硼砂（2-溴苯硼酸：Borax），英文名稱來自波斯語burah，白色的意思，四硼酸鈉的十水合物，化學式為Na2B4O5(OH)4·8H2O，有時也寫作Na2B4O7·10H2O，摩爾質量為381.4g/摩爾，密度為1.7g/cm3。其為白色晶體或晶體粉末，無臭、味咸，易溶于水、丙三醇，不溶于醇，水溶液呈堿性。75℃時該物質失去結晶水，在干燥空氣中風化。無水硼酸鈉熔點為742℃，分解溫度為1575℃。工業上制備硼砂的方法有硫酸法、堿解法和碳堿法。
硼砂的用途很廣。在醫藥中，硼砂具有消毒防腐、抑菌、抗病毒等藥理學作用。在玻璃中，可增強紫外線的透射率，提高玻璃的透明度及耐熱性能。在搪瓷制品中，可使瓷釉不易脫落而使其具有光澤。硼砂是制取含硼化合物的基本原料，幾乎所有的含硼化合物都可經硼砂來制得。
相關歷史
硼砂首先在西藏自治區干涸的湖床上發現。公元 8 世紀，來自西藏、波斯和亞洲其他地區的本土丁香通過絲綢之路貿易到阿拉伯半島。
硼砂原名蓬砂，始載于宋《日華諸家本草》。蘇頌謂：“硼砂出南海其狀甚光瑩，亦有極大塊者，諸方亦稀用。李時珍曰…“硼砂生西南番，有黃白二種。西者白如硫酸鋁鉀，南者黃如桃膠，皆是煉結成，如砂之類。西者柔物去垢，殺五金，與消石同功，與堿石相得也”。本草綱目中所講述的“西者白如明礬者”，與今天所用硼砂相符。
硼砂在 19 世紀末首次得到普遍使用，當時弗朗西斯·馬里恩·史密斯 (Francis Marion Smith)的太平洋海岸硼砂公司 (Pacific Coast Borax Company)開始以“20 Mule Team Borax ”商標銷售和推廣各種應用，該商標以硼砂最初拖運的方法命名。
來源分布
硼砂是硼砂礦經精制而成的結晶。硼砂是最常見的硼酸鹽礦物之一，主要產于干旱地區鹽湖的干涸沉積物中，也呈硼霜于土壤的表面和熱礦泉的沉積物中。世界著名產地主要有加利福尼亞州克拉默礦、內華達州南部和俄勒岡州，土耳其比加迪奇和埃梅特，以及沿智利、阿根廷、玻利維亞、秘魯邊界延伸的安第斯山脈。中國是最早開采硼砂的國家，有豐富的硼砂礦，主產地在青海省、西藏自治區，云南省、新疆、四川省、陜西省、甘肅省等地。如西藏杜佳里湖、青海大柴旦湖產出的硼砂礦床聞名于世。
應用領域
玻璃搪瓷領域
硼砂主要用于玻璃和搪瓷工業產品中，是制造光學玻璃、琺瑯和瓷釉的原料，還用于制造特種光學玻璃、玻璃纖維。在玻璃中，可增強紫外線的透射率，提高玻璃的透明度及耐熱性能。在搪瓷制品中，可使瓷釉不易脫落而使其具有光澤。
工業領域
在化學工業中，硼砂是制造硼化合物（硼酸、過氧磷酸鈉等）的基本原料，其是制造硼酸鹽的主要來源。例如，氮化硼用于耐火材料及半導體；硼化氫、鋰、鈹的化合物可作為高能燃料等；可用碳化硼控制原子能反應堆反應速度。硼酸鹽可以在實驗室中作為緩沖液；過硼酸鈉可以用于軟化水。
硼砂可以作為硬焊中所需要的釬劑。硬釬焊的釬料熔點高于450℃，常用的釬料有銅基釬料、鋁基釬料、銀基釬料等，常用的釬劑有硼砂、硼酸、氯化物、氟化物等。硬釬焊的接頭強度較高，工作溫度也較高，主要用于機械零部件的釬焊。釬焊的加熱方法有很多種，常用的加熱方法主要有烙鐵加熱、火焰加熱、爐內加熱、電阻加熱和高頻加熱等。
