바륨은 원자 번호 56을 가진 D.I. Mendeleev의 화학 원소 주기율표의 여섯 번째 기간인 두 번째 그룹의 주요 하위 그룹의 원소입니다. 기호는 Ba(lat. 바륨). 단순 물질은 부드럽고 연성이 있는 은백색 알칼리 토금속입니다. 높은 화학적 활성을 가지고 있습니다.
바륨 발견의 역사바륨은 1774년 Karl Scheele에 의해 산화물 BaO의 형태로 발견되었습니다. 1808년 영국의 화학자 Humphrey Davy는 수은 음극으로 젖은 수산화바륨을 전기분해하여 바륨 아말감을 생산했습니다. 가열하여 수은을 증발시킨 후, 그는 바륨 금속을 분리했습니다.
1774년, 스웨덴 화학자 Carl Wilhelm Scheele와 그의 친구 Johan Gottlieb Hahn은 가장 무거운 광물 중 하나인 무거운 스파 BaSO 4 를 조사했습니다. 그들은 나중에 중정석이라고 불리는 이전에 알려지지 않은 "무거운 흙"(그리스어 βαρυς - 무거운)을 분리했습니다. 그리고 34년 후 Humphry Davy는 젖은 중정석을 전기분해하여 새로운 원소인 바륨을 얻었습니다. Davy보다 다소 이른 1808년에 Jene Jacob Berzelius와 그의 동료들은 칼슘, 스트론튬 및 바륨의 아말감을 얻었다. 이것이 바로 원소 바륨이 탄생한 방법입니다.
고대 연금술사들은 BaSO4를 나무나 목탄으로 소성하여 인광성 "볼로네제 보석"을 얻었습니다. 그러나 화학적으로 이러한 보석은 BaO가 아니라 황화바륨 BaS입니다.
이름의 유래
그것은 산화물(BaO)이 그러한 물질에 대해 비정상적으로 높은 밀도를 갖는 것이 특징이기 때문에 그리스 바리에서 "무거운"이라는 이름을 얻었습니다.
자연에서 바륨 찾기지각은 0.05%의 바륨을 함유하고 있습니다. 이것은 납, 주석, 구리 또는 수은보다 훨씬 많습니다. 순수한 형태로 그것은 지구에 존재하지 않습니다. 바륨은 활성이고 알칼리 토금속의 하위 그룹에 포함되며 자연적으로 광물에 매우 단단히 결합되어 있습니다.
바륨의 주요 광물은 이미 언급된 중석 BaSO 4 (더 자주 중정석이라고 불림)와 시들석 BaCO3이며, 이는 1782년에 이 광물을 발견한 영국인 William Withering(1741 ... 1799)의 이름을 따서 명명되었습니다. 바륨 염은 많은 광천수와 해수에서 농도가 낮습니다. 이 경우 낮은 함량은 마이너스가 아닌 플러스입니다. 황산염을 제외한 모든 바륨 염은 유독하기 때문입니다.
바륨 침전물의 종류광물 협회에 의해 중정석 광석은 단일 광물과 복합 광물로 나뉩니다. 복합 착물은 중정석-황화물(납, 아연, 때때로 구리 및 철 황철광 포함, 덜 자주 Sn, Ni, Au, Ag 포함), 중정석-방해석(최대 75% 방해석 포함), 철-중정석(자철광 포함)으로 세분화됩니다. , 적철광, 침철석, 상부 영역의 침철광) 및 중정석-형석(중정석 및 형석 제외, 일반적으로 석영과 방해석을 포함하며 아연, 납, 구리 및 황화수은은 때때로 작은 불순물로 존재함).
실용적인 관점에서 열수 광맥 단일광물, 중정석-황화물 및 중정석-형석 광상이 가장 큰 관심 대상입니다. 일부 metasomatic sheet 예금과 eluvial placers도 산업적으로 중요합니다. 수역의 전형적인 화학 퇴적물인 퇴적물 퇴적물은 드물고 중요한 역할을 하지 않습니다.
일반적으로 중정석 광석에는 기타 유용한 성분(형석, 방연광, 섬아연석, 구리, 산업 농도의 금)이 포함되어 있으므로 조합하여 사용합니다.
바륨의 동위 원소천연 바륨은 7개의 안정 동위원소(130 Ba, 132 Ba, 134 Ba, 135 Ba, 136 Ba, 137 Ba, 138 Ba)의 혼합물로 구성됩니다. 후자가 가장 일반적입니다(71.66%). 바륨의 방사성 동위원소도 알려져 있으며 그 중 가장 중요한 것은 140 Ba입니다. 그것은 우라늄, 토륨 및 플루토늄이 붕괴하는 동안 형성됩니다.
바륨 얻기금속은 특히 염화바륨과 염화칼슘의 용융 혼합물을 전기분해하여 다양한 방식으로 얻을 수 있습니다. aluminothermic 방법으로 산화물로부터 바륨을 복원하여 바륨을 얻을 수 있습니다. 이를 위해 위더라이트를 석탄으로 소성하고 산화바륨을 얻습니다.
BaCO 3 + C → BaO + 2CO.
그런 다음 BaO와 알루미늄 분말의 혼합물을 진공에서 1250°C까지 가열합니다. 환원된 바륨 증기는 반응이 일어나는 튜브의 차가운 부분에서 응축됩니다.
3BaO + 2Al → Al 2 O 3 + 3Ba.
과산화바륨 BaO 2 가 알루미늄 보온을 위한 점화 혼합물의 구성에 종종 포함된다는 점은 흥미롭습니다.
위더라이트를 단순 하소하여 산화바륨을 얻는 것은 어렵습니다. 위더라이트는 1800°C 이상의 온도에서만 분해됩니다. 질산 바륨 Ba (NO 3) 2를 소성하여 BaO를 얻는 것이 더 쉽습니다.
2Ba(NO 3) 2 → 2BaO + 4NO 2 + O 2.
전기분해와 알루미늄 환원은 모두 부드러운(납보다 단단하지만 아연보다 부드러운) 반짝이는 흰색 금속을 생성합니다. 710°C에서 녹고 1638°C에서 끓고 밀도는 3.76g/cm 3 입니다. 이 모든 것은 알칼리 토금속의 하위 그룹에서 바륨의 위치와 완전히 일치합니다.
바륨에는 7가지 천연 동위원소가 있습니다. 이들 중 가장 흔한 것은 바륨-138입니다. 70% 이상입니다.
바륨은 매우 활동적입니다. 충격 시 자체 발화하고 쉽게 물을 분해하여 가용성 산화바륨 수화물을 형성합니다.
Ba + 2H 2 O → Ba(OH) 2 + H 2.
수산화바륨 수용액을 중정수라고 합니다. 이 "물"은 분석 화학에서 가스 혼합물의 CO 2 를 결정하는 데 사용됩니다. 그러나 이것은 이미 바륨 화합물의 사용에 관한 이야기에서 나온 것입니다. 금속 바륨은 거의 실용화되지 않습니다. 극소량으로 베어링 및 인쇄 합금에 도입됩니다. 바륨과 니켈의 합금은 라디오 튜브에 사용되며 순수한 바륨은 게터(getter)로 진공 기술에서만 사용됩니다.
바륨 금속은 1200-1250°C에서 진공에서 알루미늄 환원에 의해 산화물에서 얻습니다.
4BaO + 2Al \u003d 3Ba + BaAl 2 O 4.
