung

Als Rohstoff

Borax wird heute nahezu ausschließlich aus dem kristallwasserärmeren Boraxmineral Kernit gewonnen und ist ein wichtiger Rohstoff zur Herstellung von Borsäure, zur Gewinnung von Boraten und Perboraten sowie weiterer Bor-Verbindungen. Wasserfreier Borax wird als Zusatz für Glasuren (zumeist in Fritten) auf niedrig gebrannter Keramik (z. B. Raku, Steingut und andere Irdenwaren), Glas und bei der Emailproduktion verwendet.

Seine Verwendung als Flussmittel beim Hartlöten von Edelmetallen sowie beim Feuerschweißen beruht auf seiner oxidlösenden Wirkung.[9]

Borax ist neben Polyvinylalkohol, destilliertem Wasser und Lebensmittelfarbe eine Grundsubstanz zur Herstellung des Spielzeugs Slime (Schleim).[10]

In der Chemie

In der Schmelze von Borax lösen sich zahlreiche Metalloxide unter Bildung charakteristischer Färbungen und bilden nach dem Abkühlen eine glasartige Perle, die Boraxperle. Diese Färbungen werden als Nachweis für Kationen beim Kationentrennungsgang eingesetzt.

Die bei der Verbrennung von Methanol mit Borax auftretende grüne Flammenfärbung, die durch Borsäuretrimethylester hervorgerufen wird, ist ein einfacher Nachweis für Methanol.

Daneben wird Borax für Pufferlösungen (Borat- sowie Borat-Phosphat-Puffer) und in der Borax-Karmin-Lösung (Grenachers-Lösung) als Farbstoff in der Mikroskopie verwendet.

Im Haushalt

Im Haushalt findet Borax Anwendung in Seife, in Wasserenthärtern und als Perborat in Waschmitteln.[11] Borax wird in Desinfektions-, Putz- und Bleichmitteln sowie in Insektiziden (bei Ameisenfallen) eingesetzt.

Des Weiteren wirkt Borax als vorbeugendes Holzschutzmittel gegen Schimmel und Insekten[9] und wird zu etwa 10 bis 20 Gewichtsprozent der Gesamtmenge als Flammschutzmittel, hier vorwiegend für Dämmstoffe auf Zellulosebasis, eingesetzt.[12][13] In letztgenannter Anwendung werden seine Eigenschaften als teilweise problematisch angesehen und eine Minderung als sinnvoll erachtet.[14]

Als Lebensmittelzusatzstoff hat es die Bezeichnung E 285, ist aber ausschließlich für echten Kaviar zugelassen.[15]

Siehe auch

  • Liste der Minerale

Literatur

  •  Petr Korbel, Milan Novák: Mineralien Enzyklopädie. Nebel Verlag GmbH, Eggolsheim 2002, ISBN 3-89555-076-0, S. 133.

Weblinks

 Commons: Borax – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
Vorlage:Commonscat/WikiData/Difference

Einzelnachweise

  1. 1,0 1,1 1,2  Hugo Strunz, Ernest H. Nickel: Strunz Mineralogical Tables. 9. Auflage. E. Schweizerbart'sche Verlagsbuchhandlung (Nägele u. Obermiller), Stuttgart 2001, ISBN 3-510-65188-X, S. 346.
  2. 2,0 2,1 2,2 2,3 Webmineral – Borax (engl.)
  3. 3,0 3,1 3,2 3,3 MinDat – Borax (englisch)
  4. Thieme Chemistry (Hrsg.): Eintrag zu Borax im Römpp Online. Version 3.25. Georg Thieme Verlag, Stuttgart 2012, abgerufen am 1. November 2012.
  5. 5,0 5,1 Eintrag zu Natriumtetraborat in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 25. September 2007 (JavaScript erforderlich).
  6. ChemCAS - Sodium borate, decahydrate
  7. John Randolph Spears: Illustrated Sketches of Death Valley and Other Borax Deserts of the Pacific Coast, Seite 172. ISBN 978-0-554-70751-8, abgefragt am 7. Januar 2009.
  8. Arnold F. Holleman, Nils Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 102. Auflage, de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1, S. 1108.
  9. 9,0 9,1 Kremer-Pigmente – Borax.
  10. Uni Bayreuth – Effektexperimente: Slime.
  11. Eintrag in der Household Products Database der NLM
  12. www.waermedaemmstoffe.com: Vergleich der wichtigsten Dämmstoffe, abgerufen am 23. Februar 2010.
  13. Schadstoffberatung Tübingen: Welche Vor- und Nachteile haben verschiedene Dämmmaterialien?, abgerufen am 23. Februar 2010.
  14. Leisewitz et al. Forschungsbericht Nr. 297 44 542 im Auftrag des Umweltbundesamtes (Dez. 2000), S. 121 ff.
  15. [1]

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