Uleksit’ten Sodyum Pentaborat Üretimi: (Bor)

Doğada oldukça çok bulunan elementlerden biri olan bor, periyodik cetvelin III A grubunda olup atom numarası 5, atom kütlesi 10,811, özgül ağırlığı 2,45 g.mL-1, erime noktası 2300 0C, kaynama noktası 2550 0C’dir. Özellikle Na, Ca ve Mg gibi alkali ve toprak alkali metallerle birleşmiş hidratlı boratlar şeklinde bulunan bor, doğada serbest olarak bulunmaz. En çok kullanılan bor bileşiği boraks, altın ve gümüş gibi binlerce yıldan beri bilinmekte olup Çinliler M.Ö. 800 yıllarında porselen cilası olarak, eski Mısır ve Mezopotamya uygarlıkları ise bazı hastalıkların tedavisinde ve ölülerin mumyalanmasında kullandıkları bilinmektedir. Babillilerin Himalayalar’dan getirip altın işlemede kullandıkları kristallerin de bor olduğu tahmin edilmektedir. Dünyada bilinen bor kaynaklarının büyük bir çoğunluğunu tinkal cevherleri oluşturmaktadır. Büyük rezervler halinde bulunan diğer bor cevherleri ise kolemanit ve uleksittir.

Na2O.2CaO.5B2O3.16H2O formülüne sahip Uleksit, tabiatta bol miktarda bulunan ve ticari önemi büyük olan bir bor mineralidir.
İlk olarak 1870 yılında Nevada çölünde bulunmuş ve pamuk topu adı verilmiş olan uleksit, kurak bölgelerde, kurumuş tuzlu göllerde bulunur. Türkiye’de uleksit; kolemanit ve diğer boratlarla birlikte Bigadiç havzasında bulunmaktadır. Uleksitin en önemli kullanım alanları, yalıtkan ve ateşe dayanıklı kimyasal maddelerin üretim sanayileridir. Ayrıca cam elyafı üretiminde de kullanılmaktadır.

Çeşitli analitik ölçüm cihazları, bilgisayarlar ve kristallografik analiz cihazları kullanılarak 1996 yılına kadar doğal olarak oluşan 230 bor minerali bulunmuştur. Ayrıca laboratuarda üretilmiş mineral olmayan boratların sayısı da oldukça fazladır. Dünyanın en büyük bor rezervlerine sahip olan ülkemizde (yaklaşık %72) bor cevheri yatakları Balıkesir, Bursa, Eskişehir ve Kütahya illerimizde bulunmaktadır.

Birçok endüstri dalında yaygın bir kullanım alanı bulunan boratların önemi gittikçe artmaktadır. Bir bor ürünü bazı durumlarda bir başka bor ürününün yerini tutabilmesine rağmen, bugün için bor bileşiklerinin görevini aynı kalitede ve ucuzlukta görebilecek bir başka ürün yoktur. Bu da bor ürünlerinin kullanımını artıran en önemli hususlardan biridir. Modern yaşamın gereksinimi olan birçok ürünü elde etmek için dünyanın her tarafında çok sayıda endüstri veya sektör bor bileşiklerini kullanmaktadır.

Kullanım alanında borun tüketiminin hızla artışı, yeni kullanım alanlarında günden güne çeşitlenişi borun önemini iyice artırmaktadır. Günümüzde farkında olmasak da bor bileşikleri günlük hayatımızla iç içedir ve insanoğlu binlerce yıldır farkında olmadan boru kullanmaktadır. Bor türevlerinin kullanım alanlarını şu şekilde sıralamak mümkündür.

Tarımda Bor:

Bor bitkiler için bir mikrobesi elementi olup çiçek açmayı, polen üretmeği, filizlenmeği ve meyve gelişmesini kontrol etmek için bitkilere gereklidir. Ayrıca bor aynı zamanda yaşlı yapraklardan bitkinin yeni gelişen kısımlarına ve köklerine şeker taşınmasına yardım eder ve bir yakıt pompası gibi iş görür. Bu yüzden bor içeriği yetersiz olan topraklara bor gübresi verilmektedir.