바륨은 진공 증류 또는 구역 용융에 의해 정제됩니다.
바륨 티타늄의 제조. 얻는 것은 비교적 쉽습니다. 700 ... 800 ° C에서 Witherite BaCO 3은 이산화티타늄 TYu 2와 반응하여 필요한 것으로 밝혀졌습니다.
BaCO 3 + TiO 2 → BaTiO 3 + CO 2.
기본 무도회 BaO로부터 금속성 바륨을 얻는 방법은 A1 분말로 환원시키는 것이다: 4BaO + 2A1 -> 3Ba + BaO * A1 2 O 3. 공정은 Ar 분위기 또는 진공(후자의 방법이 바람직함)에서 1100-1200℃의 반응기에서 수행된다. BaO:A1의 몰비는 (1.5-2):1이다. 반응기는 "차가운 부분"(형성된 바륨 증기가 내부에 응축됨)의 온도가 약 520°C가 되도록 로에 배치됩니다. 진공 증류에 의해 바륨은 10~4 미만의 불순물 함량으로 정제됩니다. 중량%, 존용융 사용시 - 최대 10 ~ 6%.
소량의 바륨은 1300 ° C에서 티타늄과 함께 BaBeO 2 [Ba (OH) 2 및 Be (OH) 2의 융합에 의해 합성됨]뿐만 아니라 120 ° C에서 분해하여 얻을 수 있습니다 Ba (N 3) 2, NaN 3 와 바륨 염의 교환 p- 양이온 동안 형성됨.
아세테이트 바 (OOCHN 3), - 무색. 결정체; MP 490°C(분해); 밀집한 2.47g/cm3; 솔. 물(0°C에서 100g당 58.8g). 25 ° C 미만에서 삼수화물은 25-41 ° C - 일 수화물, 41 ° C 이상 - 무수 염에서 수용액에서 결정화됩니다. 상호 작용을 얻으십시오. Ba(OH) 2, VaCO 3 또는 BaS with CH 3 CO 2 H. 양모와 친츠 염색 시 매염제로 사용됩니다.
망간산염(VI) BaMnO 4 - 녹색 결정; 1000°C까지 분해되지 않습니다. Ba(NO 3 ) 2 와 MnO 2 의 혼합물을 하소하여 얻습니다. 프레스코 페인팅에 일반적으로 사용되는 안료(카셀 또는 망간 녹색).
크로메이트(VI) ВаСrO 4 - 노란색 결정; MP 1380°C; - 1366.8kJ/mol; 솔. inorg에서. sol이 아니라 to-max. 물 속. 상호 작용을 얻으십시오. 알칼리 금속 크로메이트(VI)와 Ba(OH) 2 또는 BaS의 수용액. 도자기용 안료(중정석 황색). MPC 0.01 mg/m 3 (CrO 3 환산). Pirconate ВаZrО 3 - 무색. 결정체; MP ~269°С; - 1762 kJ/mol; 솔. 강한 무기물로 분해되는 물 및 알칼리 및 NH 4 HCO 3 수용액. 타미. 상호 작용을 얻으십시오. 가열될 때 BaO, Ba(OH) 2 또는 BaCO 3와 ZrO 2. Ba zirconate와 ВаТiO 3 - 압전 혼합.
브로마이드 BaBr 2 - 백색 결정; MP 847°C; 밀집한 4.79g/cm3; -757 kJ/mol; 잘 솔. 물, 메탄올, 더 나쁜 - 에탄올에서. 수용액에서 이수화물은 결정화되어 75 ° C에서 일 수화물로 변하고 100 ° C 이상에서는 무수 염으로 변합니다. 수용액에서 상호 작용. 공기의 CO 2 및 O 2와 함께 VaCO 3 및 Br 2를 형성합니다. BaBr 2 상호 작용을 가져옵니다. 브롬화수소산이 있는 수성 p-ditch Ba(OH) 2 또는 VaCO 3.
요오드화물 BaI 2 - 무색. 결정체; MP 740°С(분해); 밀집한 5.15g/cm3; . -607 kJ/mol; 잘 솔. 물과 에탄올에서. 온수 용액에서 이수화물은 30 ° C 이하에서 결정화됩니다 (150 ° C에서 탈수 됨) - 육수화물. VaI 2 상호 작용을 얻으십시오. 요오드화수소산이 있는 물 p-도랑 Ba(OH) 2 또는 VaCO 3.
바륨의 물리적 특성바륨은 은백색의 가단성 금속입니다. 날카로운 타격으로 부서집니다. 바륨에는 두 가지 동소체 변형이 있습니다. 입방체 중심 격자가 있는 α-Ba는 최대 375°C(매개변수 a = 0.501nm)에서 안정적이고 β-Ba는 위에서 안정적입니다.
광물학적 척도의 경도 1.25; 모스 척도 2에서.
바륨 금속은 등유 또는 파라핀 층 아래에 저장됩니다.
바륨의 화학적 성질바륨은 알칼리 토금속입니다. 공기 중에서 집중적으로 산화하여 산화바륨 BaO와 질화바륨 Ba 3 N 2를 형성하고 약간 가열하면 발화합니다. 물과 격렬하게 반응하여 수산화바륨 Ba(OH) 2를 형성합니다.
Ba + 2H 2 O \u003d Ba (OH) 2 + H 2
묽은 산과 적극적으로 상호 작용합니다. 많은 바륨 염은 물에 불용성이거나 약간 용해됩니다: 황산바륨 BaSO 4, 아황산바륨 BaSO 3, 탄산바륨 BaCO 3, 인산바륨 Ba 3 (PO 4) 2. 황화바륨 BaS는 황화칼슘 CaS와 달리 물에 잘 용해됩니다.
자연스러운 바륨은 5월 이후 7개의 안정 동위 원소를 가지고 있습니다. 130, 132, 134-137 및 138(71.66%). 열 중성자의 포집 단면적은 1.17-10 28 m 2 입니다. 외부 구성 전자 껍질 6s 2 ; 산화 상태 + 2, 드물게 + 1; 이온화 에너지 Ba° -> Ba + -> Ba 2+ resp. 5.21140 및 10.0040eV; 폴링 전기 음성도 0.9; 원자 반경 0.221 nm, 이온 반경 Ba 2+ 0.149 nm(배위 번호 6).
할로겐과 쉽게 반응하여 할로겐화물을 형성합니다.
수소로 가열하면 바륨 수소화물 BaH 2 가 형성되고, 이는 차례로 리튬 수소화물 LiH와 함께 Li 착물을 생성합니다.
암모니아와 가열시 반응:
6Ba + 2NH 3 = 3BaH 2 + Ba 3 N 2
질화바륨 Ba 3 N 2 는 가열될 때 CO와 반응하여 시안화물을 형성합니다.
Ba 3 N 2 + 2CO = Ba(CN) 2 + 2BaO
액체 암모니아를 사용하면 암모니아를 분리할 수 있는 진한 파란색 용액이 생성되며, 이 용액에서 황금빛 광택이 있고 NH 3 제거로 쉽게 분해됩니다. 백금 촉매의 존재하에 암모니아는 분해되어 바륨 아미드를 형성합니다.
바(NH 2 ) 2 + 4NH 3 + H 2
바륨 카바이드 BaC 2는 아크로에서 석탄과 함께 BaO를 가열하여 얻을 수 있습니다.
인과 함께 인화물 Ba 3 P 2 를 형성합니다.
