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Bórax

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El bórax (también conocido como borato de sodio , tincal ( / ˈ t ɪ ŋ k əl / ) y tincar ( / ˈ t ɪ ŋ k ər / ) ) es una sal ( compuesto iónico ) que normalmente se encuentra como un borato de sodio hidratado , con la fórmula química Na 2 H 20 B 4 O 17 . [ 1 ] [ a ] ​​El mineral bórax es un mineral de borato cristalino que se encuentra en pocos lugares del mundo en cantidades que permiten su extracción económica.

El bórax se puede deshidratar calentándolo para obtener otras formas con menor contenido de agua de hidratación . La forma anhidra del bórax también se puede obtener a partir del decahidrato u otros hidratos calentando y moliendo el sólido vítreo resultante hasta convertirlo en polvo. Es un sólido cristalino blanco que se disuelve en agua para formar una solución básica debido al anión tetraborato .

El bórax se encuentra comúnmente disponible en polvo o granulado y tiene numerosos usos industriales y domésticos, entre ellos como pesticida , fundente para soldadura de metales , componente de vidriados para vidrio , esmalte y cerámica , para el curtido de pieles , para el envejecimiento artificial de la madera, como conservante contra hongos de la madera , como aditivo alimentario y como alcalinizante farmacéutico . En laboratorios químicos se utiliza como agente tampón . [ 1 ] [ 8 ]

Los términos tincal y tincar se refieren al bórax natural que históricamente se extraía de lechos de lagos secos en varias partes de Asia. [ 9 ]

Historia

El bórax se descubrió por primera vez en lechos de lagos secos en el Tíbet . El tincal nativo del Tíbet, Persia y otras partes de Asia se comercializaba a través de la Ruta de la Seda hasta la Península Arábiga en el siglo VIII d. C. [ 9 ]

El bórax comenzó a usarse comúnmente a finales del siglo XIX, cuando la Pacific Coast Borax Company de Francis Marion Smith comenzó a comercializar y popularizar una gran variedad de aplicaciones bajo la marca registrada 20 Mule Team Borax , llamada así por el método con el que originalmente se extraía el bórax de los desiertos de California y Nevada . [ 10 ] [ 11 ]

Etimología

La palabra inglesa borax y su forma media anterior boras es un préstamo latinizado del francés antiguo boras ~ bourras [ 12 ] que puede provenir del latín medieval baurach (otra grafía inglesa), borac(-/um/em), borax , junto con el español borrax (> borraj ) y el italiano borrace , en el siglo IX, y del árabe بورق bawraq ~ būraq ~ bōraq que está atestiguado en el Kitāb al-Ṭabīkh de Ibn Sayyar al-Warraq entre muchos ejemplos, [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] del persa medio bwlk' (bōrag), que produjo el persa بوره bure .

Las palabras tincal y tincar fueron adoptadas al inglés en el siglo XVII a partir del malayo tingkal y del urdu / persa / árabe تنکار ‎ tinkār /tankār ; de ahí las dos formas en inglés. Todas parecen estar relacionadas con el sánscrito टांकण ṭānkaṇa . [ 15 ] [ 16 ]

Química

La estructura del bórax según la cristalografía de rayos X.

Desde una perspectiva química, el bórax contiene el ion [ B 4 O 5 (OH) 4 ] 2− . En esta estructura, hay dos centros de boro tetracoordinados y dos centros de boro tricoordinados.

Es un conductor de protones a temperaturas superiores a 21 °C (70 °F) . La conductividad es máxima a lo largo del eje b . [ 17 ]  

El bórax también se convierte fácilmente en ácido bórico y otros boratos , que tienen muchas aplicaciones. Su reacción con ácido clorhídrico para formar ácido bórico es:

Na 2 B 4 O 7 · 10H 2 O + 2 HCl → 4 H 3 BO 3 + 2 NaCl + 5 H 2 O

El bórax es suficientemente estable como para ser utilizado como estándar primario en la titulación ácido-base . [ 18 ] : p.316

El bórax fundido disuelve muchos óxidos metálicos para formar vidrios. Esta propiedad es importante por sus usos en metalurgia y para la prueba de la perla de bórax en el análisis químico cualitativo.

