El tetrahidroxiborato de sodio es una sal (compuesto iónico) con fórmula química o . Es uno de varios boratos de sodio . A temperatura ambiente es un sólido cristalino incoloro. Laszlo J. Csetenyi, Fredrik P. Glasser, and R. Alan Howie (1993): "Structure of sodium tetrahydroxyborate". Acta Crystallographica Section C, volume C49, pages 1039-1041. A. E. Lapshin, E. F. Medvedev, I. G. Polyakova & Yu. F. Shepelev (2009): "Synthesis and crystal structure of a new modification of sodium tetrahydroxyborate NaB(OH)4". Glass Physics and Chemistry, volume 35, pages 308–312.
La proporción de los elementos corresponde a la mezcla de óxidos Na₂O·B₂O₃·4H₂O, pero la estructura del sólido difiere notablemente 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 ortobórico B(OH)3 en soluciones acuosas mediante la unión de un anión hidróxido 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.
Forma monoclínica La primera forma, descrita en 1993, cristaliza en el sistema cristalino monoclínico con grupo de simetría P21/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 nm3.
En la forma monoclínica, los aniones tetrahidroxoborato de cada capa de aniones tienen orientaciones alternas relacionadas por inversión central. Tres de los átomos de oxígeno de cada anión se encuentran a una distancia máxima de 4,2 Å del plano (010), mientras que el cuarto se halla a unos 270 Å de dicho plano. Los cationes de sodio se encuentran aproximadamente en las mismas capas de aniones, a 34 pm de distancia del plano medio de la capa. Cada ion de sodio está rodeado por cinco átomos de oxígeno en una disposición piramidal cuadrada aproximada, a distancias de entre 233 y 239 pm, y un sexto oxígeno se encuentra a 313 pm. Estos seis oxígenos pertenecen a cuatro aniones.
Forma ortorrómbica La segunda forma, descrita en 2009, cristaliza en el sistema cristalino ortorrómbico con grupo P212121 y parámetros de celda a = 532,3 pm, b = 949,6 pm y c = 659,6 pm, Z = 4, volumen V = 0,3334 nm3 .
En esta versión, todos los aniones de cada capa (010) tienen uno de los cuatro enlaces B-O orientado en la misma dirección, aproximadamente paralelo al eje (100), en oposición a los aniones de las capas adyacentes. Tres átomos de oxígeno de cada anión se encuentran a una distancia máxima de 4 pm de su plano medio (100). Los aniones forman columnas paralelas a la dirección (100), y cada columna está girada 180 grados alrededor de este eje respecto a las adyacentes. La separación entre capas es de 224 pm.
Los átomos de sodio se encuentran en capas situadas a mitad de camino entre las capas de aniones. Cada ion de sodio está rodeado por cinco átomos de oxígeno dispuestos en forma de pirámide cuadrada, a distancias comprendidas entre 233 y 239 pm. Los átomos de oxígeno de la base se encuentran desplazados como máximo 4 pm de su plano medio; el átomo de sodio se halla desplazado 30 pm, y el quinto átomo de oxígeno se encuentra a 270 pm de él.
Síntesis y propiedades La forma monoclínica se ha obtenido mezclando hidróxido de sodio NaOH (14,5 % en peso), ácido bórico H3BO3 (9,0 %), hidróxido de calcio Ca(OH)2 (10,7 %) y agua (65,8 %), y dejando reposar la mezcla durante un largo periodo de tiempo a 293 K.
La forma ortorrómbica se ha cristalizado en forma de finas agujas a partir de una solución de hidróxido de sodio y ácido bórico con un pH de 12 (es decir, con una relación molar de boro y sodio de 3:2 en la solución), que se dejó evaporar a temperatura ambiente.
La solución inicial para la cristalización por evaporación también se puede preparar a partir de metaborato sódico tetrahidratado (NaBO2·4H2O).Fayan Zhu, Wenqian Zhang, Hongyan Liu, Xiufang Wang, Yongquan Zhou, Chunhui Fang, Yunhong Zhang (2020): "Micro–Raman and density functional theory analyses of ion pairs in concentrated sodium tetrahydroxyborate droplets". Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, Volume 224, article 117308.
El sólido es bastante estable pero reacciona lentamente con el dióxido de carbono del aire.
El proceso de cristalización se ha estudiado mediante espectroscopia Raman de gotas de solución de tamaño nanométrico, a medida que el agua se evaporaba en el aire.
El tetrahidroxiborato de sodio es el producto final de la hidrólisis del borohidruro de sodio a 45–65 °C, mediante la formación de borano neutro y luego ácido bórico.André Gonçalves, Pedro Castro, Augusto Q. Novais, Carmen M. Rangel, and Henrique Matos (2008): "Modeling of catalytic hydrogen generation from sodium borohydride". Computer Aided Chemical Engineering, volume 25, pages 757-762.
Referencias Laszlo J. Csetenyi, Fredrik P. Glasser, and R. Alan Howie (1993): "Structure of sodium tetrahydroxyborate". Acta Crystallographica Section C, volume C49, pages 1039-1041. A. E. Lapshin, E. F. Medvedev, I. G. Polyakova & Yu. F. Shepelev (2009): "Synthesis and crystal structure of a new modification of sodium tetrahydroxyborate NaB(OH)4". Glass Physics and Chemistry, volume 35, pages 308–312. Fayan Zhu, Wenqian Zhang, Hongyan Liu, Xiufang Wang, Yongquan Zhou, Chunhui Fang, Yunhong Zhang (2020): "Micro–Raman and density functional theory analyses of ion pairs in concentrated sodium tetrahydroxyborate droplets". Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, Volume 224, article 117308. André Gonçalves, Pedro Castro, Augusto Q. Novais, Carmen M. Rangel, and Henrique Matos (2008): "Modeling of catalytic hydrogen generation from sodium borohydride". Computer Aided Chemical Engineering, volume 25, pages 757-762.
Enlaces externos
Categoría:Compuestos de sodio Categoría:Boratos