Получение метабората кальция

[Ruslan19950603]

Добрый день.

Подскажите, как получить метаборат кальция в определенном количестве? Конкретно - 7 моль.

 

Из известного мне: Са(ОН)2 + 2H3BO3 = Ca(BO2)2⬇️+ 4H2O. Прореагировать должны 7 моль первого и 14 моль второго реагента. Реакция же проходит при растворении в воде обеих компонентов. И тут я уже как бы всё ¯\_(ツ)_/¯. Хочеться приготовить метаборат с минимальным количеством примесей.

 

Если взять 10 л воды. Сколько Ca(OH)2, H3BO3 растворять, что бы именно 7 и 14 моль вступили в реакцию? Какой должна быть температура? Интернеты говорят, что вода должна кипеть. После реакции, часть метабората растворится (мало, но все же), а остальной выпадет в осадок? Если в воде уже что-то растворится, повлияет ли этот факт на растворимость других веществ в этой же воде?

 

Мои мысли: если в воду (10 л) добавить 7 моль Ca(OH)2 и 14 H3BO3, или меньшее количество с такой пропорцией, то реакция может пройти в полном объеме, ведь компоненты будут потихоньку растворяться, насыщая раствор, взаимодействовать и выпадать в осадок, "освобождая" растворитель пока все не растворяться и не прореагируют. В итоге воде не останеться только часть метабората, 13 грамм на 10 литров.

 

Но я подозреваю, что все не так просто. Если растворяется Ca(OH)2, будет ли "место" и сколько, для H3BO3 или наоборот?

Не получу ли я другие бораты (Ca3(BO3)2, например), или кислые/щелочные соли?

Мои мысли 2: растворимость Ca(OH)2 при 20°С около 0,173г/100мл, а H3BO3 - 5,7г/100мл (найдено в интернете, верно ли?). Если я растворю 17,3 г Ca(OH)2 в 10 л воды, получу насыщеный раствор. И H3BO3 уже не сможет раствориться. Значит надо, составить пропорцию где х=маса Ca(OH)2, y=маса H3BO3, которая может раствориться в 10 л воды. Получаем:

х/17,3 + у/570 = 1

1 это вроде как предел насыщения для раствора. Вторая часть системы - это как должны соотносться количества веществ. Один моль Са(ОН)2 к молю Н3ВО3 относиться как 1,1983232:1. Нам нужно 2моль Н3ВО3.

Получаем:

х/у = 1,1983232/2

Если посчитать все, то выйдет 28,8736795 г Н3ВО3, и 17,3000000071 г Са(ОН)2. Что собственно и напрягает. Ладно, можна взять 10 г Са(ОН)2 и в два раза больше вещества Н3ВО3.

 

Вобщем, самому не осилить. Помогите, кто знает.

Спасибо

Изменено 21 Ноября, 2021 в 18:53 пользователем Ruslan19950603
Вторая мысль появилась

[Вадим Вергун]

Если вам нужен безводный метаборат - делайте безводными методами (сплавление) не ошибетесь. В воде возможны разные варианты - например вместо метабората сядет ортоборат, или даже тетраборат.

[Ruslan19950603]

2 часа назад, Вадим Вергун сказал:

Если вам нужен безводный метаборат - делайте безводными методами (сплавление) не ошибетесь. В воде возможны разные варианты - например вместо метабората сядет ортоборат, или даже тетраборат.

Спасибо) Ортоборат, тетраборат тоже подходят. Суть в том, что нужны бораты кальция нерастворимые или плохо растворимые. Ну и что бы их можно было получить в довольно чистом виде. 

А как посчитать сколько и чего надо в растворе, что бы получить любые из этих боратов кальция, но без остатков реагентов?

П. С. А если сплавление, то можно и тетраборат получить и ортоборат, зависимо от количества реагентов? Сплавлять надо при температуре плавления ортоборной кислоты? Они ведь в оксиды превратяться? Или так и надо?