El bórax es soluble en una variedad de disolventes; sin embargo, es notablemente insoluble en etanol. [ 1 ]

El término bórax se refiere propiamente al llamado "decahidrato" Na₂B₄O₇·10H₂O , pero ese nombre no es consistente con su estructura. En realidad es octahidrato. El anión no es tetraborato [B₄O₇]²⁻ sino tetrahidroxitetraborato [B₄O₅(OH)₄] ²⁻ , [ 17 ] por lo que la fórmula más correcta debería ser Na₂B₄O₅ ( OH ) ₄ · 8H₂O . Sin embargo , el término también puede aplicarse a los compuestos relacionados . El bórax "pentahidrato" tiene la fórmula Na₂B₄O₇ · 5H₂O , que en realidad es un trihidrato Na₂B₄O₅ ( OH ) ₄ · 3H₂O . Es un sólido incoloro con una densidad de1,880  kg/m 3 que cristaliza a partir de soluciones acuosas por encima de 60,8 °C (141,4 °F) en el sistema cristalino romboédrico . Se presenta naturalmente como el mineral tinkhanita . [ 20 ] Se puede obtener calentando el "decahidrato" por encima de 61 °C (142 °F) . [ 21 ] El "dihidrato" de bórax tiene la fórmula Na 2 B 4 O 7 · 2H 2 O , que en realidad es anhidro, con la fórmula correcta Na 2 B 4 O 5 (OH) 4 . Se puede obtener calentando el "decahidrato" o "pentahidrato" por encima de 116–120 °C (241–248 °F) . [ 21 ] El bórax anhidro es tetraborato de sodio propiamente dicho, con la fórmula Na 2 B 4 O 7 . Se puede obtener calentando cualquier hidrato a 300 °C (572 °F) . [ 21 ] Tiene una forma amorfa (vítrea) y tres formas cristalinas: α, β y γ, con puntos de fusión de 1015 K (742 ° C; 1367 °F) , 993 K (720 °C; 1328 °F) y 936 K (663 °C; 1225 ° F) respectivamente . α -Na₂B₄O₇ es la forma estable. [ 21 ]                 

Fuentes naturales

"bola de algodón" de bórax, una forma natural de borato de sodio y calcio que se encuentra en la superficie del suelo en el Valle de la Muerte, California [ 22 ].

El bórax se encuentra de forma natural en depósitos de evaporitas producidos por la evaporación repetida de lagos estacionales . Los depósitos de mayor importancia comercial se encuentran en Boron, California , y en el lago Searles , California . También se ha encontrado bórax en muchos otros lugares del suroeste de Estados Unidos , en el desierto de Atacama en Chile , en depósitos recientemente descubiertos en Bolivia , y en el Tíbet y Rumania . El bórax también puede producirse sintéticamente a partir de otros compuestos de boro. [ 23 ]

El bórax de origen natural (conocido con el nombre comercial Rasorite-46 en Estados Unidos y muchos otros países) se refina mediante un proceso de recristalización . [ 24 ]

Locomotora de vapor transportando bórax, Valle de la Muerte, California, 1904.

