बोरेट: Difference between revisions

Latest revision as of 11:49, 18 April 2023

बोरेट बोरॉन ऑक्सीआयन, आयनों में से कोई भी श्रेणी है जिसमें बोरॉन और ऑक्सीजन होता है, जैसे ऑर्थोबोरेट BO3−3, मेटाडेटा BO−2, या टेट्राबोरेट B₄O2−7; या ऐसे आयनों का कोई नमक (रसायन विज्ञान), जैसे सोडियम मेटाबोरेट, Na⁺[BO₂]⁻ और बोरेक्रस (Na⁺)₂[B₄O₇]²⁻. नाम ऐसे आयनों के एस्टर को भी संदर्भित करता है, जैसे ट्राइमिथाइल बोरेट B(OCH₃)₃.

प्राकृतिक घटना

बोरेट आयन, अकेले या अन्य आयनों के साथ, कई बोरेट खनिज और बोरोसिलिकेट खनिजों जैसे बोरेक्स, बोरासाइट, यूलेक्साइट (बोरोनाट्रोकैल्साइट) और कोलमैनिट में होते हैं। बोरेट्स समुद्री जल में भी पाए जाते हैं, जहां वे समुद्री जल में कम आवृत्ति ध्वनि के अवशोषण में महत्वपूर्ण योगदान देते हैं।^[1]

लगभग सभी फलों सहित पौधों में भी बोरेट्स पाए जाते हैं।^[2]

आयनों

मुख्य बोरेट आयन हैं:

टेट्राहाइड्रॉक्सीबोरेट [B(OH)₄]⁻, सोडियम टेट्राहाइड्रॉक्सीबोरेटNa[B(OH)₄] में पाया जाता है .
ऑर्थोबोरेट [BO₃]³⁻, ट्राइसोडियम ऑर्थोबोरेटNa₃[BO₃] में पाया जाता है
पेरबोरेट [B₂O₄(OH)₄]²⁻, सोडियम पेरोबेटNa₂[H₄B₂O₈] के रूप में
मेटाबोरेट [BO₂]⁻ या इसका चक्रीय ट्रिमर [B₃O₆]³⁻, सोडियम मेटाबोरेटNa₃[B₃O₆] में पाया जाता है
डिबोरेट [B₂O₅]⁴⁻, मैग्नीशियम डाइबोरेटMg₂[B₂O₅] में पाया जाता है (सुआंस),
आदिवासी [B₃O₇]⁵⁻, कैल्शियम एल्यूमीनियम ट्राइबोरेटCa[AlB₃O₇] में पाया जाता है (टोकोरो 8 डिग्री ),
टेट्राबोरेट [B₄O₇]²⁻, निर्जल बोरेक्सNa₂[B₄O₇] में पाया जाता है
टेट्राबोरेट [B₄O₅(OH)₄]²⁻, बोरेक्स डिकाहाइड्रेटNa₂[B₄O₅(OH)₄]·8H₂O में पाया जाता है
टेट्राबोरेट (6-) [B₄O₉]⁶⁻ लिथियम टेट्राबोरेटLi₆[B₄O₉] (6-) में पाया जाता है
पंचकोणीय [B₅O₈]⁻ या [B₁₀O₁₆]²⁻, सोडियम पेंटाबोरेटNa₂[B₁₀O₁₆]·10H₂O में पाया जाता है
ऑक्टाबोरेट [B₈O₁₃]²⁻ डिसोडियम ऑक्टोबोरेटNa₂[B₈O₁₃] में पाया जाता है

Borate ions

Tetrahydroxyborate-2D-dimensions.png

The structure of the tetrahydroxyborate ion ([B(OH)₄]⁻). This anion has a tetrahedral molecular geometry at the boron atom.
Orthoborate ion.png

The structure of the orthoborate ion ([BO₃]³⁻). This anion has a trigonal planar molecular geometry.
Metaborate ion trimer.png

The structure of the trimer of the metaborate ion ([B₃O₆]³⁻). This anion is a cyclic molecule and has a trigonal planar molecular geometry at the boron atoms. All nine atoms of this anion lie on the same plane.
Tetrahydroxytetraborate ion.png

