Baryum, atom numarası 56 olan, D.I. Mendeleev'in kimyasal elementlerinin periyodik sisteminin altıncı periyodu olan ikinci grubun ana alt grubunun bir elementidir. Ba (lat. Baryum). Basit madde, gümüşi beyaz renkli, yumuşak, dövülebilir bir alkali toprak metalidir. Yüksek kimyasal aktiviteye sahiptir.
Baryumun keşfinin tarihiBaryum, 1774 yılında Karl Scheele tarafından BaO oksit olarak keşfedildi. 1808'de İngiliz kimyager Humphry Davy, ıslak baryum hidroksitin cıva katotuyla elektrolizi yoluyla baryum amalgamı elde etti; Cıva ısıtıldığında buharlaştıktan sonra baryum metali açığa çıkardı.
1774 yılında İsveçli kimyager Carl Wilhelm Scheele ve arkadaşı Johan Gottlieb Hahn, en ağır minerallerden biri olan ağır spar BaSO 4'ü araştırdı. Daha sonra barit (Yunanca βαρυς - ağır) olarak adlandırılan, daha önce bilinmeyen "ağır toprağı" izole etmeyi başardılar. Ve 34 yıl sonra, ıslak barit toprağını elektrolize tabi tutan Humphry Davy, ondan yeni bir element elde etti - baryum. Aynı 1808'de, Davy'den biraz daha önce, Jene Jacob Berzelius ve meslektaşlarının kalsiyum, stronsiyum ve baryum amalgamlarını elde ettikleri belirtilmelidir. Baryum elementi bu şekilde ortaya çıktı.
Eski simyacılar BaSO 4'ü odun veya odun kömürü ile kalsine ederek fosforesan "Bolognese mücevherleri" elde ettiler. Ancak kimyasal olarak bu taşlar BaO değil, baryum sülfit BaS'dir.
ismin kökeni
Adını Yunanca barilerden almıştır - "ağır", çünkü oksidi (BaO), bu tür maddeler için alışılmadık derecede yüksek bir yoğunluğa sahip olarak nitelendirilmiştir.
Doğada baryum bulunmasıYerkabuğunda %0,05 oranında baryum bulunur. Bu oldukça fazla; örneğin kurşun, kalay, bakır veya cıvadan önemli ölçüde daha fazla. Toprakta saf haliyle bulunmaz: baryum aktiftir, toprak alkali metallerin alt grubuna aittir ve doğal olarak minerallere oldukça sıkı bağlanır.
Baryumun ana mineralleri, daha önce bahsedilen ağır spar BaSO 4 (daha sıklıkla barit olarak adlandırılır) ve witherite BaCO3'tür; adını bu minerali 1782'de keşfeden İngiliz William Withering'den (1741...1799) alır. Baryum tuzlarının küçük bir konsantrasyonu Birçok maden suyu ve deniz suyunda bulunur. Bu durumda düşük içerik bir eksi değil artıdır, çünkü sülfat dışındaki tüm baryum tuzları zehirlidir.
Baryum yataklarının türleriMineral birlikteliklerine göre barit cevherleri monomineral ve kompleks olarak ikiye ayrılır. Kompleks kompleksler barit-sülfür (kurşun, çinko, bazen bakır ve demir pirit sülfitleri içerir, daha az sıklıkla Sn, Ni, Au, Ag), barit-kalsit (% 75'e kadar kalsit içerir), demir-barit (% 75'e kadar içerir) olarak ikiye ayrılır. manyetit, hematit ve üst bölgelerde goetit ve hidrogoetit) ve barit-florit (barit ve florite ek olarak genellikle kuvars ve kalsit içerirler ve çinko, kurşun, bakır ve cıva sülfürler bazen küçük safsızlıklar halinde bulunur) ).
Pratik açıdan bakıldığında, hidrotermal damar monomineral, barit-sülfür ve barit-florit yatakları büyük ilgi görmektedir. Bazı metasomatik tabaka birikintileri ve elüvyal plaserler de endüstriyel öneme sahiptir. Su havzalarının tipik kimyasal çökeltileri olan tortul çökeltiler nadirdir ve önemli bir rol oynamaz.
Kural olarak, barit cevherleri diğer faydalı bileşenleri (endüstriyel konsantrasyonlarda florit, galen, sfalerit, bakır, altın) içerir, bu nedenle kombinasyon halinde kullanılırlar.
Baryum izotoplarıDoğal baryum yedi kararlı izotopun karışımından oluşur: 130 Ba, 132 Ba, 134 Ba, 135 Ba, 136 Ba, 137 Ba, 138 Ba. İkincisi en yaygın olanıdır (%71,66). Baryumun radyoaktif izotopları da bilinmektedir; bunların en önemlisi 140 Ba'dır. Uranyum, toryum ve plütonyumun bozunması sonucu oluşur.
Baryum elde etmekMetal farklı yollarla, özellikle erimiş baryum klorür ve kalsiyum klorür karışımının elektrolizi yoluyla elde edilebilir. Alüminotermik bir yöntem kullanılarak oksitinden indirgenerek baryum elde etmek mümkündür. Bunu yapmak için, witherit kömürle yakılır ve baryum oksit elde edilir:
BaCO3 + C → BaO + 2CO.
Daha sonra BaO'nun alüminyum tozu ile karışımı vakumda 1250°C'ye ısıtılır. Azaltılmış baryum buharı, reaksiyonun gerçekleştiği borunun soğuk kısımlarında yoğunlaşır:
3BaO + 2Al → Al203 + 3Ba.
Alüminotermi için ateşleme karışımlarının bileşiminin sıklıkla baryum peroksit BaO2 içermesi ilginçtir.
Witheriti basitçe kalsine ederek baryum oksit elde etmek zordur: Witherit yalnızca 1800°C'nin üzerindeki sıcaklıklarda ayrışır. Baryum nitrat Ba(NO 3) 2'yi kalsine ederek BaO elde etmek daha kolaydır:
2Ba (NO 3) 2 → 2BaO + 4NO2 + O2.
Alüminyumla hem elektroliz hem de indirgeme, yumuşak (kurşundan daha sert, çinkodan daha yumuşak) parlak beyaz bir metal üretir. 710°C'de erir, 1638°C'de kaynar ve yoğunluğu 3,76 g/cm3'tür. Bütün bunlar, alkali toprak metallerinin alt grubundaki baryumun konumuna tamamen karşılık gelir.
Baryumun bilinen yedi doğal izotopu vardır. Bunlardan en yaygın olanı baryum-138'dir; %70'in üzerindedir.
Baryum çok aktiftir. Çarpma anında kendiliğinden tutuşur ve suyu kolaylıkla ayrıştırarak çözünebilir baryum oksit hidrat oluşturur:
Ba + 2H20 → Ba (OH)2 + H2.
Baryum oksit hidratın sulu çözeltisine barit suyu denir. Bu “su” analitik kimyada gaz karışımlarındaki CO2'nin belirlenmesi için kullanılır. Ancak bu zaten baryum bileşiklerinin kullanımıyla ilgili hikayeden. Metalik baryumun neredeyse hiçbir pratik kullanımı yoktur. Rulman ve baskı alaşımlarına son derece küçük miktarlarda eklenir. Radyo tüplerinde bir baryum ve nikel alaşımı kullanılır, saf baryum yalnızca vakum teknolojisinde alıcı (gaz emici) olarak kullanılır.
Metal baryum, 1200-1250°C'de vakumda alüminyum ile indirgenerek oksitten elde edilir:
4BaO + 2Al = 3Ba + BaAl204.
Baryum, vakumlu damıtma veya bölge eritme yoluyla saflaştırılır.