Usos

Detergente para ropa a base de bórax

El bórax se utiliza en soluciones para el control de plagas porque es tóxico para hormigas y ratas. Debido a su acción lenta, las hormigas obreras lo transportan a sus nidos y envenenan al resto de la colonia. [ 25 ] El bórax es más eficaz que el borato de zinc para el control de termitas, pero un estudio de 1997 concluyó que era necesario exponer al menos al 10 % de la población total de la colonia para un tratamiento eficaz. En Japón, la práctica de colocar periódicos tratados con ácido o-bórico y bórax debajo de los edificios ha sido eficaz para controlar las poblaciones de Coptotermes formosanus y Reticulitermes speratus . También se descubrió que la madera en descomposición tratada con DOT al 0,25 % a 0,5 % era eficaz para atraer poblaciones de Heterotermes aureus . El estudio concluyó: «Los cebos de borato serían sin duda útiles a largo plazo, pero no parecen suficientes como método único de protección estructural». [ 26 ]

El bórax se utiliza en varios productos de lavandería y limpieza para el hogar, [ 27 ] [ 28 ] incluyendo el potenciador de lavandería 20 Mule Team Borax , el jabón de manos en polvo Boraxo y algunas fórmulas blanqueadoras de dientes . [ 29 ] [ 30 ] El bórax actúa como un fungicida natural eficaz y conservante de la madera, e inhibe el crecimiento de moho .

Los iones borato (generalmente suministrados como ácido bórico) se utilizan en laboratorios bioquímicos y químicos para preparar tampones , por ejemplo, para la electroforesis en gel de poliacrilamida de ADN y ARN, como el tampón TBE (tris-hidroximetilaminometonio tamponado con borato) [ 31 ] [ 32 ] o el más reciente tampón SB o tampón BBS (solución salina tamponada con borato) en procedimientos de recubrimiento. Los tampones de borato (generalmente a pH 8) también se utilizan como soluciones de equilibrio preferencial en reacciones de reticulación basadas en dimetil pimelimidato (DMP). [ 33 ]

El bórax, como fuente de borato, se ha utilizado para aprovechar la capacidad de co-complejación del borato con otros agentes en agua para formar iones complejos con diversas sustancias. El borato y un lecho polimérico adecuado se utilizan para cromatografiar la hemoglobina no glicosilada de forma diferencial con la hemoglobina glicosilada (principalmente HbA1c ), que es un indicador de hiperglucemia a largo plazo en la diabetes mellitus . [ 34 ]

El bórax por sí solo no tiene una alta afinidad por los cationes de dureza , aunque se ha utilizado para ablandar el agua. Una ecuación química general para el ablandamiento del agua es (R es el catión disuelto, generalmente calcio o magnesio):

R 2+ (ac) + Na 2 B 4 O 7 (ac) → RB 4 O 7 (s)↓ + 2 Na + (ac)

Los iones de sodio introducidos no hacen que el agua sea "dura". Este método es adecuado para eliminar tanto la dureza temporal como la permanente.

Una mezcla de bórax y cloruro de amonio se utiliza como fundente al soldar hierro y acero . Disminuye el punto de fusión del óxido de hierro no deseado ( cascarilla ), permitiendo que se escurra. El bórax también se mezcla con agua como fundente al soldar metales de joyería como oro o plata , donde permite que la soldadura fundida humedezca el metal y fluya uniformemente en la junta. [ 35 ] El bórax también es un fundente para el "preestañado" de tungsteno con zinc , lo que hace que el tungsteno sea soldable con agua. [ 36 ] El bórax se usa frecuentemente como fundente para la soldadura por forja . [ 37 ]

Antiguo tractor de vapor con vagones de bórax, Parque Nacional del Valle de la Muerte.

En la minería artesanal de oro , a veces se utiliza bórax como parte de un proceso conocido como método del bórax (como fundente) destinado a eliminar la necesidad de mercurio tóxico en el proceso de extracción de oro , aunque no puede reemplazar directamente al mercurio. Según informes, los mineros de oro en algunas partes de Filipinas usaban bórax en la década de 1900. [ 38 ] [ 39 ] Hay evidencia de que, además de reducir el impacto ambiental, este método logra una mejor recuperación de oro para minerales adecuados y es menos costoso. Este método del bórax se usa en el norte de Luzón en Filipinas, pero los mineros se han mostrado reacios a adoptarlo en otros lugares por razones que no se comprenden bien. [ 40 ] El método también se ha promovido en Bolivia [ 41 ] y Tanzania. [ 42 ]