바륨은 많은 금속의 산화물, 할로겐화물 및 황화물을 해당 금속으로 환원합니다.
바륨의 적용A1과 바륨의 합금(알바 합금, 56% Ba)은 게터(게터)의 기초입니다. 게터 자체를 얻기 위해 장치의 진공 플라스크에서 고주파 가열에 의해 합금에서 바륨을 증발시킵니다. 바륨 미러(또는 질소 분위기에서 증발하는 동안 확산 코팅). 압도적인 다수의 열이온 음극의 활성 부분은 BaO입니다. 바륨은 또한 감마재의 첨가제로서 Cu 및 Pb 탈산제로 사용됩니다. 합금, 철 및 비철 금속, 합금은 물론 경도를 높이기 위해 활자체 글꼴이 만들어집니다. Ni와 바륨 합금은 내부 엔진의 글로우 플러그용 전극 제조에 사용됩니다. 연소 및 라디오 튜브. 140 Va(T 1/2 12.8일)는 바륨 화합물 연구에 사용되는 동위원소 지표입니다.
종종 알루미늄과의 합금 형태인 바륨 금속은 고진공 전자 장치의 게터로 사용됩니다.
부식 방지 재료바륨은 액체 금속 냉각제(나트륨, 칼륨, 루비듐, 리튬, 세슘의 합금)에 지르코늄과 함께 추가되어 파이프라인과 야금 분야에서 후자의 공격성을 줄입니다.
불화바륨은 광학(렌즈, 프리즘)에서 단결정 형태로 사용됩니다.
과산화바륨은 불꽃놀이 및 산화제로 사용됩니다. 질산바륨과 염소산바륨은 불꽃(녹색 불)을 착색하기 위해 불꽃놀이에 사용됩니다.
크롬산바륨은 열화학적 방법(Oak Ridge cycle, USA)에 의한 수소 및 산소 생산에 사용된다.
산화바륨은 구리 및 희토류 금속의 산화물과 함께 액체 질소 온도 이상에서 작동하는 초전도 세라믹을 합성하는 데 사용됩니다.
산화바륨은 우라늄 봉을 코팅하는 데 사용되는 특수 유형의 유리를 녹이는 데 사용됩니다. 이러한 유리의 광범위한 유형 중 하나는 다음과 같은 조성을 가지고 있습니다 - (산화인 - 61%, BaO - 32%, 산화알루미늄 - 1.5%, 산화나트륨 - 5.5%). 원자력 산업을 위한 유리 제조에서는 인산바륨도 사용됩니다.
불화 바륨은 불소 전해질의 성분으로 고체 불소 배터리에 사용됩니다.
산화바륨은 활성 물질(산화바륨-산화구리)의 구성요소로 강력한 산화구리 배터리에 사용됩니다.
황산바륨은 납축전지 생산에서 음극 활성 물질 팽창제로 사용됩니다.
탄산 바륨 BaCO 3는 유리 덩어리에 첨가되어 유리의 굴절률을 증가시킵니다. 황산 바륨은 제지 산업에서 충전제로 사용됩니다. 종이의 품질은 주로 무게에 의해 결정되며, 중정석 BaSO 4는 종이를 더 무겁게 만듭니다. 이 소금은 모든 값비싼 종이에 반드시 포함됩니다. 또한, 황산바륨은 황화바륨 용액과 황산아연의 반응 생성물인 백색 리토폰 페인트 생산에 널리 사용됩니다.
BaS + ZnSO 4 → BaSO 4 + ZnS.
흰색을 띠는 두 염 모두 침전되고 순수한 물이 용액에 남아 있습니다.
깊은 유정과 가스정을 시추할 때 수중 황산바륨 현탁액이 시추 유체로 사용됩니다.
또 다른 바륨 염은 중요한 용도를 찾습니다. 이것은 가장 중요한 강유전체 중 하나인 티탄산바륨 BaTiO 3 입니다(강유전체는 외부 전기장에 노출되지 않고 스스로 분극됩니다. 유전체 중에서 도체 중에서는 강자성 물질과 같은 방식으로 두드러집니다. 이러한 분극 능력은 특정 온도에서만 유지됨 극성화된 강유전체는 더 높은 유전 상수와 다릅니다.) 이는 매우 귀중한 전기 재료로 간주됩니다.
1944년에 이 부류는 티탄산바륨으로 보충되었으며, 그 강유전성 특성은 소련 물리학자 B.M. 벌롬. 바륨 티타네이트의 특징은 절대 0도에서 +125°C까지의 매우 넓은 온도 범위에서 강유전성을 유지한다는 것입니다.
바륨은 의학에서도 사용되었습니다. 그것의 황산염은 위 질환의 진단에 사용됩니다. BaSO 4는 물과 혼합되어 환자가 삼킬 수 있습니다. 황산 바륨은 엑스레이에 불투명하므로 "바륨 죽"이 통과하는 소화관 부분은 화면에서 어둡게 유지됩니다. 따라서 의사는 위와 장의 모양에 대한 아이디어를 얻고 궤양이 발생할 수 있는 위치를 결정합니다.
바륨이 인체에 미치는 영향
몸으로 들어가는 경로.
바륨이 인체에 들어가는 주요 경로는 음식을 통해서입니다. 따라서 일부 해양 거주자는 주변 물에서 바륨을 축적할 수 있으며 농도는 해수에 포함된 함량보다 7-100배(일부 해양 식물의 경우 최대 1000)배 높습니다. 일부 식물(예: 대두 및 토마토)은 토양에서 바륨을 2-20배 축적할 수 있습니다. 그러나 수중 바륨 농도가 높은 지역에서는 식수가 전체 바륨 섭취량에 기여할 수 있습니다. 공기 중 바륨의 섭취는 무시할 수 있습니다.
건강 위험.
WHO 주관으로 수행된 과학적 역학 연구 과정에서 심혈관 질환으로 인한 사망률과 식수 내 바륨 함량 사이의 관계에 대한 데이터는 확인되지 않았습니다. 지원자를 대상으로 한 단기 연구에서 최대 10mg/L의 바륨 농도에서 심혈관계에 대한 부작용은 없었습니다. 사실, 쥐에 대한 실험에서 후자가 바륨 함량이 낮더라도 물을 섭취했을 때 수축기 혈압의 증가가 관찰되었습니다. 이것은 바륨을 함유한 물을 장기간 사용하면 사람의 혈압이 상승할 수 있는 잠재적 위험을 나타냅니다(USEPA에 그러한 데이터가 있음).
USEPA 데이터에 따르면 최대 바륨 함량보다 훨씬 더 많은 물을 한 잔 마셔도 근육 약화와 복통을 유발할 수 있습니다. 다만, USEPA 품질기준(2.0mg/l)에서 설정한 바륨기준이 WHO(0.7mg/l)가 권고하는 값을 크게 상회한다는 점을 감안할 필요가 있다. 러시아 위생 표준은 수중 바륨에 대해 훨씬 더 엄격한 MPC 값(0.1mg/l)을 설정합니다. 수분 제거 기술: 이온 교환, 역삼투, 전기투석.
화학식 BaSO 4 . 물에 녹지 않는 무취의 백색 분말이다. 백색도와 불투명도, 고밀도가 주요 용도를 정의합니다.