Baryum titanyumun hazırlanması. Elde edilmesi nispeten kolaydır. Witherite BaCO 3 700...800°C'de titanyum dioksit TiO 2 ile reaksiyona girer, sonuç tam olarak ihtiyaç duyulan şeydir:
BaCO3 + TiO2 → BaTiO3 + CO2.
Temel balo. BaO'dan baryum metali elde etme yöntemi, A1 tozu ile indirgenmesidir: 4BaO + 2A1 -> 3Ba + BaO*A1 2 O3. İşlem, 1100-1200 °C sıcaklıktaki bir reaktörde, Ar atmosferinde veya vakumda (ikinci yöntem tercih edilir) gerçekleştirilir. BaO:A1'in molar oranı (1,5-2):1'dir. Reaktör, "soğuk kısmının" sıcaklığı (ortaya çıkan baryum buharları burada yoğunlaşır) yaklaşık 520 ° C olacak şekilde bir fırına yerleştirilir. Vakumda damıtma yoluyla baryum, 10 ~'dan daha az bir yabancı madde içeriğine kadar saflaştırılır. Ağırlıkça %4 ve bölge eritme kullanıldığında - %10 ~ 6'ya kadar.
BaBeO2'nin [Ba(OH)2 ve Be(OH)2'nin füzyonuyla sentezlenir] 1300°C'de titanyum ile indirgenmesiyle ve ayrıca 120°C'de Ba( N 3) 2, baryum tuzlarının NaN 3 ile değişimi sırasında oluşur.
Ba asetat (OOСSN 3), - renksiz. kristaller; e.n. 490°C (ayrışma ile); yoğun 2,47 g/cm3; sol. su içinde (0°C'de 100 g başına 58,8 g). 25°C'nin altında, trihidrat sulu çözeltilerden, 25-41°C'de monohidrat, 41°C'nin üzerinde ise susuz tuzdan kristalleşir. Etkileşim alın. Ba(OH)2, BaCO3 veya BaS ile CH3CO2H.Yün ve patiskanın boyanmasında mordan olarak kullanılır.
Manganat(VI) BaMnO 4 - yeşil kristaller; 1000°C'ye kadar ayrışmaz. Ba(NO3)2 ile Mn02 karışımının kalsinasyonuyla elde edilir. Fresk boyamada yaygın olarak kullanılan bir pigment (Cassel veya manganez yeşili).
Kromat(VI) BaСrO 4 - sarı kristaller; e.n. 1380°C; - 1366,8 kJ/mol; sol. org dışı. k-tah, sol değil. Suda. Etkileşim alın. Ba(OH)2 veya BaS'nin alkali metal kromatlar(VI) ile sulu çözeltileri. Seramikler için pigment (barit sarısı). MPC 0,01 mg/m3 (Cr03 cinsinden). Pirkonat BaZrO 3 - renksiz. kristaller; e.n. ~269°C; - 1762 kJ/mol; sol. su ve alkalilerin ve NH4HCO3'ün sulu çözeltilerinde güçlü inorg ile ayrışır. to-tami. Etkileşim alın. Isıtıldığında BaO, Ba(OH)2 veya BaC03 ile ZrO2. BaTiO3 ile karıştırılmış Ba zirkonat bir piezoelektriktir.
Bromid BaBr 2 - beyaz kristaller; e.n. 847°C; yoğun 4,79 g/cm3; -757 kJ/mol; peki sol. suda, metanolde, daha da kötüsü - etanolde. Dihidrat sulu çözeltilerden kristalleşerek 75°C'de monohidrata, 100°C'nin üzerinde susuz tuza dönüşür.Sulu çözeltilerde etkileşim. havanın CO2 ve O2'si ile BaCO3 ve Br2'yi oluşturur. BaBr 2 etkileşimini alın. Ba(OH)2 veya BaC03'ün hidrobromik asitli sulu çözeltileri.
İyodür BaI 2 - renksiz. kristaller; e.n. 740°C (ayrışmayla birlikte); yoğun 5,15 g/cm3; . -607 kJ/mol; peki sol. su ve etanolde. Sıcak su çözeltilerinden dihidrat kristalleşir (150°C'de dehidre olur), 30°C'nin altında ise heksahidrat oluşur. BaI 2 etkileşimini alın. Ba(OH)2 veya BaC03'ün hidroiyodik asitle sulu çözeltileri.
Baryumun fiziksel özellikleriBaryum gümüşi beyaz dövülebilir bir metaldir. Sert vurulursa kırılır. Baryumun iki allotropik modifikasyonu vardır: kübik gövde merkezli kafesli α-Ba (a parametresi = 0,501 nm) 375 °C'ye kadar stabildir; β-Ba bunun üzerinde stabildir.
Mineralojik ölçekte sertlik 1,25; Mohs ölçeği 2.
Baryum metalini gazyağı içinde veya bir parafin tabakası altında saklayın.
Baryumun kimyasal özellikleriBaryum alkali toprak metalidir. Havada yoğun bir şekilde oksitlenerek baryum oksit BaO ve baryum nitrür Ba3N2 oluşturur ve hafif bir ısınmayla tutuşur. Suyla kuvvetli reaksiyona girerek baryum hidroksit Ba(OH) 2 oluşturur:
Ba + 2H20 = Ba(OH)2 + H2
Seyreltik asitlerle aktif olarak etkileşime girer. Birçok baryum tuzu suda çözünmez veya az çözünür: baryum sülfat BaS04, baryum sülfit BaS03, baryum karbonat BaCO3, baryum fosfat Ba3 (PO4) 2. Baryum sülfit BaS, kalsiyum sülfit CaS'den farklı olarak suda oldukça çözünür.
Doğa Baryum, Mayıs ayından bu yana yedi kararlı izotoptan oluşuyor. parçalar 130, 132, 134-137 ve 138 (%71,66). Termal nötron yakalamanın kesiti 1,17-10 · 28 m2'dir. Harici konfigürasyon elektron kabuğu 6s2; oksidasyon durumu +2, nadiren +1; iyonlaşma enerjisi Ba°->Ba + ->Ba 2+ resp. 5.21140 ve 10.0040 eV; Pauling elektronegatifliği 0,9; atom yarıçapı 0,221 nm, iyon yarıçapı Ba 2+ 0,149 nm (koordinasyon numarası 6).
Halojenlerle kolayca reaksiyona girerek halojenürler oluşturur.
Hidrojenle ısıtıldığında baryum hidrit BaH2'yi oluşturur, bu da lityum hidrit LiH ile Li kompleksini oluşturur.
Amonyakla ısıtıldığında reaksiyona girer:
6Ba + 2NH3 = 3BaH2 + Ba3N2
Baryum nitrür Ba3 N2 ısıtıldığında CO ile reaksiyona girerek siyanür oluşturur:
Ba 3 N 2 + 2CO = Ba(CN) 2 + 2BaO
Sıvı amonyakla, amonyağın izole edilebildiği, altın rengi bir parlaklığa sahip olan ve NH3'ün eliminasyonuyla kolayca ayrışan koyu mavi bir çözelti verir. Bir platin katalizörün varlığında amonyak baryum amid oluşturmak üzere ayrışır:
Ba(NH2)2 + 4NH3 + H2
Baryum karbür BaC 2, BaO'nun bir ark ocağında kömürle ısıtılmasıyla elde edilebilir.
Fosfor ile fosfit Ba3P2 oluşturur.
Baryum, birçok metalin oksitlerini, halojenürlerini ve sülfürlerini karşılık gelen metale indirger.
