Hispanopedia WikiEl tetrahidroxiborato de sodio es una sal (compuesto iónico) con fórmula química Na H 4 B O 4 o Na + [ B(OH) 4 ] − . Es uno de los diversos boratos de sodio . A temperatura ambiente es un sólido cristalino incoloro. [ 1 ] [ 2 ]
La proporción de los elementos corresponde a la mezcla de óxidos Na 2 O · B 2 O 3 · 4H 2 O , pero la estructura del sólido es bastante diferente de la sugerida por esta fórmula.
Estructura
El tetrahidroxiborato de sodio se ha cristalizado a partir de soluciones acuosas en dos formas anhidras . Ambas contienen el anión tetrahidroxiborato tetraédrico , que se forma a partir del ácido (orto)bórico B(OH) ₃ en soluciones acuosas mediante la unión de un anión hidróxido −OH en lugar de la pérdida de un protón H⁺ . Estos aniones se disponen en capas perpendiculares al plano (010) y forman una red tridimensional unida por enlaces de hidrógeno entre los átomos de hidrógeno de cada anión y los átomos de oxígeno de los aniones adyacentes. [ 1 ]
Forma monoclínica
La primera forma, descrita en 1993, cristaliza en el sistema cristalino monoclínico con grupo de simetría P 2 1 / a y parámetros a = 588,6 pm , b = 1056,6 pm, c = 614,6 pm, β = 111,6 ° , fórmulas por celda Z = 4, volumen de celda V = 0,3554 nm 3 . [ 1 ] [ 2 ]
En la forma monoclínica, los aniones tetrahidroxiborato dentro de cada capa aniónica tienen orientaciones alternas, relacionadas por inversión central. Tres de los átomos de oxígeno en cada anión se encuentran a un máximo de 4,2 pm de un plano (010), y el cuarto está a unos 270 pm de ese plano. [ 2 ] Los cationes sodio se encuentran aproximadamente en las mismas capas aniónicas, a 34 pm del plano medio de la capa. Cada ion sodio está rodeado por cinco átomos de oxígeno en una disposición piramidal cuadrada aproximada , a distancias de 233 a 239 pm, con un sexto oxígeno a 313 pm. [ 2 ] Estos seis oxígenos pertenecen a cuatro aniones. [ 1 ]
Forma ortorrómbica
La segunda forma, descrita en 2009, cristaliza en el sistema cristalino ortorrómbico con grupo P 2 1 2 1 2 1 y parámetros de celda a = 532,3 pm, b = 949,6 pm y c = 659,6 pm, Z = 4, volumen V = 0,3334 nm 3 [ 2 ]
En esta versión, todos los aniones dentro de cada capa aniónica (010) tienen uno de los cuatro enlaces B−O orientado en la misma dirección, aproximadamente paralela al eje (100), opuesta a la de los aniones en las capas adyacentes. Tres átomos de oxígeno de cada anión se encuentran a un máximo de 4 pm de su plano medio (100). Los aniones forman columnas paralelas a la dirección (100), con cada columna rotada 180 grados alrededor de ese eje con respecto a las adyacentes. El espaciado entre capas es de 224 pm. [ 2 ]
Los átomos de sodio se ubican en capas a medio camino entre las capas de aniones. Cada ion de sodio está rodeado por cinco átomos de oxígeno, en una disposición piramidal cuadrada, a distancias entre 233 y 239 pm. Los átomos de oxígeno en la base están desplazados como máximo 4 pm de su plano medio, el átomo de sodio está desplazado 30 pm de este, y el quinto oxígeno se encuentra a 270 pm de él. [ 2 ]
Síntesis y propiedades
La forma monoclínica se ha cristalizado mezclando hidróxido de sodio NaOH 14,5% (en peso), ácido bórico H 3 BO 3 9,0%, hidróxido de calcio Ca(OH) 2 10,7% y agua 65,8% y dejándolo reposar durante un largo tiempo a 293 K. [ 1 ]
La forma ortorrómbica se ha cristalizado, en forma de finas agujas, a partir de una solución de hidróxido de sodio y ácido bórico a pH 12 (lo que significaba una relación molar de boro a sodio de 3:2 en la solución), dejándola evaporar a temperatura ambiente. [ 2 ]
La solución inicial para la cristalización por evaporación también puede prepararse a partir de metaborato de sodio tetrahidratado NaBO 2 · 4H 2 O . [ 3 ]
El sólido es bastante estable pero reacciona lentamente con el dióxido de carbono CO₂ del aire. [ 2 ]
El proceso de cristalización se ha estudiado mediante espectroscopia Raman de gotas de solución de tamaño nanométrico a medida que el agua se evapora en el aire. [ 3 ]
El tetrahidroxiborato de sodio es el producto final de la hidrólisis del borohidruro de sodio Na [ BH 4 ] a 45–65 °C , a través de la formación de borano neutro BH 3 y luego ácido bórico B(OH) 3 . [ 4 ]
Referencias
- 1 2 3 4 5 6 Laszlo J. Csetenyi, Fredrik P. Glasser y R. Alan Howie (1993): "Estructura del tetrahidroxiborato de sodio". Acta Crystallographica Sección C , volumen C49, páginas 1039-1041. doi : 10.1107/S0108270193000058
- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 A. E. Lapshin, EF Medvedev, IG Polyakova y Yu. F. Shepelev (2009): "Síntesis y estructura cristalina de una nueva modificación del tetrahidroxiborato de sodio NaB(OH)4". Glass Physics and Chemistry , volumen 35, páginas 308–312. doi : 10.1134/S1087659609030110
- 1 2 Fayan Zhu, Wenqian Zhang, Hongyan Liu, Xiufang Wang, Yongquan Zhou, Chunhui Fang, Yunhong Zhang (2020): "Análisis mediante micro-Raman y teoría del funcional de la densidad de pares iónicos en gotas concentradas de tetrahidroxiborato de sodio". Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy , Volumen 224, artículo 117308. doi : 10.1016/j.saa.2019.117308
- ^ André Gonçalves, Pedro Castro, Augusto Q. Novais, Carmen M. Rangel y Henrique Matos (2008): "Modelado de generación catalítica de hidrógeno a partir de borohidruro de sodio". Ingeniería Química Asistida por Computadora , volumen 25, páginas 757-762. doi : 10.1016/S1570-7946(08)80132-0
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