Synthese von Natriumperoxoborat

Natriumper(oxo)borat wird überwiegend als Bestandteil von Wasch- und Bleichmitteln und zu Herstellung von Sauerstoffbädern genutzt. Der interessantere Punkt sind aber einige Anwendungen in der Organischen Synthese mit denen substituierte Azobenzole synthetisiert werden können.


Geräte:

Becherglas, Magnetheizrührer, Möglichkeit zur Vakuumfiltration, Messzylinder, Waage

Chemikalien:

Natriumborat Tetrahydrat (Borax) (T)


Natriumhydroxid (C)


Wasserstoffperoxid 30% (Xn)


Ethanol (F)


Diethylether (F+, Xn)


____________

Natriumperoxoborat Tetrahydrat (T)




Durchführung:

In einem Becherglas wird eine Lösung aus 57,2 g Borax und 12 g Natriumhydroxid in 400 ml Wasser hergestellt. Dabei sollte die Lösung erwärmt und gerührt werden bis eine vollständige Lösung eintritt (falls notwendig mehr Wasser hinzufügen). Anschließend werden 61 ml Wasserstoffperoxid 30% zu der gerührten Lösung gegeben, die sich - falls noch ein geringer Teil ungelöster Bestandteile enthalten sein sollte - klärt. Die Lösung wird jetzt 2 h bei Raumtemperatur stehen gelassen (Rühren ist alternativ auch möglich), wobei sich farblose Kristalle abscheiden. Die Lösung wird anschließend noch kurz gekühlt und der Niederschlag abgesaugt, anschließend mit Wasser, Ethanol und Diethylether gewaschen.

Ausbeute: 89,5 g (97% d.Th.)

Entsorgung:

Die Lösungsmittel können recycelt werden und das Produkt sollte aufgehoben werden oder wird dem anorganischen Abfall zugeführt.

Erklärung:

Werden Orthoborsäuren in Wasserstoffperoxid gelöst wird eine der OH-Gruppen gegen eine OOH-Gruppe ausgetauscht. Reagiert diese mit Wasser bildet sich das Trihydroxohydroperoxoborat-Ion. Auch reagiert eine Lösung von Borsäure in Natronlauge mit Wasserstoffperoxid zum Natriumperborat (NaBO₃). Allerdings liegt dieses nicht als Monomer vor, sondern das Trihydroxohydroperoxoborat-Ion dimerisiert zu einem stabileren sechgliedrigen Ring in Sesselform, an.


Na₂B₄O₇*10 H₂O + 2 NaOH + 4 H₂O₂ --[H₂O]--> 2 Na₂[B₂(O₂)₂(OH)₄]*4H₂O

Struktur des Peroxoborat-Ions:




In der Literatur finden sich verschiedene Werte für die Hydrationsstufe des Salzes, die aber daher rühren, dass die Formel des Salzes häufig in unterschiedlichen Formen angegeben wird, rein rechnerisch kommt man jedoch immer auf das Tetrahydrat, da die Komplexieren der Hydroxyionen an das Boratom mal berücksichtigt wird und mal nicht.
Mögliche Formeln:

NaBO₃*3H₂O (Monomer. Theoretisch einfachste Formel, tritt jedoch nur als Dimer auf.)
Na₂B₂O₆*6H₂O
Na₂[B₂(O₂)₂(OH)₄]*4H₂O

Bilder:


Getrocknetes Produkt