Baryum uygulamalarıA1'li bir baryum alaşımı (Alba alaşımı, %56 Ba) alıcıların (gaz emiciler) temelini oluşturur. Alıcının kendisini elde etmek için, cihazın boşaltılmış bir şişesinde yüksek frekanslı ısıtma yoluyla baryum alaşımdan buharlaştırılır; bunun sonucunda, şişenin soğuk kısımlarında baryum adı verilen madde oluşur. baryum aynası (veya nitrojen ortamında buharlaşma sırasında dağınık kaplama). Termiyonik katotların büyük çoğunluğunun aktif kısmı BaO'dur. Baryum ayrıca Cu ve Pb için deoksidasyon maddesi olarak ve sürtünme önleyici maddelere katkı maddesi olarak kullanılır. alaşımlar, demirli ve demirsiz metallerin yanı sıra sertliklerini arttırmak için baskı yazı tiplerinin yapıldığı alaşımlar. Baryumun Ni ile alaşımları, dahili motorlarda buji elektrotlarının üretiminde kullanılır. yanma ve radyo tüplerinde. 140 Va (T 1/2 12,8 gün), baryum bileşiklerinin incelenmesinde kullanılan izotopik bir göstergedir.
Genellikle alüminyumla alaşımlanan baryum metali, yüksek vakumlu elektronik cihazlarda alıcı olarak kullanılır.
Korozyon önleyici malzemeBaryum, zirkonyumla birlikte sıvı metal soğutuculara (sodyum, potasyum, rubidyum, lityum, sezyum alaşımları) eklenir ve ikincisinin boru hatlarına ve metalurjiye karşı agresifliğini azaltır.
Baryum florür optikte (lensler, prizmalar) tek kristal halinde kullanılır.
Baryum peroksit piroteknikte ve oksitleyici bir madde olarak kullanılır. Baryum nitrat ve baryum klorat piroteknikte alevleri renklendirmek (yeşil ateş) için kullanılır.
Baryum kromat, termokimyasal yöntemle (Oak Ridge döngüsü, ABD) hidrojen ve oksijen üretiminde kullanılır.
Baryum oksit, bakır oksitleri ve nadir toprak metalleriyle birlikte, sıvı nitrojen sıcaklıkları ve üzeri sıcaklıklarda çalışan süper iletken seramiklerin sentezlenmesinde kullanılır.
Baryum oksit, uranyum çubuklarını kaplamak için kullanılan özel bir cam türünü eritmek için kullanılır. Bu tür camların yaygın türlerinden biri aşağıdaki bileşime sahiptir - (fosfor oksit - %61, BaO - %32, alüminyum oksit - %1,5, sodyum oksit - %5,5). Baryum fosfat aynı zamanda nükleer endüstri için cam eritmede de kullanılır.
Baryum florür, katı hal flor pillerinde florür elektrolitin bir bileşeni olarak kullanılır.
Baryum oksit, yüksek güçlü bakır oksit pillerde aktif kütlenin (baryum oksit-bakır oksit) bir bileşeni olarak kullanılır.
Baryum sülfat, kurşun-asit akülerin üretiminde negatif elektrot aktif kütle genişletici olarak kullanılır.
Camın kırılma indeksini arttırmak için cam kütlesine baryum karbonat BaCO3 eklenir. Baryum sülfat kağıt endüstrisinde dolgu maddesi olarak kullanılır; Kağıdın kalitesi büyük ölçüde ağırlığına göre belirlenir; barit BaSO 4 kağıdı daha ağır hale getirir. Bu tuz mutlaka tüm pahalı kağıt türlerine dahil edilir. Ek olarak, baryum sülfat, baryum sülfit çözeltilerinin çinko sülfatla reaksiyonunun bir ürünü olan beyaz boya litopon üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır:
BaS + ZnSO 4 → BaSO 4 + ZnS.
Beyaz olan her iki tuz da çökerek çözeltide saf su bırakır.
Derin petrol ve gaz kuyularını açarken, sondaj sıvısı olarak sudaki baryum sülfat süspansiyonu kullanılır.
Başka bir baryum tuzunun önemli kullanımları vardır. Bu, baryum titanat BaTiO 3'tür - en önemli ferroelektriklerden biridir (ferroelektrikler, harici bir alanın etkisi olmadan kendi başlarına polarize edilirler. İletkenler arasındaki ferromanyetik malzemelerle aynı şekilde dielektrikler arasında öne çıkarlar. Böyle bir polarizasyon yeteneği yalnızca belirli bir sıcaklıkta tutulur. Polarize ferroelektrikler, çok değerli elektriksel malzemeler olarak kabul edilen daha yüksek dielektrik sabitine sahiptir.
1944 yılında bu sınıf, ferroelektrik özellikleri Sovyet fizikçi B.M. tarafından keşfedilen baryum titanat ile dolduruldu. Vulom. Baryum titanatın özelliği ferroelektrik özelliklerini çok geniş bir sıcaklık aralığında (yakın mutlak sıfırdan +125°C'ye kadar) muhafaza etmesidir.
Baryum tıpta da uygulama alanı bulmuştur. Sülfat tuzu mide hastalıklarının tanısında kullanılır. BaSO 4 su ile karıştırılarak hastaya yutulması için verilir. Baryum sülfat, X ışınlarına karşı opaktır ve bu nedenle sindirim sisteminin "baryum lapası" nın geçtiği kısımları ekranda karanlık kalır. Bu sayede doktor mide ve bağırsakların şekli hakkında fikir sahibi olur ve ülserin oluşabileceği yeri belirler.
Baryumun insan vücudu üzerindeki etkisi
Vücuda giriş yolları.
Baryumun insan vücuduna girişinin ana yolu besindir. Bu nedenle, bazı deniz canlıları, çevredeki sulardan, deniz suyundaki içeriğinden 7-100 (ve bazı deniz bitkileri için 1000'e kadar) kat daha yüksek konsantrasyonlarda baryum biriktirme kapasitesine sahiptir. Bazı bitkiler (örneğin soya fasulyesi ve domates) de topraktan 2-20 kat baryum biriktirme kapasitesine sahiptir. Ancak sudaki baryum konsantrasyonunun yüksek olduğu bölgelerde içme suyu da toplam baryum tüketimine katkıda bulunabilir. Baryumun havadan alımı önemsizdir.
Sağlık tehlikesi.
Dünya Sağlık Örgütü'nün himayesinde yürütülen bilimsel epidemiyolojik çalışmalar, kardiyovasküler hastalıklardan ölüm oranı ile içme suyundaki baryum seviyeleri arasındaki ilişkiyi doğrulamadı. Gönüllüler üzerinde yapılan kısa süreli çalışmalarda 10 mg/l'ye kadar baryum konsantrasyonlarında kardiyovasküler sistem üzerinde herhangi bir zararlı etki tespit edilmemiştir. Doğru, fareler üzerinde yapılan deneylerde, baryum içeriği düşük olsa bile su tüketen farelerde sistolik kan basıncında bir artış gözlendi. Bu, uzun süre baryum içeren su tüketen kişilerde kan basıncının artma riskinin potansiyel olduğunu gösterir (USEPA'da bu tür veriler bulunmaktadır).
USEPA verileri aynı zamanda izin verilen maksimum seviyelerin çok üzerinde baryum içeren tek bir su içmenin bile kas güçsüzlüğüne ve karın ağrısına yol açabileceğini öne sürüyor. Bununla birlikte, USEPA kalite standardı tarafından belirlenen baryum standardının (2,0 mg/l), WHO tarafından tavsiye edilen değeri (0,7 mg/l) önemli ölçüde aştığını dikkate almak gerekir. Rus sağlık standartları, sudaki baryum için daha da katı bir MPC değeri belirledi: 0,1 mg/l. Suyu giderme teknolojileri: iyon değişimi, ters ozmoz, elektrodiyaliz.
BaSO 4 kimyasal formülü ile. Suda çözünmeyen kokusuz beyaz bir tozdur. Beyazlığı ve opaklığının yanı sıra yüksek yoğunluğu da ana uygulama alanlarını belirlemektedir.