The structure of the tetrahydroxytetraborate ion ([B₄O₅(OH)₄]²⁻). This anion is a bridged bicyclic molecule, contains oxygen atoms bridging the boron atoms, which are linked to four hydroxyl groups (−OH), one per each boron atom. The anion has a tetrahedral molecular geometry at the two tetracoordinated boron atoms, and has a trigonal planar molecular geometry at the two tricoordinated boron atoms.
Tetraborate ion.png

The structure of the tetraborate ion ([B₄O₇]²⁻). This anion has the same topology as the tetrahydroxytetraborate ion, but without the hydroxyl groups and all boron atoms have a trigonal planar molecular geometry.^[3]
Perborate ion.png

The structure of the perborate ion ([B₂O₄(OH)₄]²⁻). This anion is a cyclic molecule and has a tetrahedral molecular geometry at the boron atoms. It contains two bridging peroxide groups (−O−O−) and four hydroxyl groups (−OH) attached to boron atoms, two per each boron. The ring has a chair conformation.^[4]
Octaborate ion.png

The structure of the repeating unit of the octaborate ion ([B₈O₁₃]²⁻) in the alpha form of disodium octaborate (α-Na₂[B₈O₁₃]).^[5] This anion is cyclic and polymeric. It has a tetrahedral molecular geometry at the negatively charged boron atoms and a trigonal planar molecular geometry at the neutral boron atoms.

तैयारी

1905 में, बर्गेस और होल्ट ने देखा कि बोरिक ऑक्साइड के मिश्रित मिश्रण B₂O₃ और सोडियम कार्बोनेट Na₂CO₃ निर्जल बोरेक्स के अनुरूप निश्चित संघटन वाले दो क्रिस्टलीय यौगिकों को ठंडा करने पर प्राप्त होता है Na₂B₄O₇ (जो लिखा जा सकता है Na₂O·2B₂O₃) और सोडियम ऑक्टोबोरेट Na₂B₈O₁₃ (जो लिखा जा सकता है Na₂O·4B₂O₃).^[6]

संरचनाएं

बोरेट आयनों (और कार्यात्मक समूहों) में ट्राइगोनल प्लानर आणविक ज्यामिति सम्मिलित हैं BO₃ और/या चतुष्फलकीय आण्विक ज्यामिति BO₄ संरचनात्मक इकाइयाँ, साझा ऑक्सीजन परमाणुओं (कोनों) या परमाणु जोड़े (किनारों) के माध्यम से बड़े समूहों में साथ जुड़ती हैं जिससे विभिन्न आयनों का निर्माण किया जा सके [B₂O₅]⁴⁻, [B₃O₈]⁷⁻, [B₄O₁₂]¹²⁻, [B₅O₆(OH)₅]²⁻, [B₆O₁₃]⁸⁻, आदि। ये ऋणायन संरचना में चक्रीय या रेखीय हो सकते हैं, और अनंत श्रृंखलाओं, परतों, और त्रिविमीय ढांचों में आगे पोलीमराइज़ कर सकते हैं।^[7]^[8]बोरेट आयनों में टर्मिनल (असाझा) ऑक्सीजन परमाणु हाइड्रोजन परमाणुओं के साथ छाया हुआ हो सकता है (−OH) या ऋणात्मक आवेश ले सकता है (−O⁻).

तलीय BO₃ इकाइयों को क्रिस्टल जाली में ढेर किया जा सकता है जिससे पाई बंधन हो सके।^[8]

पॉलीमेरिक बोरेट आयनों में 2, 3 या 4 त्रिकोणीय की रैखिक श्रृंखला हो सकती है BO₃ संरचनात्मक इकाइयाँ, प्रत्येक आसन्न इकाई (ओं) के साथ ऑक्सीजन परमाणुओं को साझा करती हैं।^[7]लिथियम मेटाबोरेट के रूप में|LiBO₂, ट्राइगोनल की जंजीरें होती हैं BO₃ संरचनात्मक इकाइयां। अन्य आयनों में चक्र होते हैं; उदाहरण के लिए, सोडियम मेटाबोरेट |NaBO₂ और KBO₂ चक्रीय होते हैं [B₃O₆]³⁻ आयन,^[9]प्रत्येक बोरॉन परमाणु से जुड़े अतिरिक्त ऑक्सीजन परमाणु के साथ बारी-बारी से बोरॉन और ऑक्सीजन परमाणुओं की छह-सदस्यीय अंगूठी से मिलकर।