Gıdalarda Bor:

Yapılan araştırmalar değişik kültürlerdeki insanların aldıkları gıdalar ve içtikleri su ile günde yaklaşık 1–3 mg bor tükettiklerini göstermektedir. Yaşam için insanların bora gereksinim duydukları ispat edilememiş ise de borun insan sağlığı için önemli olduğu birçok WHO (dünya sağlık organizasyonu) raporunda da kabul görmüştür.

Evde Bor:

Bor evlerimizin ve günlük kullandığımız birçok eşyalarımızın da vazgeçilmez bir bileşenidir. Ahşap ve plastik türü ev ve inşaat malzemelerinin boratlarla muamele edilmesi, onları küflenmeden, mantar ve böceklerden korur, onları yanmaya karşı dayanıklı yapar. Çatı malzemeleri, duvar kaplamaları, fiberglas ve selüloz yalıtım malzemeleri gibi kötü hava şartlarına karşı bizleri muhafaza eden yapı malzemeleri bor içermektedir. Evlerimizin içinde taban ve duvarlardaki fayans ve seramiklerde, lavabo ve diğer sıhhi tesisat malzemelerinde bor kullanılıyor. Mutfaklarımızda yemek yediğimiz cam ve emaye kaplar, banyolarımızda kullandığımız sabunlar, soğuk kremler, yüz losyonları, tıraş kremleri, kontak lens solüsyonları, saç bakım ürünleri, göz damlaları ve ayak yıkama solüsyonları, diş protez temizleyicileri bor içeriyor.
Pamuklu kumaşların hazırlandığı pamuğun lif verimini artırmak için tarlada gübre olarak ve de naylonun işlenmesi için boratları kullanıyoruz. Çamaşırları temizlemede kullandığımız deterjanlarda, yıkama yardımcı maddelerinde ve ağartıcılarda, temizlik ürünlerinin ambalajlanmasında kullanılan yapıştırıcılarda boratları kullanıyoruz.
Ayrıca borosilikat camı ısıya dirençli cam uygulamaları, halojen lambalar ve Pyrex tencerelerden katot tüplerine ve sıvı kristal ekranlarına kadar çeşitli ürünlerin esasıdır.

Polimer Katkı Maddeleri:

Çinko boratlar plastik ve kauçuk uygulamalarında alevlenmeyi geciktirici olarak kullanılır. Bunlar aynı zamanda dumanı bastırıcı işleve de sahiptirler. Çinko boratlar aynı zamanda, tel ve kablo, duvar kaplamaları, konveyör kayışları, elektrik parçaları, kaplamalar ile otomobil ve uçakların iç parçalarının üretiminde de kullanılır. Kullanılan bor bileşikleri çeşitli çinko boratlardır.

Ahşap malzemelerin Borla Muamelesi:

Kerestelerin boratlarla muamele edilmesi, onları tahrip eden mikroorganizmalara karşı emniyetli ve uzun ömürlü olmalarını sağlayan bir metot olarak bilinir. Tahtaları, tahta kompozitlerini ve bina içinde tahtadan yapılmış diğer malzemeleri muamele etmek için kullanılan birkaç çeşit borat vardır. Bunlar çinko boratlar, borik asit, boraks pentahidrat, boraks okta hidrattır. Boratlarla muamele edilmiş ahşap malzemeler 50 yılı aşkın bir süreden beri (örneğin Yeni Zelanda’da) kullanılmaktadır. Yeraltı karıncaları çok tahrip edici olan Formoza’da da boratlar bu böceklere karşı başarıyla kullanılmıştır. ABD de bu amaçla kullanımı giderek yaygınlaşmaktadır. Boratlar fungal bozulmayı önler, karınca ve hamamböcekleri yedikleri zaman metabolizmaları bozulur ve ölürler. Yaşayanları ise boratla muamele edilmiş ahşaptan uzaklaşırlar.

Endüstriyel Akışkanlarda Kullanılan Boratlar:

Boratlar antifriz, lubrikant, fren akışkanları, metal işleme akışkanları, su arıtma kimyasalları ve yakıt katkı maddeleri olarak kullanılır. Boratlar bu akışkanlara katıldığında, korozyonu önler, tampon etkisi yapar, donma noktasını düşürür, kaynama noktasını yükseltir, kaydırıcı etki yapar, termal oksidasyona karşı direnci artırır, çamur oluşumunu önler ve neme hassasiyeti azaltır.