Изменено 21 Ноября, 2021 в 21:58 пользователем Ruslan19950603
Дополнил

[Paul_S]

https://www.scientific.net/KEM.280-283.605

[Ruslan19950603]

19 часов назад, Paul_S сказал:

https://www.scientific.net/KEM.280-283.605

Прастити? Я несмог ее почитать

[Вадим Вергун]

22 часа назад, Ruslan19950603 сказал:

Спасибо) Ортоборат, тетраборат тоже подходят. Суть в том, что нужны бораты кальция нерастворимые или плохо растворимые. Ну и что бы их можно было получить в довольно чистом виде. 

А как посчитать сколько и чего надо в растворе, что бы получить любые из этих боратов кальция, но без остатков реагентов?

П. С. А если сплавление, то можно и тетраборат получить и ортоборат, зависимо от количества реагентов? Сплавлять надо при температуре плавления ортоборной кислоты? Они ведь в оксиды превратяться? Или так и надо?

Если нужны не растворимые то как раз лучше пойдут безводные через сплавление. Наименее растворимы будут метабораты.  Греть градусов до 500 тонко промолотую смесь порошков борной кислоты и оксида (карбоната, гидроксида) кальция в стехиометрическом соотношении. Важно использовать широкий тигель так как расплав будет сильно пениться.

[Леша гальваник]

1 минуту назад, Вадим Вергун сказал:

широкий тигель

Из какого материала?

Кварц и фарфор оно будет достаточно сильно жрать. И корунд будет подъедать.

[Вадим Вергун]

19 минут назад, Леша гальваник сказал:

Из какого материала?

Кварц и фарфор оно будет достаточно сильно жрать. И корунд будет подъедать.

Чугуний. Это если допусков на железо нет, а их, как я понимаю, нет.

Но вообще можно и из кварца. Расплав окиси бора с кварца при 500С стравит хорошо если пару микрон за час. Но откуда у простого человека кварц? А чугуний он у всех в избытке.

[Paul_S]

9 часов назад, Ruslan19950603 сказал:

Прастити? Я несмог ее почитать

 

www.scientific.net%2Fkem.280-283.605.pdf

[Ruslan19950603]

22.11.2021 в 22:21, Вадим Вергун сказал:

Чугуний. Это если допусков на железо нет, а их, как я понимаю, нет.

Но вообще можно и из кварца. Расплав окиси бора с кварца при 500С стравит хорошо если пару микрон за час. Но откуда у простого человека кварц? А чугуний он у всех в избытке.

Дело в чем. Помогаю супруге. Смысл ее работы в примеси к бетону. Масса примеси не более 10% массы цемента. Отсюда и цыфры. Ну и я не химик, по-этому и знания мои не дальше школы. Я очень благодарен всем кто откликнулся. Реально не ожидал.

100% понял что буду сплавлять. Посмотрел.

Думаю, что взять надо будет, гидроксид кальция или оксид? В плане, с чем меньше опасность и с чем проще работать? Я не уверен в надежности оборудования в универской лаборатории, там же вытяжка нужна наверное. Если можна, про посуду, не понял вобще. В расплавленом виде будет метал растворять? Если в том что выйдет будет до 2% железа не беда, хотя без него лучше конечно. Влиять будет или нет, не знаю. А в чем еще можна?

 

Нужно нагреть смесь ортоборной кислоты и гидроксида кальция (или оксида) вместе? Википедия говорит что гидроксид кальция плавится при 512°С, а при 580 распадается на оксид и воду. Оксид плавится при >2000°С, которые, не получить никак.

Борная кислота плавиться при 170°С, а кипит при 300°С. В то же время, на странице оксида бора говориться, что его получают нагреванием ортоборной кислоты до 235°С (как тогда может кипеть ортоборная кислота, я не знаю). Плавится оксид бора при 480°С.

Суть в том, чтобы разложить борную кислоту до оксида и расплавить его, а вместе с тем расплавить гидроксид кальция и тогда они прореагируют превратившись в соль и испарив остаток воды? Если я правильно понял.

 

А если нагреть до 580 что бы разложить гидроксид кальция до оксида кальция? Расплавленый оксид бора будет реагировать с нерасплавленым оксидом кальция? Просто, если не получится точно температуру держать. Никогда подобным не занимался и не знаю как это происходит.

 

Спасибо всем кто отозвался

Изменено 23 Ноября, 2021 в 20:40 пользователем Ruslan19950603
Очепятки убирал