在煙草、油墨、膠木和造紙中用作干燥劑。此外，還用于制造硼砂皂、肥料及防凍劑等。
醫藥領域
硼砂主要成分為含水四硼酸鈉，尚含少量鉛、銅、鈣、鋁、鎂等。研究表明，硼砂具有消毒防腐、抑菌、抗病毒等藥理學作用。此外，還存在低毒蓄積性，對實驗動物具有生殖毒性及致畸性，也可引起皮疹。現代醫學主要用于皮膚黏膜的消毒防腐，以及治療氟骨癥、足癬、牙髓炎、霉菌性陰道炎、宮頸糜爛、瘡、痤瘡、濕疹、疤疹病毒性皮膚病等。臨床中采用硼酸鹽親和色譜法測定糖化血紅蛋白。
清洗劑
硼砂可以作為中和劑加入到重垢型堿性清洗劑中，這類清洗劑的活性成分為硅酸鈉、六甲基磷酸鈉、偏磷酸鈉、碳酸鈉和磷酸鈉。這些清洗劑通常和高壓或其他機械化學系統一起使用，能有效去除油脂，但對于控制礦物質沉積物毫無作用。這類化合物有一定的溶解能力，一般有輕微的腐蝕性或者無腐蝕性。但長時間與身體接觸可能會除去皮膚上的必需油脂，使皮膚容易被感染。
其他
硼砂可作防腐劑、殺蟲劑，主要用來預防和治療果樹的缺硼癥，也可用于柑橘的防腐保鮮。
理化性質
硼砂有時也寫作Na2B4O7·10H2O，但該名稱與其結構不一致。它實際上是八水合物，陰離子不是四硼酸根[B4O7 ] 2?而是四羥基四硼酸根[B4O5 (OH) 4 ] 2?，所以實際化學式為Na2B4O5(OH)4·8H2O。相對分子質量為381.4。其為白色晶體或晶體粉末，無臭、味咸，相對密度為1.73。75℃時該物質失去結晶水，在干燥空氣中風化。易溶于水、丙三醇，20℃水中的溶解度為5.1g/100mL，不溶于醇，水溶液呈堿性。加熱熔融時呈玻璃體。無水硼酸鈉熔點為742℃，分解溫度為1575℃。
制備方法
硫酸法
硫酸法是利用硼鎂礦制取硼酸的主要方法。硫酸法制備硼砂以硼鎂礦粉作為原料，將硫酸加入硼鎂礦粉中使其分解，反應產物為粗硼酸和硫酸鎂。為了下一步制備硼砂，需將混合產物分離，獲得粗硼酸。母液中硼酸和硫酸鎂的分離，主要的方法有硫酸鹽析法、沉淀分離法（固硼或固鎂）、浮選分離法、萃取回收法等方法。從母液中分離高純度硫酸鎂，之后過濾、結晶、分離得到粗硼酸H3BO3，再加純堿Na2CO3中和而得硼砂。
堿解法
將硼鎂礦作為實驗原料，在一定溫度下焙燒后粉碎再加氫氧化鈉溶液進行堿解，過濾及水洗除去殘渣，將濾液蒸發濃縮、冷卻結晶后加水溶解，再加碳酸氫鈉中和，冷卻結晶，分離得到硼砂。堿解法是基于硫酸法的B2O3回收率低、成本高、設備腐蝕較嚴重等缺點而提出的。要使B2O3污染得以解決，硼砂就必須從B2O3含量高的硼礦中提取制備，通過母液回收利用，將母液中殘留的B2O3盡可能多地轉移到硼砂中。堿解法加工硼鎂礦，首先要求礦石焙燒質量好，生燒和過燒都會顯著降低堿解率。
碳堿法
利用Na2CO3和CO2反應劑在加壓的條件下與硼礦粉反應，此時，硼以B4O72-的形式進入溶液相，而鎂以MgCO3沉淀的形式留在渣中，從而達到硼鎂分離的目的。通過控制pH值，使鎂生成碳酸鎂或者堿式碳酸鎂沉淀，通過過濾與溶液中的硼分離。加壓和升溫均可縮短反應時間，加快反應進程。碳堿法制備硼砂，分離硼砂后的母液可直接返回配料，流程短，且排出的礦渣堿性較弱，不易污染環境。碳堿法與堿解法最大的不同在于制備硼砂的過程中有氣體CO2參與反應，所以反應過程需在相對密閉的環境下進行。