İsmin tarihi
Baryum alkali toprak metallerine aittir. İkincisi, D.I. Mendeleev'e göre bileşiklerinin çözünmeyen bir toprak kütlesi oluşturması ve oksitlerin "topraksı bir görünüme sahip olması" nedeniyle bu şekilde adlandırılmıştır. Baryum doğal olarak çeşitli safsızlıklara sahip baryum sülfat olan barit minerali formunda bulunur.
İlk kez 1774 yılında İsveçli kimyagerler Scheele ve Hahn tarafından ağır direk olarak adlandırılan yapının bir parçası olarak keşfedildi. Mineralin adı buradan gelir (Yunanca "baris" kelimesinden - ağır) ve daha sonra 1808'de Humphry Devi tarafından saf haliyle izole edilen metalin kendisi.
Fiziki ozellikleri
BaSO 4 bir sülfürik asit tuzu olduğundan, fiziksel özellikleri kısmen yumuşak, reaktif ve gümüşi beyaz olan metalin kendisi tarafından belirlenir. Doğal barit renksiz (bazen beyaz) ve şeffaftır. Kimyasal olarak saf BaSO 4, beyazdan açık sarıya kadar bir renge sahiptir, yanıcı değildir ve erime noktası 1580°C'dir.
Baryum sülfatın kütlesi nedir? Molar kütlesi 233,43 g/mol'dür. Alışılmadık derecede yüksek bir özgül ağırlığa sahiptir - 4,25 ile 4,50 g/cm3 arası. Suda çözünmemesi göz önüne alındığında, yüksek yoğunluğu onu sulu sondaj sıvılarında dolgu maddesi olarak vazgeçilmez kılmaktadır.
Kimyasal özellikler
BaSO 4 suda en az çözünen bileşiklerden biridir. Çözünürlüğü yüksek iki tuzdan elde edilebilir. Sulu bir sodyum sülfat - Na2S04 çözeltisi alalım. Sudaki molekülü üç iyona ayrışır: iki Na + ve bir SO4 2-.
Na 2 SO 4 → 2Na + + SO 4 2-
Ayrıca molekülü üç iyona ayrışan sulu bir baryum klorür - BaCl2 çözeltisi alalım: bir Ba 2+ ve iki Cl -.
BaCl 2 → Ba 2+ + 2Cl -
Sulu bir sülfat çözeltisini ve klorür içeren bir karışımı karıştırın. Baryum sülfat, aynı yüke ve zıt işarete sahip iki iyonun bir molekül halinde birleşmesi sonucu oluşur.
Ba 2+ + SO 4 2- → Ba SO 4
Aşağıda bu reaksiyonun (moleküler olarak adlandırılan) tam denklemini görebilirsiniz.
Na2S04 + BaCl2 → 2NaCl + BaS04
Sonuç olarak, çözünmeyen bir baryum sülfat çökeltisi oluşur.
Ticari barit
Uygulamada, petrol ve gaz kuyuları açılırken sondaj sıvılarında kullanılması amaçlanan ticari baryum sülfat elde etmek için başlangıç malzemesi, kural olarak mineral barittir.
"Birincil" barit terimi, hammaddeyi (madenlerden ve taş ocaklarından elde edilen) ve ayrıca yıkama, çökeltme, ağır ortamda ayırma ve yüzdürme gibi yöntemlerle basit zenginleştirme ürünlerini içeren ticari ürünleri ifade eder. Çoğu ham barit, minimum saflık ve yoğunluğa kadar rafine edilmeyi gerektirir. Dolgu maddesi olarak kullanılan mineral, parçacıklarının en az %97'sinin boyutu 75 mikrona kadar ve en fazla %30'unun boyutu 6 mikrondan küçük olacak şekilde ezilir ve tek tip bir boyuta elenir. Birincil baritin ayrıca 4,2 g/cm3 veya daha yüksek özgül ağırlığa sahip olacak kadar yoğun, ancak yataklara zarar vermeyecek kadar da yumuşak olması gerekir.
Kimyasal olarak saf bir ürün elde etmek
Mineral barit genellikle çeşitli safsızlıklarla, özellikle de onu farklı renklerde renklendiren demir oksitlerle kirlenir. Karbotermik (kok ile ısıtılarak) olarak işlenir. Sonuç baryum sülfürdür.
BaS04 + 4 C → BaS + 4 CO
İkincisi, sülfatın aksine suda çözünür ve oksijen, halojenler ve asitlerle kolayca reaksiyona girer.
BaS + H2S04 → BaS04 + H2S
Son derece saf bir çıktı ürünü elde etmek için sülfürik asit kullanılır. Bu işlemle üretilen baryum sülfata genellikle Fransızca "beyaz sabit" anlamına gelen blancfix adı verilir. Genellikle boya gibi tüketici ürünlerinde bulunur.
Laboratuar koşullarında, baryum iyonları ve sülfat iyonlarının çözelti içinde birleştirilmesiyle baryum sülfat oluşturulur (yukarıya bakın). Sülfat, çözünmezliği nedeniyle en az toksik baryum tuzu olduğundan, diğer baryum tuzlarını içeren atıklar bazen oldukça toksik olan tüm baryumu bağlamak için sodyum sülfatla işlenir.
Sülfattan hidroksite ve geriye
Tarihsel olarak barit, şeker rafinasyonunda gerekli olan baryum hidroksit Ba(OH)2'yi üretmek için kullanıldı. Bu genellikle endüstride yaygın olarak kullanılan çok ilginç bir bileşiktir. Suda yüksek oranda çözünür ve barit suyu olarak bilinen bir çözelti oluşturur. Çözünmeyen BaSO4 oluşturularak çeşitli bileşimlerdeki sülfat iyonlarının bağlanması için kullanılması uygundur.
Yukarıda kok varlığında ısıtıldığında sülfattan suda çözünür baryum sülfürün (BaS) elde edilmesinin kolay olduğunu gördük. İkincisi, sıcak su ile etkileşime girdiğinde hidroksit oluşturur.
BaS + 2H 2 O → Ba(OH) 2 + H 2 S
Çözeltiler halinde alınan baryum hidroksit ve sodyum sülfat, karıştırıldığında çözünmeyen bir baryum sülfat ve sodyum hidroksit çökeltisi verecektir.
Ba(OH)2 + Na2S04 = BaS04 + 2NaOH
Doğal baryum sülfatın (barit) endüstriyel olarak önce baryum hidroksite dönüştürüldüğü ve daha sonra çeşitli tuz sistemlerini sülfat iyonlarından arındırırken aynı sülfatın üretilmesine hizmet ettiği ortaya çıktı. Reaksiyon, bir bakır sülfat çözeltisinin SO42 iyonlarından saflaştırılması sırasında tamamen aynı şekilde ilerleyecektir. Baryum hidroksit + bakır sülfat karışımı yaparsanız sonuç bakır hidroksit ve çözünmeyen baryum sülfat olacaktır.
CuS04 + Ba(OH)2 → Cu(OH)2 + BaS04 ↓
Sülfürik asitle reaksiyona girse bile sülfat iyonları baryuma tamamen bağlanacaktır.
Sondaj sıvılarında kullanım
Dünyadaki baryum sülfat üretiminin yaklaşık %80'i, saflaştırılmış ve ezilmiş barit, petrol ve gaz kuyularının oluşturulmasında sondaj sıvılarının bir bileşeni olarak tüketilmektedir. Bunu eklemek, yüksek rezervuar basıncına daha iyi direnç göstermek ve sızıntıları önlemek için kuyuya pompalanan sıvının yoğunluğunu artırır.
Bir kuyu açıldığında matkap, her biri kendine has özelliklere sahip olan çeşitli oluşumlardan geçer. Derinlik arttıkça çözelti yapısında bulunması gereken barit yüzdesi de artar. Ek bir avantaj da baryum sülfatın manyetik olmayan bir madde olması, dolayısıyla elektronik cihazlar kullanılarak yapılan çeşitli kuyu içi ölçümlere müdahale etmemesidir.