Un polímero gomoso, a veces llamado Slime , Flubber , "gluep" o "glurch" (o erróneamente llamado Silly Putty , que se basa en polímeros de silicona), se puede fabricar reticulando alcohol polivinílico con bórax. [ 43 ] La fabricación de flubber a partir de pegamentos a base de acetato de polivinilo , como el pegamento Elmer's, y bórax es una demostración científica elemental común. [ 44 ] [ 45 ]

El bórax, identificado con el número E285 , se utiliza como aditivo alimentario , pero su uso está prohibido en algunos países, como Australia, China, Tailandia y Estados Unidos. [ 46 ] En consecuencia, ciertos alimentos, como el caviar , producidos para su venta en Estados Unidos, contienen mayores niveles de sal para facilitar su conservación. [ 47 ] Además de su uso como conservante, el bórax confiere a los alimentos una textura firme y gomosa. En China, el bórax ( chino :硼砂; pinyin : péng shā o chino :月石; pinyin : yuè shí ) se ha encontrado en alimentos como los fideos de trigo y arroz llamados lamian ( chino :拉面; pinyin : lāmiàn ), shahe fen ( chino :沙河粉; pinyin : shāhéfěn ), char kway teow ( chino :粿條; pinyin : guǒ tiáo ), y chee cheong fun ( chino :肠粉; pinyin : chángfěn ). [ 48 ] En Indonesia, es un aditivo común, pero prohibido, [ 49 ] en alimentos como fideos, bakso (albóndigas) y arroz al vapor.

Mina de bórax Rio Tinto, Boron, California

Otros usos

Otros usos incluyen:

Toxicidad

Según un estudio, el bórax no es tóxico de forma aguda. Su LD50 (dosis letal media) se ha determinado en 2,66 g/ kg en ratas, lo que significa que se necesita una dosis significativa de la sustancia química para causar síntomas graves o la muerte. [ 74 ]

La dosis letal no es necesariamente la misma para los humanos; estudios en humanos realizados en tres grupos de comparación con alta exposición al borato (trabajadores de minas y plantas de producción de bórax en EE. UU., trabajadores chinos del boro y residentes turcos que viven cerca de regiones ricas en boro) no mostraron indicadores de toxicidad para el desarrollo en análisis de sangre y semen. La exposición estimada más alta fue de 5  mg B/kg/día, probablemente debido a la ingesta de alimentos en lugares de trabajo contaminados, más de 100 veces la exposición diaria promedio. [ 75 ]

El bórax se absorbe mal a través de la piel intacta, aunque se han registrado casos mortales en el tratamiento prolongado de erupciones y heridas abiertas con ungüentos y soluciones de baño que contienen ácido bórico. El bórax se absorbe fácilmente por vía oral, en más del 90%, y se excreta principalmente por la orina. Entre los casos mortales atribuidos a la ingestión se incluyen niños pequeños que ingirieron pesticidas por error [ 76 ] o intentos de suicidio con grandes cantidades de cristales. No se ha registrado genotoxicidad ni carcinogenicidad en los estudios. [ 77 ]

El bórax se ha utilizado como insecticida en Estados Unidos con diversas restricciones desde 1946. Todas las restricciones se eliminaron en febrero de 1986 debido a la baja toxicidad del bórax, según consta en dos documentos de la EPA relacionados con el ácido bórico y el bórax. [ 78 ] [ 79 ]

La EPA ha determinado que, debido a su baja toxicidad y a que se encuentran de forma natural, el ácido bórico y sus sales de sodio deben quedar exentos del requisito de tolerancia (límite máximo de residuos) para todos los productos agrícolas crudos. [ 78 ]

Aunque citó datos no concluyentes, una reevaluación en 2006 por la EPA aún encontró que "No se observaron signos de toxicidad durante el estudio y no hubo evidencia de citotoxicidad para el órgano objetivo". [ 80 ] En la reevaluación, se revisó un estudio de toxicidad debido a la sobreexposición y los hallazgos fueron que "Los riesgos de inhalación del manipulador residencial debido al ácido bórico y sus sales de sodio como ingredientes activos no son un riesgo preocupante y no exceden el nivel de preocupación", pero que podría haber algún riesgo de irritación para los niños que lo inhalan si se usa como polvo para limpiar alfombras.