क्रिस्टलीय बोरेट्स का थर्मल विस्तार इस तथ्य से प्रभावित होता है कि BO₃ और BO₄ पॉलीहेड्रा और इन पॉलीहेड्रा से बने कठोर समूह व्यावहारिक रूप से गर्म करने पर अपने विन्यास और आकार को नहीं बदलते हैं, किन्तु कभी-कभी टिका की तरह घूमते हैं, जिसके परिणामस्वरूप रैखिक नकारात्मक विस्तार सहित बहुत अनिसोट्रोपिक थर्मल विस्तार होता है।

^[10]

प्रतिक्रियाएं

जलीय घोल

जलीय घोल में बोरिक एसिड B(OH)₃ कमजोर ब्रोंस्टेड एसिड के रूप में कार्य कर सकता है, जो कि प्रोटॉन दाता है, एसिड पृथक्करण स्थिरांक के साथ|pK_a ~ 9। चूंकि, यह अधिक बार लुईस एसिड के रूप में कार्य करता है, पानी के ऑटोप्रोटोलिसिस द्वारा उत्पादित हाइड्रॉक्सिल आयन से इलेक्ट्रॉन जोड़ी को स्वीकार करता है:^[11]

B(OH)₃ + 2 H₂O ⇌ [B(OH)₄]⁻ + H₃O⁺ (pK = 8.98)^[12]

यह प्रतिक्रिया बहुत तेज है, विशेषता समय 10 माइक्रोसेकंड से कम है|μs।^[13]यदि बोरॉन की सांद्रता लगभग 0.025 एमओएल/एल से अधिक है, तो पीएच 7–10 पर बोरिक एसिड के जलीय घोल में पॉलीमेरिक बोरान ऑक्ज़ोनियन बनते हैं। इनमें से सबसे प्रसिद्ध टेट्राबोरेट आयन है [B₄O₇]²⁻, खनिज बोरेक्स में पाया जाता है:

4 [B(OH)₄]⁻ + 2 H⁺ ⇌ [B₄O₅(OH)₄]²⁻ + 7 H₂O

निम्नलिखित समग्र प्रतिक्रियाओं के अनुसार बोरिक एसिड और टेट्राहाइड्रोक्सीबोरेट के साथ संतुलन में ट्राइबोरेट (1-) और पेंटाबोरेट (1-) समाधान में देखे गए अन्य आयन हैं:^[13]

2B(OH)₃ + [B(OH)₄]⁻ ⇌ [B₃O₃(OH)₄]⁻ + 3H₂O (तेज़, pK = —1.92)

4B(OH)₃ + [B(OH)₄]⁻ ⇌ [B₅O₆(OH)₄]⁻ + 6H₂O (धीमा, pK = —2.05)

पीएच रेंज 6.8 से 8.0 में, सामान्य सूत्र के साथ बोरिक ऑक्साइड आयनों के किसी भी क्षार लवण [B_xO_y(OH)_z]((q⁻) जहां 3x+q = 2y + z अंतत: के मिश्रण के विलयन में संतुलित हो जाएगा B(OH)₃, [B(OH)₄]⁻, [B₃O₃(OH)₄]⁻, और [B₅O₆(OH)₄]⁻.^[13]

ये आयन, ऊपर बताए गए जटिल बोरेट्स के समान ही, बोरिक एसिड की तुलना में अधिक अम्लीय होते हैं। इसके परिणामस्वरूप, पानी से पतला होने पर केंद्रित पॉलीबोरेट समाधान का पीएच अपेक्षा से अधिक बढ़ जाएगा।

बोरेट लवण

कई धातु बोरेट्स ज्ञात हैं। धातु ऑक्साइड के साथ बोरिक एसिड या बोरॉन ऑक्साइड का इलाज करके उन्हें प्राप्त किया जा सकता है।