이름 기록
바륨은 알칼리 토금속에 속합니다. 후자는 D. I. Mendeleev에 따르면 그들의 화합물이 지구의 불용성 덩어리를 형성하고 산화물이 "흙 같은 모양을 갖기" 때문에 그렇게 명명되었습니다. 바륨은 다양한 불순물을 함유한 황산바륨인 중정석 광물의 형태로 자연에서 발견됩니다.
이것은 1774년 스웨덴 화학자 Scheele와 Hahn이 소위 무거운 스파(heavy spar)의 일부로 처음 발견했습니다. 여기에서 광물의 이름 (그리스어 "baris"-무거움)과 금속 자체가 나왔습니다. 1808 년 Humphry Devi에 의해 순수한 형태로 분리되었습니다.
물리적 특성
BaSO 4 는 황산염이기 때문에 그 물리적 특성은 부분적으로 금속 자체에 의해 결정되는데, 금속 자체는 부드럽고 반응성이 높으며 은백색입니다. 천연 중정석은 무색(때로는 흰색)이며 투명합니다. 화학적으로 순수한 BaSO 4 는 흰색에서 옅은 노란색을 띠며 불연성이며 융점이 1580°C입니다.
황산바륨의 질량은 얼마입니까? 몰 질량은 233.43g/mol입니다. 비중은 4.25~4.50g/cm3로 비정상적으로 높습니다. 물에 녹지 않기 때문에 밀도가 높기 때문에 수성 드릴링 유체의 충전제로 필수 불가결합니다.
화학적 특성
BaSO 4 는 물에 가장 잘 녹지 않는 화합물 중 하나입니다. 그것은 두 가지 고 용해성 염에서 얻을 수 있습니다. 황산나트륨 수용액 - Na 2 SO 4를 취하십시오. 물 속의 분자는 Na + 2개와 SO 4 2- 3개의 이온으로 해리됩니다.
Na 2 SO 4 → 2Na + + SO 4 2-
또한 염화바륨 수용액 - BaCl 2, 분자가 3개의 이온으로 해리됩니다: 하나의 Ba 2+ 및 2개의 Cl - .
BaCl 2 → Ba 2+ + 2Cl -
황산염 수용액과 염화물을 포함하는 혼합물을 섞는다. 황산바륨은 크기가 같고 전하가 반대인 두 이온이 하나의 분자로 결합하여 형성됩니다.
Ba 2+ + SO 4 2- → BaSO 4
아래에서 이 반응에 대한 완전한 방정식(소위 분자 방정식)을 볼 수 있습니다.
Na 2 SO 4 + BaCl 2 → 2NaCl + BaSO 4
그 결과, 황산바륨의 불용성 침전물이 형성된다.
상품 중정석
실제로, 유정 및 가스정을 시추할 때 시추 유체에 사용하기 위한 상업용 황산바륨 생산을 위한 공급원료는 일반적으로 광물 중정석입니다.
"1차" 중정석이라는 용어는 원자재(광산 및 채석장에서 얻음)를 포함하는 상업용 제품과 세척, 침강, 중질 매체에서의 분리, 부유선광과 같은 방법에 의한 단순 농축 제품을 의미합니다. 대부분의 원시 중정석은 최소한의 순도와 밀도로 가져와야 합니다. 필러로 사용되는 광물은 입자의 97% 이상이 75미크론 이하, 30% 이하가 6미크론 이하가 되도록 균일한 크기로 분쇄 및 체질한다. 또한 1차 중정석은 비중이 4.2g/cm3 이상일 정도로 밀도가 높아야 하지만 베어링이 손상되지 않을 만큼 부드러워야 합니다.
화학적으로 순수한 제품 얻기
광물 중정석은 다양한 불순물, 주로 산화철로 오염되어 다양한 색상으로 착색됩니다. 그것은 탄소로 처리됩니다(코크스와 함께 가열). 결과는 바륨 황화물입니다.
BaSO 4 + 4 C → BaS + 4 CO
후자는 황산염과 달리 물에 용해되며 산소, 할로겐 및 산과 쉽게 반응합니다.
BaS + H 2 SO 4 → BaSO 4 + H 2 S
황산은 고순도 최종 제품을 얻는 데 사용됩니다. 이 과정에서 생성된 황산바륨은 프랑스어로 "하얗게 고정된"을 의미하는 블랑픽스(blancfix)라고 합니다. 그것은 종종 페인트와 같은 소비재에서 발견됩니다.
실험실 조건에서 황산바륨은 용액에서 바륨 이온과 황산염 이온을 결합하여 형성됩니다(위 참조). 황산염은 불용성으로 인해 독성이 가장 적은 바륨염이기 때문에 다른 바륨염을 함유한 폐기물은 때때로 황산나트륨으로 처리되어 매우 유독한 바륨 전체를 결합시킨다.
황산염에서 수산화물로 그리고 다시
역사적으로 중정석은 설탕 정제에 필요한 수산화바륨인 Ba(OH) 2 를 생산하는 데 사용되었습니다. 이것은 일반적으로 업계에서 매우 흥미롭고 널리 사용되는 화합물입니다. 그것은 물에 잘 용해되어 중정석수로 알려진 용액을 형성합니다. 불용성 BaSO 4 의 형성을 통해 다양한 조성의 황산 이온 결합에 사용하는 것이 편리합니다.
우리는 코크스가 있는 상태에서 가열할 때 황산염으로부터 수용성 황화바륨-BaS를 쉽게 얻을 수 있음을 보았다. 후자는 뜨거운 물과 상호 작용할 때 수산화물을 형성합니다.
BaS + 2H 2 O → Ba(OH) 2 + H 2 S
수산화바륨과 황산나트륨을 용액으로 혼합하면 황산바륨과 수산화나트륨의 불용성 침전물이 생성된다.
Ba(OH) 2 + Na 2 SO 4 = BaSO 4 + 2NaOH
천연황산바륨(중정석)은 먼저 산업적으로 수산화바륨으로 전환된 다음 황산염 이온으로부터 다양한 염계를 세척할 때 동일한 황산염을 얻는 역할을 하는 것으로 밝혀졌습니다. 같은 방식으로 황산구리 용액에서 SO 4 2- 이온을 정제하는 동안에도 반응이 일어납니다. "수산화바륨 + 황산구리"의 혼합물을 만들면 결과는 수산화구리와 불용성 황산바륨입니다.
CuSO 4 + Ba(OH) 2 → Cu(OH) 2 + BaSO 4 ↓
황산 자체와의 반응에서도 황산 이온은 바륨과 완전히 결합됩니다.
드릴링 유체에 사용
정제 및 분쇄된 중정석의 세계 생산량 중 약 80%가 유정 및 가스정 생성 시 굴착 유체의 구성 요소로 소비됩니다. 이를 추가하면 웰에 주입되는 유체의 밀도가 증가하여 높은 저장소 압력에 더 잘 견디고 브레이크아웃을 방지할 수 있습니다.
우물을 뚫을 때 비트는 각각 고유한 특성을 가진 다양한 지층을 통과합니다. 깊이가 클수록 용액의 구조에 중정석이 더 많이 존재해야 합니다. 또 다른 장점은 황산바륨이 비자성체로 전자기기를 이용한 다양한 다운홀 측정에 방해가 되지 않는다는 점이다.
페인트 및 제지 산업
합성 BaSO4의 대부분은 도료용 백색안료의 성분으로 사용된다. 그래서 이산화티타늄(TiO 2 )을 섞은 블랑픽스는 회화에 사용되는 백색 유성페인트로서 판매되고 있다.