Boya ve kağıt endüstrisi
Çoğu sentetik BaSO 4, boyalar için beyaz pigmentin bir bileşeni olarak kullanılır. Böylece titanyum dioksit (TiO 2) ile karıştırılan blancfix, boyamada kullanılan beyaz yağlı boya olarak satılmaktadır.
BaSO 4 ve ZnS'nin (çinko sülfür) kombinasyonu, litopon adı verilen inorganik bir pigment üretir. Bazı fotoğraf kağıdı türleri için kaplama olarak kullanılır.
Daha yakın zamanlarda, mürekkep püskürtmeli yazıcılara yönelik kağıdı parlatmak için baryum sülfat kullanıldı.
Kimya endüstrisinde ve demir dışı metalurjide uygulama
Polipropilen ve polistiren üretiminde dolgu maddesi olarak %70'e varan oranda BaSO 4 kullanılmaktadır. Plastiklerin asit ve alkalilere karşı direncini arttırma ve aynı zamanda onlara opaklık kazandırma etkisine sahiptir.
Aynı zamanda diğer baryum bileşiklerinin, özellikle de televizyon ve bilgisayar ekranları (tarihsel olarak katot ışın tüplerinde) için LED cam yapımında kullanılan baryum karbonatın üretilmesinde de kullanılır.
Metal dökümde kullanılan kalıplar genellikle erimiş metale yapışmayı önlemek için baryum sülfatla kaplanır. Anot bakır levhaların imalatında yapılan şey budur. Baryum sülfat tabakasıyla kaplanmış bakır kalıplara dökülürler. Sıvı bakır, bitmiş anot plakası halinde katılaştığında kalıptan kolayca çıkarılabilir.
Piroteknik cihazlar
Baryum bileşikleri yandığında yeşil ışık yaydığı için bu maddenin tuzları piroteknik formüllerde sıklıkla kullanılır. Nitrat ve klorat sülfattan daha yaygın olmasına rağmen ikincisi piroteknik flaşların bir bileşeni olarak yaygın şekilde kullanılır.
X-ışını kontrast maddesi
Baryum sülfat, belirli tıbbi sorunları teşhis etmek için kullanılan radyoopak bir kontrast maddedir. Bu tür maddeler röntgen ışınlarını geçirmediklerinden (yüksek yoğunlukları nedeniyle onları bloke ederler) vücutta lokalize oldukları bölgeler röntgen filminde beyaz alanlar olarak görünür. Bu, bir (teşhis konulan) organ ile diğer (çevreleyen) dokular arasında gerekli ayrımı yaratır. Kontrast, doktorun o organda veya vücut kısmında bulunabilecek özel durumları görmesine yardımcı olacaktır.
Baryum sülfat ağızdan veya lavmanla rektal olarak alınır. İlk durumda yemek borusunu, mideyi veya ince bağırsağı X ışınlarına karşı opak hale getirir. Bu şekilde fotoğrafları çekilebilir. Maddenin lavman yoluyla verilmesi durumunda kolon veya bağırsaklar röntgen ile görülüp kaydedilebilir.
Baryum sülfat dozu, testin türüne bağlı olarak farklı hastalar için farklı olacaktır. İlaç, özel bir tıbbi baryum süspansiyonu veya tabletler halinde mevcuttur. Kontrast ve röntgen ekipmanı gerektiren farklı testler, farklı miktarlarda süspansiyon gerektirir (bazı durumlarda ilaç tablet formunda alınabilir). Kontrast madde yalnızca bir doktorun doğrudan gözetimi altında kullanılmalıdır.
BARYUM BİLEŞİKLERİ Mendeleev sisteminin II. grubunun alkali toprak alt grubundaki baryumun konumuna uygun olarak, iki kat yüklü Ba ∙∙ iyonuna sahiptir (baryum peroksit BaO 2 hariç). Baryum bileşikleri, yüksek özgül ağırlık, anyonlar renkli değilse renksizlik, yeşil alev rengi ve az sayıda karmaşık bileşik ile karakterize edilir. Teknik olarak en önemlileri oksit ve peroksit, çözünmeyen tuzlar: baryum karbonat, sülfat ve kromat ve çözünür tuzlar: baryum nitrat, baryum klorür vb. Çözünebilir baryum tuzları zehirlidir. Baryum, BaS04 formunda niceliksel olarak belirlenir, ancak düşük sıcaklıklarda elde edilen çökeltinin aşırı inceliğinden dolayı, hidroklorik asit ile hafifçe asitlendirilmiş kaynayan bir çözeltiden çökeltilmesi gerekir. Çözeltide nitrik asit varsa çökeltinin bir kısmı çözeltiye geçer. Ayrıca BaSO4 çökeltisi adsorpsiyon nedeniyle bazı tuzları sürükleyebilir. Stronsiyumdan ayırmak için baryum BaSiF6 formunda çökeltilir. Baryum bileşikleri çözünmezse, potasyum-sodyum karbonat ile eritilir ve alaşım su ile yıkandıktan sonra asit içinde çözülür. Baryum bileşikleri çoğunlukla barit minerali olarak bulunur; çok daha az yaygın olan ise witherit - baryum karbonattır.
Baryum oksit BaO- beyaz katı, küpler halinde kristalleşir, yoğunluk 5,72-5,32, erime noktası 1580°, aşağıdaki formüle göre kristalli bir hidrat oluşturur:
BaO + 9H20 = Ba(OH)2 ∙ 8H20.
Baryum oksit nispeten yüksek oranda çözünür: 100 kısım suda 0° - 1,5 kısım; 10° - 2,2 saatte, 15° - 2,89 saatte, 20° - 3,48 saatte, 50° - 11,75 saatte, 80° - 90,77 saatte Oksit baryum, baryum nitrattan kalsinasyon yoluyla elde edilir; bu, ondan peroksit yapmaya uygun gözenekli bir ürün üretir. Isıtma, kül fırınındaki potalarda, potaların patlamaması için ilk başta çok dikkatli bir şekilde gerçekleştirilir. Nitrojen oksitlerin salınımı 4 saat sonra başlar, ancak bunların tamamen uzaklaştırılması için potalar birkaç saat boyunca beyaz ateşte ısıtılır (nitrojen oksitlerin %30'u nitrik asit üretmek için kullanılabilir). Ürün çok pahalıdır çünkü pahalıdır: başlangıç malzemesi, yalnızca bir defaya mahsus potalar, yakıt vb. Baryum oksidin (BaCO 3 = BaO + CO 2) witheritten çıkarılması kireç yakmaktan çok daha zordur, t çünkü CO2'nin ters eklenmesi çok kolay gerçekleşir; Bu nedenle kömür, witherit ile karıştırılarak CO2'nin CO'ya dönüşmesi sağlanır. Gözenekli bir ürün elde edilmek isteniyorsa pişirme sıcaklığına kesinlikle uyulmalıdır. Sinterlemeyi önlemek için sıklıkla baryum nitrat, kömür, katran veya baryum karbür eklenir;
BaCO3 + Ba(NO3)2 + 2C = 2BaO+ 2NO2 + 3CO
ZBaCO3 + BaC2 = 4BaO + 5CO.
Ayrıca ürünün pota duvarları ile sinterleşmesinden ve sıcak gazların etkisinden mümkün olduğunca korunması gerekir. Şaft fırınlarında kalsinasyon, eğer fırın yüksek kaliteli malzemeden yapılmışsa ve jeneratör gazıyla ısıtılıyorsa, hassas sıcaklık kontrolüne olanak tanıyan çok saf bir ürün (%95) üretir. İtalya'da elektrikli fırınlarda ısıtma kullanılıyor, ancak görünen o ki bu, %80-85 baryum okside ek olarak %10-12 karbür ve %3-5 baryum siyanür içeren "oksikarbür" ve "baryum" üretiyor.