Ayrıca bor cevherleri, elektrolitik kaplamada, madencilikte, çelik, demir dışı metaller, alaşımlar, nadir toprak magnetleri, amorf metaller, kaynak akışkanları ve kaplama bileşikler üretiminde, kıymetli metal kazanımında, amorf metal alaşımlarından yapılmış yumuşak magnetik nüveler kullanılarak, elektrik transformatörlerinde enerji kaybı % 85 e kadar azaltılmasında, nişasta tutkallarında, nükleer reaktörlerde, uçak ve araba yakıtı olarak, nükleer yakıt olarak, çimento sektöründe (radyoaktif geçirgenliğe karşı dirençli olması ve katılan çimentondan yapılan betonların basınç dayanımını artırmasından dolayı) vb. birçok alanda kullanılmaktadır.
Yine bor nitrür dikkate değer özelliklere sahiptir ve elmas kadar sert malzeme yapımında kullanılır. Bu nitrür, ayrıca bir elektrik izolatörü gibi davranır, fakat bir metal gibi de ısıyı iletir.Bor, grafite benzer kaydırıcı özelliklere sahiptir.

Bor hidrürler önemli ölçüde enerji oluşturarak kolayca oksitlenirler. Bor Flamanlarına olan ilgide giderek artmaktadır. Bu flamanlar çok sağlam ve hafif materyaller olup, esas itibariyle gelişmiş uzay araçlarında kullanılırlar. Bor, karbon gibi binlerce bileşik oluşturur. Elementel bor ve boratların zehirli olmadığı ve kullanılırken özel bir dikkat gerektirmediği ifade edilmektedir. Bununla birlikte, bazı bor hidrojen bileşiklerinin zehirli oldukları bilinmektedir ve kullanırken dikkatli olunmalıdır.

Enerjide Bor:

Elementel bor oksitlendiği zaman büyük bir enerji açığa çıkarır ve B2O3 oluşur. Bu şekilde bordan enerji üretilebilir ve elementel bor fiziksel, kimyasal ve termodinamik bakımdan bu gün enerji kaynağı olarak kullanılan birçok maddeden daha iyi özelliklere sahiptir. Diğer taraftan sodyum bor hidrür de katalitik olarak su ile reaksiyon verebilme ve yakıt pilinde kullanılabilme imkânları ile iyi bir hidrojen taşıyıcısıdır ve geleceğin enerji kaynağı olarak bakılmaktadır.

Üzerinde çalışılan bir diğer husus da B11 izotopunun protonla nükleer reaksiyonudur: H11 + B115 3He24. Bu reaksiyon gerçekleştirilebildiği takdirde zararlı radyasyonlar olmaksızın büyük bir nükleer enerjinin elde edilebileceği düşünülmektedir.

Türkiye'nin en önemli yeraltı zenginliklerinden birini oluşturan bor cevherlerinin değerlendirilmesi, bu cevherlerden yeni ürünler elde edilmesi, mevcut ürünler için alternatif, ekonomik ve daha çevreci teknolojiler geliştirilmesi büyük önem arz etmektedir. Bor cevherleri ve bor bileşikleri çok geniş uygulama alanları ile özellikle endüstrileşmiş ülkelerde stratejik konumda olan maddelerdir.

Gelişmekte olan ülkemiz içinde gerek günümüzde gerekse daha sonra önemini koruyacağı kuşkusuzdur. Bu bakımdan Türkiye’de bor cevherlerinden bor bileşiklerinin üretilmesi, bu bileşiklerin çeşit veya kalite olarak geliştirilmesi hem Türkiye’nin ihtiyacının hem de diğer ülkelerin ihtiyaçlarının karşılanması ve bu pazarda ülkemizin hak ettiği yeri alması bakımından önemlidir.

Bu nedenle Ülkemizde bor konusunda yapılacak olan çalışmaların desteklenmesi gerekmektedir. Özellikle bu çalışma ile üretilmesi amaçlanan ve sonuç itibariyle üretilen sodyum pentaborat halen ülkemizde üretilmemektedir.