BaSO 4 와 ZnS(황화아연)의 조합은 리토폰이라는 무기 안료를 생성합니다. 특정 등급의 인화지의 코팅제로 사용됩니다.
최근에는 잉크젯 프린터용 용지를 밝게 하기 위해 황산바륨이 사용되었습니다.
화학 산업 및 비철 야금 분야의 응용
폴리프로필렌 및 폴리스티렌 생산에서 BaSO4는 최대 70%의 비율로 충전제로 사용됩니다. 플라스틱의 산과 알칼리에 대한 내성을 높이고 불투명도를 부여하는 효과가 있습니다.
그것은 또한 텔레비전 및 컴퓨터 화면용 LED 유리를 만드는 데 사용되는 탄산바륨과 같은 다른 바륨 화합물을 생산하는 데에도 사용됩니다(역사적으로 음극선관에서).
금속 주조에 사용되는 주형은 종종 용탕에 대한 접착을 방지하기 위해 황산바륨으로 코팅됩니다. 이것은 양극 동판의 제조에서 수행됩니다. 그들은 황산바륨 층으로 코팅된 구리 주형으로 주조됩니다. 액체 구리가 완성된 양극판으로 응고되면 금형에서 쉽게 제거할 수 있습니다.
불꽃 장치
바륨 화합물은 연소될 때 녹색 빛을 방출하기 때문에 이 물질의 염은 종종 불꽃 공식에 사용됩니다. 질산염과 염소산염은 황산염보다 더 일반적이지만 후자는 불꽃 스트로보 라이트의 구성 요소로 널리 사용됩니다.
X선 조영제
황산바륨은 특정 의학적 문제를 진단하는 데 사용되는 방사선 불투과성 물질입니다. 이러한 물질은 엑스선에 불투명하기 때문에(고밀도로 인해 차단됨), 이러한 물질이 국한된 신체 부위는 엑스선 필름에 흰색 영역으로 나타납니다. 이것은 하나의 (진단된) 기관과 다른 (주변) 조직 사이에 필요한 구별을 만듭니다. 대조는 의사가 해당 기관이나 신체 부위에 존재할 수 있는 특별한 상태를 확인하는 데 도움이 됩니다.
황산바륨은 경구로 복용하거나 관장과 함께 직장으로 복용합니다. 첫 번째 경우에는 식도, 위 또는 소장을 엑스레이에 불투명하게 만듭니다. 그래서 그들은 사진을 찍을 수 있습니다. 물질을 관장과 함께 투여하면 대장이나 내장을 볼 수 있고 X-선으로 고정할 수 있습니다.
황산 바륨의 복용량은 환자마다 다르며 모두 검사 유형에 따라 다릅니다. 이 약물은 특수 의료용 바륨 현탁액 또는 정제 형태로 제공됩니다. 조영제 및 X선 장비가 필요한 다양한 검사에는 다양한 양의 현탁액이 필요합니다(어떤 경우에는 정제 형태의 약물이 필요함). 조영제는 의사의 직접적인 감독 하에 사용해야 합니다.
바륨 화합물, Mendeleev 시스템의 그룹 II의 알칼리 토류 하위 그룹에서 바륨의 위치에 따라 이중 하전 된 이온 Ba ∙∙ (과산화 바륨 BaO 2 제외)가 있습니다. 바륨 화합물은 비중이 높고 음이온이 착색되지 않은 경우 무색이며 화염의 녹색을 띠며 소량의 복합 화합물이 특징입니다. 기술적으로 가장 중요한 것은 산화물과 과산화물, 불용성 염: 탄산바륨, 황산염 및 크롬산, 가용성 염: 질산바륨, 염화바륨 등입니다. 바륨의 가용성 염은 유독합니다. 정량적으로 바륨은 BaSO 4 의 형태로 결정되지만, 저온에서 얻어지는 침전물의 극도의 미세함을 고려하여 염산으로 약산성화된 끓는 용액에서 침전을 수행할 필요가 있다. 용액에 질산이 있으면 침전물의 일부가 용액으로 들어갑니다. 또한, BaSO 4 침전물은 흡착으로 인해 염의 일부를 제거할 수 있습니다. 스트론튬으로부터 분리하기 위해 바륨은 BaSiF 6 으로 침전된다. 바륨 화합물이 불용성인 경우 탄산칼륨-나트륨과 융합되고 합금을 물로 세척한 후 산에 용해됩니다. 바륨 화합물은 광물 중정석으로 가장 일반적으로 발견됩니다. 훨씬 덜 일반적인 것은 위더라이트 - 탄산 바륨입니다.
산화바륨 BaO- 백색 고체, 입방체로 결정화, 밀도 5.72-5.32, 융점 1580 °, 공식에 따라 결정질 수화물 형성:
BaO + 9H 2 O \u003d Ba (OH) 2 ∙ 8H 2 O.
산화 바륨은 비교적 잘 용해됩니다. 100 시간의 물에서 0 ° - 1.5 시간; 10° - 2.2시간, 15° - 2.89시간, 20° - 3.48시간, 50° - 11.75시간, 80° - 90.77시간에서 산화물 바륨은 소성에 의해 질산바륨으로부터 얻어진다. 이것은 그것으로부터 과산화물의 제조에 적합한 다공성 생성물을 생성한다. 가열은 도가니가 터지지 않도록 처음에는 머플로에서 도가니에서 매우 조심스럽게 수행됩니다. 질소 산화물의 방출은 4시간 후에 시작되지만 최종 제거를 위해 도가니는 백열에서 몇 시간 동안 점화됩니다(질산을 얻기 위해 30%의 질소 산화물을 사용할 수 있음). 출발 물질, 한 번만 사용할 수 있는 도가니, 연료 등 고가이기 때문에 제품이 매우 비쌉니다. 위더라이트(BaCO 3 \u003d BaO + CO 2)에서 산화바륨을 추출하는 것은 석회를 태우는 것보다 훨씬 어렵습니다. CO 2 의 역 첨가는 매우 쉽게 발생합니다. 따라서 석탄은 시든 라이트와 혼합되어 CO 2가 CO로 전달됩니다. 다공성 제품을 얻는 것이 바람직하다면 소성 온도를 엄격히 준수해야합니다. 소결을 방지하기 위해 질산바륨, 석탄, 타르 또는 탄화바륨이 종종 첨가됩니다.
ВаСО 3 + Ba(NO 3) 2 + 2С = 2ВаО + 2NO 2 + 3СО
ЗВаСО 3 + ВаС 2 = 4ВаО + 5СО.
또한 도가니 벽과의 소결 및 고온 가스의 영향으로부터 제품을 최대한 보호해야합니다. 용광로에서 소성은 고품질 재료로 제작되고 가열이 발생기 가스로 수행되면 정밀한 온도 제어가 가능한 매우 순수한 제품(95%)을 제공합니다. 이탈리아에서는 전기로에서의 가열이 사용되지만 분명히 이것은 80-85% 산화바륨 외에 10-12% 카바이드와 3-5% 바륨 시안화물을 포함하는 "옥시카바이드"와 "바륨"을 생성합니다.