Sulu baryum oksit, kostik barit Ba(OH) 2 şeffaf monoklinik kristaller oluşturur
Ba(OH) 2 ∙ 8H 2 0,
yalnızca koyu kırmızı sıcaklıkta son su molekülünü kaybetmek; Açık kırmızı ısıyla ısıtıldığında BaO elde edilir ve hava akımında ısıtıldığında baryum peroksit elde edilir. Güçlü bir alkali olan kostik baryum çözeltisi havadaki CO2'yi emerek çözünmeyen CaCO3 oluşturur. 100 g çözelti şunları içerir: 0° - 1,48 g BaO, 10° - 2,17'de, 15° - 2,89'da, 20° - 3,36'da, 50° - 10,5'te, 80 ° - 4,76'da. Kostik barit, CO2'yi absorbe etmek, sülfürik asitlerden kostik alkalileri çıkarmak, melastan şekeri çıkarmak vb. için kullanılır. Kostik barit, witheritin su buharından geçirilmesiyle kalsine edilmesiyle elde edilebilir, ancak BaCO3'ü yakmak ve BaO üzerinde su ile etki etmek daha kolaydır. ; veya BaS04'ün kömürle kalsine edilmesiyle elde edilen% 60 BaO ve% 40 BaS karışımı suda çözülür ve Ba(OH) 2 sadece BaO'dan değil, aynı zamanda hidroliz nedeniyle BaS'nin önemli bir kısmından da elde edilir:
2BaS + 2HOH = Ba(OH)2 + Ba(SH)2.
Kristalize madde yalnızca %1 yabancı madde içerir. BaS'ye demir veya çinko oksit eklemenin eski yöntemleri artık kullanılmamaktadır. Ayrıca, anotta oluşan asit tarafından çözünen bir BaCO3 çökeltisi varlığında baryum klorür veya baryum perklorat ve baryum klorürün elektrolizi yoluyla kostik barit elde edilmesi de önerilmektedir.
Baryum peroksit BaO 2 - Suda çok az çözünen (100 kısım suda sadece 0,168 kısım) küçük kristallerden oluşan beyaz, inci benzeri agregatlar. Peroksit elde etmek için baryum oksit, eğimli borularda veya istenilen sıcaklıkta (500-600°) tam olarak tutulabilen özel muflalarda ısıtılır ve hava CO2'den arındırılır ve nem içeri pompalanır. En saf peroksit, teknik peroksitin önce suyla öğütüldüğü, zayıf hidroklorik asit eklenerek çözeltiye aktarıldığı ve bir kostik barit çözeltisiyle çökeltildiği veya basitçe eklendiği BaO 2 ∙ 8H 2 O'nun kare kristalleri formunda elde edilir. 10 kat daha fazla miktarda %8 barit çözeltisi. En saf peroksit, suda çözünmeyen, ancak karbonik anhidrit ile reaksiyona giren grimsi-yeşilimsi sinterlenmiş bir kütledir. BaO2 ısıtıldığında BaO ve oksijene ayrışır. Oksijenin BaO2'ye göre esnekliği 555°'de 25 mm, 790° - 670 mm'dedir. Peroksit tozu lifli malzemelerin tutuşmasına neden olabilir. Satışta: en iyi çeşit -% 90 BaO 2 ve ortalama -% 80-85 ile, ana safsızlık BaO'dur. BaO2 içeriği, daha önce zayıf sülfürik asit ile baryum iyonlarını çökeltmiş olan çok zayıf soğuk hidroklorik asit (özgül ağırlık 1.01-1.05) içinde 1/10 N KMnO4 BaO2 çözeltisinin titre edilmesiyle belirlenir. Ayrıca potasyum iyodürden izole edilen baryum peroksiti sodyum iyodür ile titre edebilirsiniz. Baryum peroksit, hidrojen peroksit üretmek (ve aynı zamanda daha güçlü beyaz "Blanfix" elde edilir) ve dezenfektanların hazırlanmasında kullanılır.
Baryum nitrat Ba(NO 2) 2 ∙ H 2 O - altıgen renksiz altıgen prizmalar, erime noktası 220°. 0°'de 58 kısım su 100 kısım halinde çözülür, 35° - 97 saatte 360 kısımlık bir karışıma sodyum nitrat çözeltisinin (1000 kısım su içinde 360 kısım %96 NaNO2) eklenmesiyle elde edilir. NaNO2 ve 610 saat BaCl2. Yüksek sıcaklıklarda, NaCl daha fazla soğutma - Ba(NO 2) 2 ile kristalleşir.
Baryum nitrat Ba(NO 3) 2 - renksiz şeffaf oktahedra, 375°'de erir; 100 kısım suda 10° - 7 saatte, 20° - 9,2 saatte, 100° - 32,2 saatte çözünür, ısıtıldığında önce baryum nitrata, sonra baryum okside dönüşür. Kullanıldığı yerler: 1) baryum peroksitin hazırlanması için, 2) havai fişeklerdeki yeşil ışıklar için, 3) bazı patlayıcılar için. Şunları elde edilir: 1) sıcak bir baryum klorür çözeltisine (30° Ве) teorik miktarda sodyum nitrat eklenirken değişim ayrışması ve ardından yeniden kristalleştirme, 2) witherit veya baryum sülfürün nitrik asit ile etkileşimi ile, 3) şu şekilde elde edilir: kalsiyum nitratın ticari baryum karbonatla ısıtılması.
Baryum permanganat - manganez yeşillikleri, Kassel yeşillikleri, rosenstiel yeşillikleri. BaMnO 4 - fresk boyamaya uygun, dayanıklı yeşil boya; baryum bileşikleri (kostik barit, baryum nitrat veya baryum peroksit) ve manganez (dioksit veya oksit) karışımının kalsine edilmesiyle elde edilir.
Baryum sülfür BaS - karbonik anhidriti ve suyu kolayca oksitleyen ve çeken grimsi gözenekli bir kütle; su ile ayrışır. Çoğu baryum bileşiğinin (litopon, güçlü beyaz vb.) üretiminde, melastan şekeri izole etmek ve deriden yünü çıkarmak (tüy dökücü) için kullanılır. Madencilik için, ağır spar ve kömür karışımının 600-800°'de kalsinasyonunu kullanıyorlar:
BaSO4 + 2C = 2CO2+BaS,
oysa daha yüksek sıcaklıklarda iki kat daha fazla kömür israf edilir. Ana koşul, direğin döner değirmenlerde %30-37 kömür ve su ile öğütülmesiyle elde edilen kömür ve direğin yakın temasıdır. Pişirme, çimento veya soda üretiminde kullanılanlara benzer döner fırınlarda gerçekleştirilir ve kısa fırınların arkasına duman ve isin yerleşmesini sağlamak için bir toz odası yerleştirilmelidir. Ortaya çıkan ürün %60-70 suda çözünebilen maddeler, %20-25 asitlerde çözünebilir maddeler ve %5 kalıntı içerir. Ortaya çıkan sıcak ürün suya veya %1-2'lik NaOH (36° Ве) içeren sulu bir çözeltiye atılır; burada yarısı sulu Ba(OH)2 okside, diğeri ise hidrosülfürlü Ba(SH)2'ye dönüşür. Bu çözelti doğrudan baryum bileşiklerinin (litopon vb.) hazırlanmasında veya şekerin ekstraksiyonunda kullanılır. Kalıntı hidroklorik asitle reaksiyona girdiğinde baryum klorür elde edilir. Eski tip fabrikalarda kalsinasyon, eşit şekilde alevle kaplanmış şamot imbiklerinde gerçekleştirilir. İyi kurutulmuş kömür ve su ile karıştırılmış kütük dilimleri imbiklere yüklenir. Yanan karbon monoksitin alevleri kaybolur kaybolmaz, levhalar hava geçirmez şekilde kapatılmış demir kutulara düşecek şekilde kaldırılır.