La sobreexposición al polvo de bórax puede causar irritación respiratoria, mientras que no se conoce ninguna irritación cutánea debida a la exposición externa al bórax. La ingestión puede provocar malestar gastrointestinal, como náuseas , vómitos persistentes, dolor abdominal y diarrea . Los efectos sobre el sistema vascular y el cerebro humano incluyen dolores de cabeza y letargo, pero son menos frecuentes. En casos graves, se ha producido una erupción roja y carnosa que afecta a las palmas de las manos, las plantas de los pies, las nalgas y el escroto. [ 81 ]

El bórax se añadió a la lista de sustancias candidatas de muy alta preocupación (SVHC) el 16 de diciembre de 2010. La lista de sustancias candidatas SVHC forma parte del Reglamento de la UE sobre el registro, la evaluación, la autorización y la restricción de sustancias químicas de 2006 (REACH), y la adición se basó en la clasificación revisada del bórax como tóxico para la reproducción de categoría 1B según el Reglamento CLP . Las sustancias y mezclas importadas a la UE que contienen bórax ahora deben etiquetarse con las advertencias "Puede dañar la fertilidad" y "Puede dañar al feto". [ 82 ] La ECHA propuso su inclusión en el Anexo XIV de REACH el 1 de julio de 2015. [ 83 ] Si se aprueba esta recomendación, todas las importaciones y usos de bórax en la UE deberán ser autorizados por la ECHA.

Una revisión de la toxicidad del boro (como ácido bórico y boratos) publicada en 2012 en el Journal of Toxicology and Environmental Health concluyó: "Parece claramente que las exposiciones humanas al B [boro], incluso en las cohortes más expuestas, son demasiado bajas para alcanzar las concentraciones en sangre (y tejido diana) que se requerirían para ejercer efectos adversos en las funciones reproductivas". [ 84 ] Un borrador de evaluación de riesgos publicado por Health Canada en julio de 2016 ha encontrado que la sobreexposición al ácido bórico tiene el potencial de causar efectos en la salud reproductiva y del desarrollo. Dado que las personas ya están expuestas al ácido bórico de forma natural a través de su dieta y agua, Health Canada recomendó que la exposición de otras fuentes se reduzca tanto como sea posible, especialmente para niños y mujeres embarazadas.

La preocupación no radica en un solo producto, sino en múltiples exposiciones provenientes de diversas fuentes. En este sentido, el departamento también anunció que ciertos plaguicidas que contienen ácido bórico, de uso común en hogares, verán cancelados sus registros y serán retirados gradualmente del mercado. Asimismo, se están implementando nuevas instrucciones de etiquetado más protectoras para otros plaguicidas con ácido bórico que aún se encuentran registrados en Canadá (por ejemplo, estaciones de cebo cerradas y tratamientos localizados con formulaciones en gel). [ 85 ]

Véase también

Notas a pie de página explicativas

  1. ↑ También se escribe como Na 2 B 4 O 7 · 10 H 2 O , lo que muestra que es un tetraborato decahidratado.

Referencias

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  • Ficha Internacional de Seguridad Química 0567
  • Ficha Internacional de Seguridad Química 1229 (bórax fundido)
  • Inventario Nacional de Contaminantes  – Boro y compuestos
  • Guía de bolsillo del NIOSH sobre riesgos químicos
  • Borato de sodio en sefsc.noaa.gov