수성 산화바륨, 가성 중정석 Ba(OH) 2 , 투명한 단사정 결정을 형성
Va(OH) 2 ∙ 8H 2 0,
암적색 열에서만 마지막 물 분자를 잃습니다. 밝은 적색 열로 BaO를 얻고 공기 흐름에서 백열로 과산화 바륨을 얻습니다. 강한 알칼리성인 가성 바륨 용액은 공기에서 CO 2를 흡수하여 불용성 CaCO 3를 형성합니다. 용액 100g에는 0 ° - 1.48 g의 BaO, 10 ° - 2.17, 15 ° - 2.89, 20 ° - 3.36, 50 ° - 10.5, 80 ° - 4.76이 포함되어 있습니다. 가성 중정석은 CO2를 흡수하고, 황산염에서 가성 알칼리를 추출하고, 당밀에서 설탕을 추출하는 데 사용됩니다. 가성 중정석은 수증기를 통과시켜 시든석을 소성하여 얻을 수 있지만 물과 함께 BaCO 3를 태우고 BaO에 작용하는 것이 더 쉽습니다. 또는 BaSO 4 를 석탄으로 소성하여 얻은 60% BaO와 40% BaS의 혼합물을 물에 용해시키고 Ba(OH) 2는 BaO뿐만 아니라 가수분해로 인해 BaS의 상당 부분에서 얻습니다.
2BaS + 2HOH = Ba(OH) 2 + Ba(SH) 2 .
결정화된 물질은 1%의 불순물만을 함유합니다. 철 또는 산화아연을 BaS에 첨가하는 오래된 방법은 더 이상 사용되지 않습니다. 또한 양극에서 형성된 산에 의해 용해되는 BaCO 3 침전물의 존재 하에 염화바륨 또는 염소산바륨 및 과염소산염의 전기분해에 의해 가성 중정석을 얻는 것이 제안된다.
과산화바륨 BaO 2 - 가장 작은 결정의 흰색 자개 상호성장, 물에 매우 약간 용해됨(물 100시간에서 0.168시간). 과산화물을 얻기 위해 바륨 산화물을 경사 튜브 또는 특수 머플에서 가열하여 원하는 온도(500-600 °)로 정확하게 유지할 수 있으며 CO 2 및 수분에서 정화된 공기를 불어 넣습니다. 가장 순수한 과산화물은 BaO 2 ∙ 8H 2 O의 정사각형 결정 형태로 얻어지며 기술 과산화물은 먼저 물로 분쇄하고 약한 염산을 첨가하여 용액으로 옮기고 가성 중정석 용액으로 침전시키거나 단순히 추가 10배 더 많은 8% 중정석 용액 . 가장 순수한 과산화물은 회녹색을 띤 소결 덩어리로 물에 녹지 않지만 탄산 무수물과 상호 작용합니다. 가열되면 BaO 2 는 BaO와 산소로 분해됩니다. 555 ° - 25 mm, 790 ° - 670 mm에서 BaO 2에 대한 산소의 탄성. 과산화물 분말은 섬유질 재료를 점화할 수 있습니다. 판매시 최고 등급 - 90% BaO 2 및 평균 - 80-85% 포함, 주요 불순물은 BaO입니다. BaO 2 의 함량은 이전에 약한 황산으로 바륨 이온을 침전시킨 매우 약한 찬 염산(비중 1.01-1.05)에 있는 BaO 2의 1/10 N번째 KMnO 4 용액으로 적정하여 결정합니다. 요오드화 칼륨에서 분리된 과산화바륨을 요오드화 황산나트륨으로 적정하는 것도 가능합니다. 과산화바륨은 과산화수소를 생성하고(동시에 더 강한 백색도료 "블랑픽스"를 얻음) 소독제를 준비하는 데 사용됩니다.
바륨 아질산염 Ba (NO 2) 2 ∙ H 2 O - 육각형 무색 육각형 프리즘, 융점 220°. 0 °에서 100 시간의 물에 58 시간, 35 ° - 97 시간에서 360 시간의 혼합물에 아질산 나트륨 용액 (물 1000 시간에 96 % NaNO 2 360 시간)을 첨가하여 얻습니다. NaNO 2 시간 및 610시간 BaCl 2 . 고온에서 NaCl은 결정화되어 Ba (NO 2) 2가 추가로 냉각됩니다.
질산바륨 Ba(NO 3) 2 - 375°에서 녹는 무색 투명한 팔면체; 100 시간의 물은 10 ° - 7 시간, 20 ° - 9.2 시간, 100 ° - 32.2 시간에서 용해되며 가열되면 먼저 아질산 바륨으로 이동 한 다음 산화 바륨으로 이동합니다. 1) 과산화바륨의 준비, 2) 불꽃놀이의 초록불, 3) 일부 폭발물에 사용됩니다. 1) 이론량의 질산나트륨을 염화바륨(30°V)의 뜨거운 용액에 첨가한 후 재결정화할 때 교환 분해에 의해, 2) 위더라이트 또는 황화바륨과 질산의 상호작용에 의해, 3) 기술적인 탄산 바륨으로 질산 칼슘을 가열함으로써.
과망간산바륨 - 망간 그린, 카셀 그린, 로젠스틸 그린. BaMnO 4 - 프레스코 페인팅에 적합한 내구성있는 녹색 페인트; 바륨(가성 중정석, 질산바륨 또는 과산화바륨)과 망간(이산화물 또는 산화물)의 혼합물을 소성하여 얻습니다.
바륨 황화물 BaS - 칙칙한 다공성 덩어리, 쉽게 산화되고 탄산 무수물과 물을 끌어 당깁니다. 물로 분해됩니다. 그것은 대부분의 바륨 화합물(리토폰, 강한 백색도료 등)의 제조, 당밀에서 설탕 추출 및 가죽(제모기)에서 양모를 깎는 데 사용됩니다. 광업을 위해 600-800 °에서 석탄과 무거운 스파의 혼합물의 하소를 사용합니다.
기초O 4 + 2C = 2CO2+BaS,
더 높은 온도에서는 두 배의 석탄이 낭비됩니다. 주요 조건은 석탄과 스파의 긴밀한 접촉이며, 이는 회전하는 제분소에서 30-37%의 석탄과 물로 스파를 분쇄함으로써 달성됩니다. 가마는 시멘트 또는 소다 생산에 사용되는 것과 같은 회전 가마에서 소성되며 연기와 그을음을 퇴적하기 위해 짧은 가마 뒤에 먼지가 많은 챔버가 있습니다. 결과 제품은 물에 용해되는 물질의 60-70%, 산에 용해되는 20-25%, 잔류물 5%를 포함합니다. 생성 된 생성물을 물 또는 1-2 % NaOH (36 ° B)의 수용액에 뜨겁게 던지며, 여기서 절반은 수성 산화물 Ba (OH) 2로, 다른 하나는 수황 Ba (SH) 2로 들어갑니다. 이 용액은 바륨 화합물(리토폰 등)의 제조 또는 설탕 추출에 직접 사용됩니다. 잔류물이 염산과 반응하면 염화바륨이 얻어진다. 구식 공장에서 하소는 화염으로 균일하게 덮인 내화 점토 레토르트에서 수행됩니다. 잘 건조된 석탄 슬라브와 물과 혼합된 스파를 레토르트에 넣습니다. 일산화탄소를 태우던 불꽃이 사라지자 마자 철판은 완전히 밀봉된 철제 상자에 떨어지도록 제거됩니다.
황산바륨 BaS 2 O 3 ∙ H 2 O 그것은 바륨 황화물에서 형성됩니다: 1) 공기의 자유로운 접근 및 2) 황산나트륨과 교환 분해. 이것은 iodometry 동안 역가를 설정하는 데 사용됩니다.
