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Borax

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Der Titel dieses Artikels ist mehrdeutig. Borax als chemischer Stoff wird unter Natriumtetraborat behandelt. Eine Beschreibung der US-amerikanischen Reaktorexperimente befindet sich unter BORAX-Experimente.
Borax
300px
Borax-Kristalle aus Kalifornien
Chemische Formel

Na2[B4O5(OH)4]·8H2O[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[1] (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
Spaltbarkeit vollkommen
Bruch muschelig
Habitus {{{Kristallhabitus}}}
Kristalloptik
Doppelbrechung
(optischer Charakter) 		0,025[3]; zweiachsig negativ
Optischer Achsenwinkel 2V = 39 bis 40° (gemessen); 32 bis 40° (berechnet)[3]
Pleochroismus farblos[2]
Weitere Eigenschaften
Chemisches Verhalten in Wasser und Glycerin löslich

Borax, auch als Tinkal, Natriumborat oder unter seiner chemischen Bezeichnung Dinatriumtetraborat-Decahydrat[4] 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]·8H2O[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.

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.[5]

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 International Mineralogical Association (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“.

Kristallstruktur

Datei:Borax-unit-cell-3D-balls.png
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]

Datei:Borat.svg
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.[6]

Eigenschaften

Tetrabordinatriumheptaoxid-Hydrat bildet in wässriger Lösung dieselben Verbindungen wie Dinatriumtetraborat-Decahydrat.[7][8]

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.[4]

Sicherheitshinweise

Borax (Natriumtetraborat-Decahydrat) hat die CAS-Nummer 1303-96-4.[9] Es ist als Gefahrstoff eingestuft, der die Fruchtbarkeit beeinträchtigt und als fruchtschädigend gilt. Weitere Sicherheitshinweise und Gefahrstoffkennzeichnung siehe Natriumtetraborat und Borate.

Die mittlere letale Dosis (LD50-Wert) wird für Borax mit 2 bis über 6 Gramm pro Kilogramm Körpergewicht angegeben.[10]

Bildung und Fundorte

Datei:Borax ball.jpg
Boraxknolle aus dem Death Valley
Datei:Tincalconite and Borax - Baker mine, US Borax Mine, Kramer Borate deposit, California, USA.jpg
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 Surire in Chile, 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).[11]

Verwendung

Als Rohstoff

Borax wird jährlich weltweit im Megatonnenbereich produziert und ist ein wichtiger Rohstoff zur Herstellung von Borsäure, zur Gewinnung von Boraten und Perboraten sowie weiterer Bor-Verbindungen.[10] Die Gewinnung erfolgt heute nahezu ausschließlich aus dem kristallwasserärmeren Boraxmineral Kernit.

In der Industrie und im Baubereich

Wasserfreier Borax wird als Zusatz für leichtschmelzende Glasuren (zumeist in Fritten) auf niedrig gebrannter Keramik (z. B. Raku, Steingut und andere Irdenwaren), zur Herstellung von Borosilikatglas und bei der Emailproduktion verwendet.

Seine Verwendung als Flussmittel beim Hartlöten von Metallen sowie beim Feuerschweißen beruht auf seiner oxidlösenden Wirkung.[12]

Borax ist gelegentlich Bestandteil von Düngemitteln und wird als Zuschlagsstoff von Zement und Isolierstoffen eingesetzt.[10]

Des Weiteren wirkt Borax als vorbeugendes Holzschutzmittel gegen Schimmel und Insekten[12] und wird zu etwa 5 bis 20 Gewichtsprozent der Gesamtmenge als Flammschutzmittel, hier vorwiegend für Dämmstoffe auf Zellulosebasis, eingesetzt.[13][14] In letztgenannter Anwendung werden seine Eigenschaften als teilweise problematisch angesehen und eine Minderung als sinnvoll erachtet.[15] Eine im Auftrag des Umweltbundesamtes erstellte Studie bemerkt hierzu: "Zusammenfassend wird festgestellt, dass die Anwendung von Borax als Flammschutzmittel akzeptabel ist. Da jedoch die Hintergrundbelastung über die Nahrung bereits so hoch ist, dass die täglich duldbare Aufnahmemenge ausgeschöpft ist, muß gewährleistet sein, dass es durch die Anwendung des Borats als Flammschutzmittel nicht zu einer nennenswerten Zusatzbelastung des Menschen kommt.".[16] Bis zu einer Menge von 8,5 Masse-% Borax-Äquivalent bzw 5,5 Masse-% Borsäure-Äquivalent ist der Zusatz nicht deklarationspflichtig.[17]

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 und stehen im Rang einer Vorprobe.