मिश्रित आयन लवण

कुछ रसायनों में बोरेट के अतिरिक्त एक और आयन होता है। इनमें बोरेट क्लोराइड, बोरेट कार्बोनेट, बोरेट नाइट्रेट, बोरेट सल्फेट, बोरेट फॉस्फेट सम्मिलित हैं।

बोरॉन युक्त जटिल ऑक्सीआयन

बोरोसल्फेट्स, बोरोसेलेनेट्स, बोरोटेलयूरेट्स, बोरोएंटीमोनेट्स, बोरोफॉस्फेट, या बोरोसेलेनाइट्स जैसी सामग्री प्राप्त करने के लिए बोरेट त्रिकोण या टेट्राहेड्रा को अन्य ऑक्सीजन के साथ संघनित करके अधिक जटिल आयनों का निर्माण किया जा सकता है।

बोरोसिलिकेट, जिसे पाईरेक्स के रूप में भी जाना जाता है, को सिलिकेट के रूप में देखा जा सकता है जिसमें कुछ [SiO₄]⁴⁻ इकाइयों को [BO₄]⁵⁻ साथ में Si(IV) और B(III) की वैलेंस अवस्थाओं में अंतर की भरपाई करने के लिए अतिरिक्त कटियन भी शामिल हैं क्योंकि यह प्रतिस्थापन खामियों की ओर जाता है, सामग्री क्रिस्टलीकृत होने में धीमी होती है और थर्मल विस्तार के कम गुणांक के साथ एक ग्लास बनाती है, इस प्रकार सोडा ग्लास के विपरीत गर्म होने पर टूटने के लिए प्रतिरोधी होती है।

उपयोग करता है

File:Borax crystals.jpg

बोरेक्स क्रिस्टल

सामान्य बोरेट लवण में सोडियम मेटाबोरेट (NaBO₂) और बोरेक्स। बोरेक्स पानी में घुलनशील है, इसलिए खनिज जमा केवल बहुत कम वर्षा वाले स्थानों में होते हैं। मृत्यु घाटी में व्यापक जमा पाए गए और 1883 से 1889 तक बीस-खच्चर टीमों के साथ भेजे गए। 1925 में, मोजावे रेगिस्तान के किनारे बोरोन, कैलिफोर्निया, कैलिफोर्निया में जमा पाए गए। चिली में अटाकामा रेगिस्तान में भी खनन योग्य बोरेट सांद्रता होती है।

लिथियम मेटाबोरेट, लिथियम टेट्राबोरेट, या दोनों का मिश्रण, एक्स-रे प्रतिदीप्ति, परमाणु अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी, आईसीपी-ओइएस और आईसीपी-एमएस द्वारा विश्लेषण के लिए विभिन्न नमूनों के बोरेट फ्यूजन नमूना तैयार करने में उपयोग किया जा सकता है। दूषित मिट्टी के विश्लेषण में ध्रुवीकृत उत्तेजना के साथ बोरेट संलयन और ऊर्जा फैलाने वाले एक्स-रे प्रतिदीप्ति स्पेक्ट्रोमेट्री का उपयोग किया गया है।^[14]

डिसोडियम ऑक्टोबोरेट टेट्राहाइड्रेट Na₂B₈O₁₃·4H₂O (सामान्यतः संक्षिप्त डीओटी) का उपयोग लकड़ी के संरक्षण # बोरेट परिरक्षकों या कवकनाशी के रूप में किया जाता है। जिंक बोरेट का उपयोग ज्वाला मंदक के रूप में किया जाता है।

बड़े ऋणायन और बहु धनायन वाले कुछ बोरेट्स, जैसे K₂Al₂B₂O₇ और Cs₃Zn₆B₉O₂₁ को गैर रेखीय प्रकाशिकी में अनुप्रयोगों के लिए माना गया है।^[8]

बोरेट एस्टर

बोरेट एस्टर कार्बनिक यौगिक हैं, जो शराब (रसायन विज्ञान) (या उनके काल्कोजन एनालॉग्स) के साथ बोरिक एसिड की स्टोइकोमेट्रिक संघनन प्रतिक्रिया द्वारा आसानी से तैयार किए जाते हैं।^[15]).