황산바륨 BaSO 4 , 무거운 스파 ( "강한", "미네랄", "신규"등 백색 도료), 순수한 흰색, 흙, 매우 무거운 분말, 물과 산에 거의 용해되지 않음 (용해도 : 1 리터의 물에서 18 ° - 2 . 3mg). 자연스러운직접 갈기. 최고의 무색 품종을 "꽃" 스파라고 합니다. 군청은 황색과 분홍빛에 추가됩니다. 때로는 무거운 스파를 갈아서 염산으로 가열하여 철을 제거합니다. 또는 스파가 Na 2 SO 4 와 융합되고 물의 작용에 의해 합금에서 분리됩니다. 인위적으로 1) 과산화수소 제조 시 폐기물로서; 2) 상호작용에 의한 염화바륨으로부터: a) 빠르게 침전된 침전물을 생성하는 황산, b) 황화나트륨 Na 2 SO 4 또는 황화마그네슘 염 MgSO 4(천천히 떨어지는 고 피복 분말을 제공함); 생산하는 동안 황산을 깨끗하게 청소하는 것이 중요합니다. 3) 위더 라이트에서; 매우 순수한 경우 H 2 SO 4 의 작용으로 직접 분쇄할 수 있지만 2% HCl을 추가하면 됩니다. 위더라이트에 불순물이 포함되어 있으면 먼저 염산에 용해시킨 다음 침전시킨다. 황산바륨은 Ch. 아. 벽지 색지, 판지, 특히 인화지 착색용, 석탄으로 만든 가벼운 유성 페인트 및 바니시 페인트용, 인조 상아 및 고무 제조용, 방사선 촬영 중에 위장에 주입되는 음식과 혼합용.
탄산바륨 BaCO 3 - 광물 위더라이트(마름모꼴 결정) 또는 인공적으로 가장 작은 침전물의 형태로 얻은 것(비중 4.3); CaCO 3 보다 하소 시 해리가 더 어렵습니다. 1100° CO 2 압력은 20mm에 불과합니다. 그것은 벽돌과 테라코타, 도자기, 인조 대리석 및 중정석 결정의 제조에서 다른 바륨 화합물을 추출하는 데 사용됩니다. 그것은 인공적으로 준비됩니다 : 1) 탄산 무수물을 주입하여 황화 바륨의 조 용액에서; 2) 5 기압에서 칼륨과 함께 황산바륨을 가열하는 단계; 3) 탄산 무수물로 바륨 사카레이트의 분해시.
바륨 아세테이트 Ba (C 2 H 3 O 2) 2 ∙ H 2 O - 염색에 사용되는 쉽게 용해되는 결정; 황화나트륨 또는 탄산염과 아세트산의 상호작용에 의해 생성됩니다.
불화바륨 BaF 2 - 백색 분말로 물에 약간 용해되며 1280°에서 녹고 탄산바륨 또는 가성물질을 HF에 용해하거나 빙정석을 산화바륨 수용액으로 끓인다.
염화바륨 내가 2 ∙ 2Н 2영형- 무색 평평한 마름모꼴 판(비중 3.05), 공기 중에서 안정하고 맛이 신맛이 나며 유독합니다. 가열되면 물의 첫 번째 입자를 잃는 것이 상대적으로 쉽고 두 번째 입자를 잃는 것이 훨씬 더 어렵습니다. 무수 BaCl 2 오른쪽. 시스템은 962°에서 녹습니다. 100시간의 용액에는 무수 염이 포함되어 있습니다.
ВаСl 2는 "내구성이 있는" 흰색의 제조 및 세라믹 제품에 포함된 vitriol을 불용성 BaSO 4로 전환하는 데 사용됩니다. 환원 화염에서 900-1000 °의 소다로에서 석탄과 염화칼슘으로 소성하여 중정석에서 추출되며 염화칼슘의 70 % 용액도 사용할 수 있지만 고체 염화칼슘이 더 좋습니다.
BaSO 4 + 4C \u003d BaS + 4CO;
바스 + 사스내가 2 \u003d 당신내가 2 + CaS.
적절하게 생성되면 50-56% BaCl 2 를 포함하는 거의 검은색 다공성 제품이 얻어집니다. 체계적인 침출 후, 염은 황화수소가 완전히 제거되고 내부에 광택 처리된 용기에서 증발될 때까지 결정화됩니다(이전에는 탄산 무수물의 제트가 통과함). 결정은 원심분리에 의해 분리됩니다. 무수 BaCl 2 가 필요한 경우 교반기가 있는 용기에서 염을 가열하여 매우 작은 결정을 얻은 다음 하소하여 95% BaCl 2 를 얻습니다. 공장 파이프로 방출된 황화수소를 제거하거나 황산을 위해 후자를 사용하여 SO 2로 태워야 하는 폐쇄된 용기의 염산에 BaS 분말을 첨가하여 BaCl 2를 얻을 수 있습니다. 물론 BaCO 3 상에서 염산으로 작용하는 것이 훨씬 더 유리하다.
바륨 염소산염 Ba(C 10 3) 2 ∙ H 2영형- 단사정 프리즘, 찬물에 잘 녹고 뜨거운 물에 더 잘 녹습니다. 가연성 물질과 섞이면 가열되거나 충격을 받으면 쉽게 폭발함. 그것은 녹색 불꽃의 불꽃에 사용됩니다. 이것은 백금 양극 및 흑연 음극과 함께 BaCl 2 포화 용액의 75°에서 전기분해에 의해 생성됩니다.
BARIUM(라틴 바륨), Ba, 주기율표의 짧은 형태(긴 형태의 그룹 2)의 2족 화학 원소; 알칼리 토금속을 의미합니다. 원자 번호 56, 원자 질량 137.327. 자연에는 7개의 안정한 핵종이 있으며 그 중 138 Ba가 우세합니다(71.7%). 인공적으로 약 30개의 핵종을 얻었다.
기록 참조. 산화물 형태의 바륨은 1774년에 K. Scheele에 의해 발견되었는데, 그는 이전에 알려지지 않은 "지구"를 발견했으며, 나중에 "무거운 흙"이라고 불렸습니다. 중정석(그리스어 βαρ?ς - 무거운). 1808년 G. Davy는 용융염을 전기분해하여 아말감 형태의 금속 바륨을 얻었습니다.
자연의 분포. 지각의 바륨 함량은 5·10 -2 중량%입니다. 높은 화학적 활성으로 인해 자유 형태로 발생하지 않습니다. 주요 광물은 중정석 BaSO 4 와 위더라이트 BaSO 3 입니다. BaSO 4 의 세계 생산량은 약 6백만 톤/년입니다.
속성. 바륨 원자의 외부 전자 껍질의 구성은 6s 2 입니다. 화합물에서는 +2, 드물게는 +1의 산화 상태를 나타냅니다. 폴링 전기 음성도 0.89; 원자 반경은 217.3 nm이고 Ba 2+ 이온의 반경은 149 pm(배위 번호 6)입니다. 이온화 에너지 Ba 0 → Ba + → Ba 2+ 502.8 및 965.1 kJ/mol. 수용액에서 Ba 2+ / Ba 쌍의 표준 전극 전위는 -2.906V입니다.
바륨은 은백색의 가단성 금속입니다. t pl 729 °С, t ΚИΠ 1637 °С. 정상 압력에서 바륨의 결정 격자는 체심 입방체입니다. 19 °C 및 5530 MPa에서 육각형 변형이 형성됩니다. 293K에서 바륨의 밀도는 3594kg/m3, 열전도율은 18.4W/(m·K), 전기 저항은 5·10 -7 Ohm·m입니다. 바륨은 상자성입니다. 비자화율 1.9·10 -9 m 3 /kg.