Baryum sülfat BaS 2 O 3 ∙ H 2 O baryum sülfürden oluşur: 1) havaya serbest erişimle ve 2) sodyum sülfatla değişim ayrışması sırasında. İyodometri sırasında titreleri oluşturmak için kullanılır.
Baryum sülfat BaS04 , ağır spar (“güçlü”, “mineral”, “yeni” vb. beyaz), saf beyaz, topraksı, çok ağır toz, suda ve asitlerde pratik olarak çözünmez (çözünürlük: 1 litre suda 18°'de - 2 . 3mg). Doğal doğrudan öğütün. En iyi renksiz çeşitlere "çiçek" spar denir; sarımsı ve pembemsi olanlara ultramarin eklenir. Bazen ağır direk öğütülür ve demiri çıkarmak için hidroklorik asit ile ısıtılır; veya spar, Na2S04 ile kaynaştırılır ve suyun etkisiyle alaşımdan ayrılır. Yapay olarakşu şekilde elde edilir: 1) hidrojen peroksitin hazırlanması sırasında atık olarak; 2) baryum klorürden etkileşim yoluyla: a) hızla çöken bir çökelti veren sülfürik asitle, b) sodyum sülfür Na2S04 veya yüksek kaplama gücüne sahip yavaş yavaş düşen bir toz veren magnezyum sülfür tuzu MgS04 ile; Üretim sırasında sülfürik asidin temiz bir şekilde yıkanması önemlidir; 3) Witherit'ten; çok safsa, doğrudan H2S04'ün etkisiyle, ancak% 2 HCl ilavesiyle ezilebilir; Witherit yabancı maddeler içeriyorsa, önce hidroklorik asitte çözülür ve sonra çökeltilir. Baryum sülfat Ch'de kullanılır. varış. renkli duvar kağıdı, karton ve özellikle fotoğraf kağıtlarının renklendirilmesinde, hafif yağlı boyalar ve kömür vernik boyalarında, yapay fildişi ve kauçuk üretiminde, radyografi sırasında mideye verilen gıdaya karıştırılmasında kullanılır.
Baryum karbonat BaCO3 - mineral witherite (eşkenar dörtgen kristaller) veya çok küçük çökelti şeklinde yapay olarak elde edilen (özgül ağırlık 4.3); ateşlendiğinde CaCO3'e göre daha zor ayrışır; 1100°'de CO2 basıncı yalnızca 20 mm'dir. Tuğla ve pişmiş toprak, porselen, suni mermer ve barit kristali üretiminde diğer baryum bileşiklerinin ekstraksiyonunda kullanılır. Yapay olarak hazırlanır: 1) karbonik anhidritin eklenmesiyle ham bir baryum sülfit çözeltisinden; 2) baryum sülfatın 5 atm basınçta potas ile ısıtılması; 3) baryum sakarozun karbonik anhidrit ile ayrışması sırasında.
Baryum asetat Ba (C 2 H 3 O 2) 2 ∙ H 2 O - boyamada kullanılan kolay çözünebilen kristaller; Sodyum sülfit veya karbondioksitin asetik asitle reaksiyona sokulmasıyla elde edilir.
Baryum florür BaF 2 - suda az çözünen, 1280°'de eriyen beyaz toz, karbon dioksit veya kostik baryumun HF içinde çözülmesi veya kriyolitin sulu baryum oksit ile kaynatılmasıyla elde edilir.
Baryum klorür VaS ben 2 ∙ 2Н 2Ö- renksiz düz eşkenar dörtgen plakalar (özgül ağırlık 3.05), havada stabil, tadı ekşi, zehirli; ısıtıldığında suyun birinci parçacığını kaybetmek nispeten kolaydır, ikincisini kaybetmek ise çok daha zordur; susuz BaCl 2 sağ. Sistemler 962°'de erir. 100 kısım çözelti susuz tuz içerir:
BaCl 2, "güçlü" beyazın üretiminde ve seramik ürünlerde bulunan vitriolün çözünmeyen BaSO 4'e dönüştürülmesinde kullanılır; Baritten, soda fırınlarında 900-1000°'de indirgeyici alevde kömür ve kalsiyum klorür ile kalsine edilerek elde edilir ve% 70'lik bir kalsiyum klorür çözeltisi kullanılabilir, ancak katı kalsiyum klorür daha iyidir:
BaS04 + 4C = BaS + 4CO;
BaS + CaSl2 = VaSl2 + CaS.
Uygun şekilde üretildiğinde %50-56 BaCl2 içeren neredeyse siyah gözenekli bir ürün elde edilir. Sistematik liç işleminden sonra tuz, hidrojen sülfit tamamen çıkana ve içi cilalanmış kaplarda buharlaştırılana kadar kristalleştirilir (önce bir karbonik anhidrit akışı geçirilir). Kristaller santrifüjleme yoluyla ayrılır. Susuz BaCl2'ye ihtiyaç duyulursa, çok küçük kristaller elde etmek için tuz, karıştırıcılı kaplarda ısıtılır, bunlar daha sonra kalsine edilir ve% 95 BaCl2 elde edilir. BaCl2, BaS tozunun kapalı kaplarda bulunan hidroklorik asite eklenmesiyle elde edilebilir; buradan açığa çıkan hidrojen sülfürün bir fabrika borusuna çıkarılması veya ikincisini sülfürik asit için kullanarak SO2'ye yakılması gerekir. Elbette BaCO3 üzerinde hidroklorik asit ile etki etmek çok daha karlı.
Baryum perklorat Ba(C) 10 3) 2 ∙ N 2Ö- monoklinik prizmalar, soğukta yüksek oranda çözünür ve hatta sıcak suda daha iyi çözünür. Yanıcı bir maddeyle karıştırıldığında ısıtıldığında ve darbe anında kolayca patlar. Piroteknikte yeşil alevler için kullanılır. Bir platin anot ve bir grafit katot ile doymuş BaCl2 çözeltisinin 75°'de elektrolizi ile üretilir.
BARIYUM (Latin Baryum), Ba, periyodik tablonun kısa formunun (uzun formunun 2. grubu) II. grubunun kimyasal bir elementi; alkalin toprak metallerini ifade eder; atom numarası 56, atom kütlesi 137.327. Doğada 7 adet kararlı nüklid bulunmaktadır ve bunlar arasında 138 Ba (%71,7) çoğunluktadır; Yapay olarak yaklaşık 30 nüklid elde edilir.
Tarihsel referans. Oksit formundaki baryum, 1774 yılında, daha önce bilinmeyen bir "toprak" keşfeden, daha sonra "ağır toprak" - barit (Yunanca βαρ?ς - ağır) olarak adlandırılan K. Scheele tarafından keşfedildi. 1808'de G. Davy, erimiş tuzların elektrolizi yoluyla amalgam formunda baryum metali elde etti.
Doğada yaygınlık. Yer kabuğundaki baryum içeriği kütlece %5.10-2'dir. Yüksek kimyasal aktivitesi nedeniyle serbest formda bulunmaz. Ana mineraller: barit BaSO 4 ve witherit BaSO 3. BaSO 4'ün dünya üretimi yaklaşık 6 milyon ton/yıldır.