पतली फिल्में

धातु बोरेट पतली फिल्मों को विभिन्न प्रकार की विधि द्वारा विकसित किया गया है, जिसमें लिक्विड-फेज एपीटैक्सी (जैसे FeBO₃,^[16]β-BaB₂O₄^[17] सम्मिलित हैं), इलेक्ट्रॉन-बीम भौतिक वाष्प जमाव | इलेक्ट्रॉन-बीम वाष्पीकरण (जैसे CrBO₃,^[18]β-BaB₂O₄^[19]), स्पंदित लेजर जमाव (जैसे β-BaB₂O₄,^[20] Eu(BO₂)₃^[21]), और परमाणु परत जमाव (ALD) द्वारा वृद्धि CaB को जमा करने के लिए ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में ट्राइस्पाइराज़ोलिलबोरेट| ट्रिस (पाइराज़ोलिल) बोरेट लिगेंड और या तो ओजोन या पानी से बने प्रीकर्सर (रसायन विज्ञान) का उपयोग करके प्राप्त की गई CaB₂O₄,^[22] SrB₂O₄,^[23]BaB₂O₄,^[24]Mn₃(BO₃)₂,^[25]और CoB₂O₄^[25]फिल्में थी।

फिजियोलॉजी

बोरेट आयन बड़े मापदंड पर फिजियोलॉजिकल पीएच में जलीय घोल में असिंचित एसिड के रूप में होते हैं। जानवरों या पौधों में आगे कोई चयापचय नहीं होता है। जानवरों में, मौखिक अंतर्ग्रहण के बाद बोरिक एसिड / बोरेट लवण अनिवार्य रूप से पूरी तरह से अवशोषित हो जाते हैं। अवशोषण इनहेलेशन के माध्यम से होता है, चूंकि मात्रात्मक डेटा उपलब्ध नहीं हैं। सीमित डेटा इंगित करता है कि बोरिक एसिड/लवण निरंतर त्वचा के माध्यम से किसी भी महत्वपूर्ण सीमा तक अवशोषित नहीं होते हैं, चूंकि अवशोषण त्वचा के माध्यम से होता है जो गंभीर रूप से खराब हो जाता है। यह पूरे शरीर में वितरित होता है और हड्डी को छोड़कर, ऊतकों में नहीं रहता है, और मूत्र में तेजी से निकल जाता है।^[26]

यह भी देखें

संदर्भ

↑ "Underlying Physics and Mechanisms for the Absorption of Sound in Seawater". National Physical Laboratory. Retrieved 2008-04-21.
↑ Allen, A. H.; Tankard, A. R. (1904). "The Determination of Boric Acid in Cider, Fruits, etc". Analyst. 29 (October): 301–304. Bibcode:1904Ana....29..301A. doi:10.1039/an9042900301.
↑ "Tetraborate".
↑ Carrondo, M. A. A. F. de C. T.; Skapski, A. C. (1978). "Refinement of the X-ray crystal structure of the industrial bleaching agent disodium tetrahydroxo-di-μ-peroxo-diborate hexahydrate, Na₂[B₂(O₂)₂(OH)₄]·6H₂O". Acta Crystallogr B. 34: 3551. doi:10.1107/S0567740878011565.{{cite journal}}: CS1 maint: uses authors parameter (link)
↑ Bubnova,

[NPL-1] "Underlying Physics and Mechanisms for the Absorption of Sound in Seawater". National Physical Laboratory. Retrieved 2008-04-21.

[allen1904-2] Allen, A. H.; Tankard, A. R. (1904). "The Determination of Boric Acid in Cider, Fruits, etc". Analyst. 29 (October): 301–304. Bibcode:1904Ana....29..301A. doi:10.1039/an9042900301.

[pubchem-3] "Tetraborate".

[4] Carrondo, M. A. A. F. de C. T.; Skapski, A. C. (1978). "Refinement of the X-ray crystal structure of the industrial bleaching agent disodium tetrahydroxo-di-μ-peroxo-diborate hexahydrate, Na₂[B₂(O₂)₂(OH)₄]·6H₂O". Acta Crystallogr B. 34: 3551. doi:10.1107/S0567740878011565.{{cite journal}}: CS1 maint: uses authors parameter (link)

[degruyter-5] Bubnova,

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