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.

In Haushalt und Gewerbe

Im Haushalt und Wäschereien findet Borax Anwendung in Seife, in Wasserenthärtern und als Ausgangsmaterial zur Gewinnung von Perboraten in Waschmitteln.[18] Borax wird in Desinfektions-, Putz- und Bleichmitteln, Kosmetikprodukten sowie als Insektizid (bei Ameisenfallen) eingesetzt. Die Abgabe von Borax an private Endverbraucher ist allerdings in Deutschland seit dem 1. Juni 2009 durch die Chemikalien-Verbotsverordnung untersagt.[19]

Als Lebensmittelzusatzstoff hat es die Bezeichnung E 285, ist aber in der EU ausschließlich für echten Kaviar zugelassen und in den USA ganz verboten.[20]

Borax ist neben Polyvinylalkohol, destilliertem Wasser und Lebensmittelfarbe eine Grundsubstanz zur Herstellung des Spielzeugs Slime (Schleim).[21]

Siehe auch

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

Einzelnachweise

  1. ↑ 1,0 1,1 1,2 1,3 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 (englisch)
  3. ↑ 3,0 3,1 Mindat - Borax (englisch)
  4. ↑ 4,0 4,1 Eintrag zu Natriumtetraborat in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 25. September 2007 (JavaScript erforderlich)
  5. ↑ John Randolph Spears: Illustrated Sketches of Death Valley and Other Borax Deserts of the Pacific Coast. BiblioBazaar, 2008, ISBN 978-0-554-70751-8, S. 172.
  6. ↑ A. F. Holleman, E. Wiberg, N. Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 102. Auflage. de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1, S. 1108.
  7. ↑ Angaben über Tetrabordinatriumheptaoxid, Hydrat in der Datenbank des "helpdesk reach-clp-biozid"; abgerufen im September 2016
  8. ↑ Dr. Bernd Glassl, IKW - Vortrag „Auswirkungen der Kandidatenliste – Aufwand und Nutzen“, BAuA, Dortmund, 11. April 2011; abgerufen im September 2016
  9. ↑ ChemCAS: Sodium borate, decahydrate
  10. ↑ 10,0 10,1 10,2 BMG Engineering AG: Studie vom 22.1.2013 zum Umgang mit Bor bei der Altlastenbeurteilung im Auftrag des Kantons Aargau, Schweiz; abgerufen im September 2016
  11. ↑ Fundortliste für Borax beim Mineralienatlas und bei Mindat
  12. ↑ 12,0 12,1 Kremer-Pigmente: Merkblatt Borax, Tinkal (PDF 32,5 kB)
  13. ↑ www.waermedaemmstoffe.com: Vergleich der wichtigsten Dämmstoffe, abgerufen am 23. Februar 2010
  14. ↑ Schadstoffberatung Tübingen: Welche Vor- und Nachteile haben verschiedene Dämmmaterialien?, abgerufen am 23. Februar 2010
  15. ↑ Leisewitz et al.: Erarbeitung von Bewertungsgrundlagen zur Substitution umweltrelevanter Flammschutzmittel im Auftrag des Umweltbundesamtes (Dez. 2000), S. 121 ff. (PDF; 1,6 MB)
  16. ↑ André Leisewitz, Hermann Kruse, Engelbert Schramm, Öko-Recherche Büro für Umweltforschung und -beratung GmbH, Frankfurt/M. - Erarbeitung von Bewertungsgrundlagen zur Substitution umweltrelevanter Flammschutzmittel, Forschungsbericht 204 08 542 (alt) 297 44 542 (neu), Band I: Ergebnisse und zusammenfassende Übersicht, Umweltforschungsplan des Bundesministers für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit, im Auftrag des Umweltbundesamtes, Dezember 2000.
  17. ↑ 30th ATP of Council Directive 67/548/EEC on the classification, labelling of dangerous substances, Kapitel 2.3.2.4 .., erwähnt in der Produktgruppeninformation Zellulose-Dämmstoffe; abgerufen im September 2016
  18. ↑ Vorlage:HPD
  19. ↑ PTA (Aktuelle Nachrichten): Keine Abgabe von Borax in Apotheken vom 17. November 2008 (zuletzt abgerufen am 31. August 2014)
  20. ↑ Datenbank Zusatzstoffe: Borax
  21. ↑ Uni Bayreuth – Effektexperimente: Slime (Memento vom 27. September 2007 im Internet Archive)
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