結構形態
晶體結構
單斜晶系，C62h-C2/c；a0=1.184nm，b0=1.063nm，c0=1.232nm，β=106°35'；Z=4。主要玫瑰晶譜線：2.57（100）、2.84（53）、4.86（47）。硼砂晶體結構為雙環結構：硼酸根由2個[BO3OH]四面體和2個[BO2OH]三角形彼此共角頂組成；它們通過氫氧鍵與[Na(H2O)6]八面體共棱形成//c軸的柱相連。這一結構特征使棚砂具//{100}解理。
晶體形態
斜方柱晶類，C2h-2/m(L2PC)。晶體為短柱狀或厚板狀。常見單形：平行雙面a{100}、b{010}、c{001}，斜方柱m{110}、w|021}、q{112}等。集合體為晶族狀、粒狀、多孔的土塊狀、皮殼狀等。
安全事宜
毒性
硼砂是低毒類積蓄性的無機化合物。動物口服硼砂后的半數致死量（LD50）為2~5.33g/kg。硼是人體限量元素，人體若攝入過多的硼，會引發多臟器的蓄積性中毒。硼的毒性作用，在于它可直接通過神經系統影響人體的生化過程。長期從事硼作業者可有神經衰弱、關節痛、性欲減退和禿頭癥等癥狀。硼對細菌的脫氧核糖核酸合成有抑制作用，也對人體內的DNA產生傷害。
健康危害
硼砂隨食品進入人體內后經過胃酸作用就轉變為硼酸，由胃腸道吸收。硼酸在人體內有積存性，盡管每次的攝取量不多，而積少成多。多次攝取會在體內蓄積，妨礙消化道的酶的作用，引起食欲減退、消化不良、抑制各種營養素的吸收，促進脂肪分解，而使體重減輕。硼砂對人體多種臟器有毒性作用。硼砂中毒的臨床癥狀主要表現為心、肝、腎、胃腸、神經、生殖、皮膚等系統的損害。食用人為添加硼砂的食品，輕者引起食欲不振、消化為良、體重減輕；重者出現嘔吐、腹瀉等消化道刺激癥狀，皮膚干燥、皮疹、黏膜炎、頭暈、頭痛等癥狀，甚至出現紅斑、循環系統障礙、休克、昏迷等硼酸癥。硼砂的成人中毒劑量為1~3g，成人致死量為15~20g，兒童致死量為5g，嬰兒致死量為2~3g。慢性硼中毒的最小劑量為100mg/d。中毒病例的平均致死率為55%，嬰兒致死率為70%。
檢測方法
在推薦標準《食品中山梨酸、苯甲酸的測定》（GB／T5009.29-2003）中，有《禁用防腐劑的定性試驗方法》，其中有硼酸、硼砂的定性試驗方法。其他的硼砂定性定量檢測方法則有多種：改良姜黃試紙法、姜黃素分光光度法、顯微結晶法、反相高效液相色譜測定法、熒光滅法、電感耦合等離子體發射光譜法、流動注射分光光度法、鈹試劑Ⅲ比色法和分光光度法等等。
參考資料 >
十水合硼酸鈉.國際化學品安全卡.2023-12-30
硼砂.中國大百科全書.2024-01-08
Borax ( Na2B4O7. 10H2O ) - Sodium Borate - Occurrence, Discovery and Applications.Amoz.2023-12-30
硼酸鹽.中國大百科全書.2024-01-08