바륨 금속은 공기 중에서 빠르게 산화됩니다. 그것은 등유 또는 파라핀 층 아래에 저장됩니다. 바륨은 상온에서 산소와 반응하여 산화바륨 BaO를 형성하고 할로겐과 반응하여 할로겐화물을 형성합니다. 500 ° C의 산소 또는 공기 흐름에서 BaO를 소성하여 과산화물 BaO 2를 얻습니다 (800 ° C에서 BaO로 분해). 질소 및 수소와의 반응은 가열이 필요하며 반응 생성물은 Ba 3 N 2 질화물 및 BaH 2 수소화물입니다. 바륨은 추위에서도 수증기와 반응합니다. 물에 강하게 용해되어 알칼리 성질을 갖는 수산화물 Ba(OH) 2를 생성합니다. 바륨은 묽은 산과 염을 형성합니다. 물에 용해되는 가장 널리 사용되는 바륨 염: 염화물 BaCl 2 및 기타 할로겐화물, 질산염 Ba(NO 3) 2, 염소산염 Ba(ClO 3) 2, 아세트산 Ba(OOCH 3) 2, 황화물 BaS; 난용성 - 황산염 BaSO 4, 탄산염 BaCO 3, 크롬산염 BaCrO 4. 바륨은 많은 금속의 산화물, 할로겐화물 및 황화물을 해당 금속으로 환원합니다. 바륨은 대부분의 금속과 합금을 형성하며 때로는 합금에 금속간 화합물이 포함됩니다. 따라서 BaAl 시스템에서 BaAl, BaAl 2 , BaAl 4 가 발견되었습니다.
가용성 바륨 염은 독성이 있습니다. 실질적으로 무독성 BaSO 4 .
영수증. 바륨 생산의 주요 원료는 중정석 정광(80-95%) BaSO 4 이며, 이는 석탄, 코크스 또는 천연 가연성 가스로 환원됩니다. 생성된 황화바륨은 이 원소의 다른 염으로 처리됩니다. 바륨 화합물을 소성하여 BaO를 얻습니다. 상업적으로 순수한 금속 바륨(96-98 중량%)은 Al 분말로 BaO 산화물을 열 환원하여 얻습니다. 진공 증류에 의해 바륨은 10-4% 미만의 불순물 함량으로 정제되고 구역 용융에 의해 최대 10-6%가 됩니다. BaO로부터 바륨을 얻는 또 다른 방법은 산화물 용융물의 전기분해입니다. 소량의 바륨은 1300 ° C에서 베릴레이트 BaBeO 2 를 티타늄으로 환원시켜 얻습니다.
애플리케이션. 바륨은 경도를 높이기 위해 인쇄 글꼴 제조에 사용되는 합금뿐만 아니라 마찰 방지 합금, 철 및 비철 금속의 첨가제로 구리 및 납의 탈산제로 사용됩니다. 바륨-니켈 합금은 내연 기관 및 라디오 튜브의 점화 플러그 전극을 만드는 데 사용됩니다. 바륨과 알루미늄의 합금 - 알바, 게터의 기초인 Ba 56% 함유. 바륨 금속 - 화학 전류 소스의 양극 재료. 대부분의 열이온 음극의 활성 부분은 산화바륨입니다. 과산화바륨은 불꽃놀이에서 산화제, 표백제로 사용됩니다. 이전에는 CO 2 에서 산소를 재생하는 데 사용되었습니다. 바륨 헥사페라이트 BaFe 12 O 19는 정보 저장 장치에 사용하기 위한 유망한 재료입니다. BaFe 12 O 19는 영구 자석을 만드는 데 사용됩니다. BaSO 4는 석유 및 가스 생산 중 드릴링 유체에 도입됩니다. 티탄산바륨 BaTiO3는 가장 중요한 강유전체 중 하나입니다. Nuclide 140 Va(β-방출기, T 1/2 12.8일)는 바륨 화합물을 연구하는 데 사용되는 동위원소 추적자입니다. 바륨 화합물은 X선과 γ선을 잘 흡수하기 때문에 X선 설비 및 원자로용 보호재 조성에 도입된다. BaSO 4는 위장관의 X선 연구를 위한 조영제로 사용됩니다.
문학. : Akhmetov TG 바륨 화합물의 화학 및 기술. 엠., 1974; Tretyakov Yu.D. 등 무기화학. 엠., 2001.
D. D. Zaitsev, Yu. D. Tretyakov.
1808년 Davy Humphrey는 화합물을 전기분해하여 아말감 형태의 바륨을 얻었습니다.
영수증:
자연에서 그것은 광물 중정석 BaSO 4 와 시든라이트 BaCO 3 를 형성합니다. aluminothermy 또는 azide의 분해에 의해 얻어짐:
3BaO+2Al=Al2O3+3Ba
바(N 3) 2 \u003d 바 + 3N 2
물리적 특성:
알칼리 금속보다 녹는점과 끓는점이 높고 밀도가 큰 은백색 금속. 아주 부드러운. Tm.= 727°C.
화학적 특성:
바륨은 가장 강력한 환원제입니다. 공기 중에서는 산화물, 과산화물 및 질화바륨 막으로 빠르게 덮이고 가열되거나 단순히 부서지면 발화합니다. 수소 및 황으로 가열하면 할로겐과 격렬하게 상호 작용합니다.
바륨은 물 및 산과 격렬하게 반응합니다. 알칼리 금속과 같이 등유에 보관하십시오.
화합물에서는 +2의 산화 상태를 나타냅니다.
가장 중요한 연결:
바륨 산화물.물과 격렬하게 반응하여 수산화물을 형성하는 고체. 이산화탄소를 흡수하여 탄산염으로 변합니다. 500 ° C로 가열하면 산소와 반응하여 과산화물을 형성합니다.
과산화바륨 BaO 2 , 백색 물질, 난용성, 산화제. 불꽃놀이, 과산화수소, 표백제 생산에 사용됩니다.
수산화바륨 Ba(OH) 2 , Ba(OH) 2 8수화물 *8H 2 O, 무색. 결정, 알칼리. 식물성 및 동물성 지방을 정화하기 위해 황산염 및 탄산염 이온을 검출하는 데 사용됩니다.
바륨염무색 결정. 물질. 용해성 염은 독성이 강합니다.
염화물바륨은 800°C - 1100°C에서 황산바륨과 석탄 및 염화칼슘의 상호작용에 의해 얻어진다. 황산 이온용 시약. 가죽 산업에서 사용됩니다.
질산염바륨, 바륨 질산염, 녹색 불꽃 구성 성분. 가열하면 분해되어 산화바륨을 형성합니다.
황산염바륨은 물과 산에 거의 녹지 않으므로 약간 독성이 있습니다. 표백지, 형광투시, 중정석 콘크리트 충전제(방사선으로부터 보호)에 사용됩니다.
애플리케이션:
바륨 금속은 구리 및 납 생산의 탈산제인 여러 합금의 구성 요소로 사용됩니다. 가용성 바륨 염은 유독하며 MPC는 0.5 mg/m 3 입니다. 또한보십시오:
시. Venetsky 희귀하고 흩어져 있습니다. 금속 이야기.