Özellikler. Baryum atomunun dış elektron kabuğunun konfigürasyonu 6s2'dir; bileşiklerde +2, nadiren +1 oksidasyon durumu sergilenir; Pauling'in elektronegatifliği 0,89; atom yarıçapı 217,3 nm, Ba2+ iyonunun yarıçapı 149 nm (koordinasyon numarası 6). Ba 0 → Ba + → Ba 2+'nin iyonlaşma enerjisi 502,8 ve 965,1 kJ/mol'dür. Ba 2+ /Ba çiftinin sulu bir çözelti içindeki standart elektrot potansiyeli -2,906 V'tur.
Baryum gümüşi beyaz dövülebilir bir metaldir; t pl 729 °C, t KIK 1637 °C. Normal basınçta, baryum kristal kafesi vücut merkezli kübiktir; 19 °C ve 5530 MPa'da altıgen bir modifikasyon oluşur. 293 K'de baryumun yoğunluğu 3594 kg/m3, ısı iletkenliği 18,4 W/(m·K), elektrik direnci 5·10 -7 Ohm·m'dir. Baryum paramanyetiktir; spesifik manyetik duyarlılık 1,9·10 -9 m3 /kg.
Baryum metali havada hızla oksitlenir; gazyağı içinde veya bir parafin tabakası altında saklanır. Baryum normal sıcaklıklarda oksijenle reaksiyona girerek baryum oksit BaO oluşturur ve halojenlerle halojenürler oluşturur. BaO'nun 500 °C'de bir oksijen veya hava akışında kalsine edilmesiyle BaO2 peroksit elde edilir (800 °C'de BaO'ya ayrışır). Azot ve hidrojen ile reaksiyonlar ısıtma gerektirir; reaksiyon ürünleri Ba3N2 nitrit ve BaH2 hidrittir. Baryum soğukta bile su buharıyla reaksiyona girer; Suda kuvvetli bir şekilde çözünür ve alkali özelliği taşıyan Ba(OH)2 hidroksit verir. Baryum seyreltik asitlerle tuzlar oluşturur. En yaygın olarak kullanılan baryum tuzlarından suda çözünebilenler şunlardır: BaCl2 klorür ve diğer halojenürler, Ba(NO3)2 nitrat, Ba(ClO3)2 klorat, Ba(OOCH3)2 asetat, BaS sülfür; zayıf çözünür - BaS04 sülfat, BaC03 karbonat, BaCrO4 kromat. Baryum, birçok metalin oksitlerini, halojenürlerini ve sülfürlerini karşılık gelen metale indirger. Baryum çoğu metalle alaşım oluşturur; bazen alaşımlar intermetalik bileşikler içerir. Böylece Ba - Al sisteminde BaAl, BaAl 2, BaAl 4 bulundu.
Çözünür baryum tuzları zehirlidir; BaSO 4 pratik olarak toksik değildir.
Fiş. Baryum üretiminin ana hammaddesi, kömür, kok veya doğal yanıcı gazla indirgenen barit konsantresidir (%80-95) BaSO4; elde edilen baryum sülfit, bu elementin diğer tuzlarına işlenir. BaO, baryum bileşiklerinin kalsinasyonuyla elde edilir. Teknik olarak saf baryum metali (ağırlıkça %96-98), BaO oksidin Al tozu ile termal indirgenmesiyle elde edilir. Baryum, vakumda damıtma yoluyla safsızlık içeriği %10-4'ten az olana ve bölgesel eritme yoluyla %10-6'ya kadar saflaştırılır. BaO'dan baryum elde etmenin başka bir yolu da oksit eriyiğinin elektrolizidir. Berilatın BaBeO 2'nin 1300 °C'de titanyum ile indirgenmesiyle küçük miktarlarda baryum elde edilir.
Başvuru. Baryum, bakır ve kurşunun oksit giderici maddesi olarak, sürtünme önleyici alaşımlara, demirli ve demirsiz metallere ve ayrıca sertliklerini arttırmak amacıyla baskı yazı tiplerinin üretiminde kullanılan alaşımlara katkı maddesi olarak kullanılır. Baryum ve nikel alaşımları, içten yanmalı motorlarda ve radyo tüplerinde bujiler için elektrotların yapımında kullanılır. Alıcıların temeli, % 56 Ba içeren alüminyum - Alba ile baryum alaşımıdır. Metal baryum, kimyasal akım kaynaklarındaki anotlar için bir malzemedir. Çoğu termiyonik katotun aktif kısmı baryum oksittir. Baryum peroksit oksitleyici bir madde, ağartma maddesi olarak ve piroteknikte kullanılır; daha önce CO2'den oksijeni yeniden üretmek için kullanılıyordu. Baryum heksaferrit BaFe 12 O 19, bilgi depolama cihazlarında kullanım için umut verici bir malzemedir; BaFe 12 O 19, kalıcı mıknatısların üretiminde kullanılır. BaSO 4, petrol ve gaz üretimi sırasında sondaj sıvılarına dahil edilir. Baryum titanat BaTiO 3 en önemli ferroelektriklerden biridir. Nuclide 140 Va (β-yayıcı, T 1/2 12,8 gün), baryum bileşiklerini incelemek için kullanılan bir izotop izleyicidir. Baryum bileşikleri X ışınını ve γ ışınını iyi absorbe ettiğinden, X ışını tesislerinin ve nükleer reaktörlerin koruyucu malzemeleri arasında yer alır. BaSO 4, gastrointestinal sistemin X-ışını çalışmalarında kontrast madde olarak kullanılır.
Aydınlatılmış. : Akhmetov T. G. Baryum bileşiklerinin kimyası ve teknolojisi. M., 1974; Tretyakov Yu.D. ve diğerleri İnorganik kimya. M., 2001.
D. D. Zaitsev, Yu.D. Tretyakov.
1808'de Davy Humphrey, bileşiklerinin elektrolizi yoluyla amalgam formunda baryum elde etti.
Fiş:
Doğada barit BaSO 4 ve witherit BaCO 3 minerallerini oluşturur. Alüminotermi veya azid ayrıştırmasıyla hazırlanır:
3BaO+2Al=Al 2 O 3 +3Ba
Ba(N 3) 2 =Ba+3N 2
Fiziki ozellikleri:
Alkali metallerden daha yüksek erime ve kaynama noktasına ve daha fazla yoğunluğa sahip gümüşi beyaz bir metal. Çok yumuşak. Erime = 727°C.
Kimyasal özellikler:
Baryum en güçlü indirgeyici ajandır. Havada hızla bir oksit, peroksit ve baryum nitrür filmi ile kaplanır ve ısıtıldığında veya basitçe ezildiğinde tutuşur. Halojenlerle ve ısıtıldığında hidrojen ve kükürt ile kuvvetli reaksiyona girer.
Baryum su ve asitlerle kuvvetli reaksiyona girer. Alkali metaller gibi gazyağı içinde depolanırlar.
Bileşiklerde +2 oksidasyon durumu sergiler.
En önemli bağlantılar:
Baryum oksit. Bir hidroksit oluşturmak üzere suyla kuvvetli reaksiyona giren bir katı. Karbondioksiti emerek karbonata dönüşür. 500°C'ye ısıtıldığında oksijenle reaksiyona girerek peroksit oluşturur.
Baryum peroksit BaO 2, beyaz madde, az çözünen, oksitleyici madde. Piroteknikte, hidrojen peroksit ve ağartıcı üretmek için kullanılır.
Baryum hidroksit Ba(OH)2, Ba(OH)2 oktahidrat *8H20, renksiz. kristal, alkali. Bitkisel ve hayvansal yağların saflaştırılmasında, sülfat ve karbonat iyonlarının tespiti için kullanılır.
Baryum tuzları renksiz kristaller maddeler. Çözünür tuzlar oldukça zehirlidir.
Klorür baryum, baryum sülfatın kömür ve kalsiyum klorür ile 800°C - 1100°C'de reaksiyona sokulmasıyla elde edilir. Sülfat iyonu için reaktif. deri endüstrisinde kullanılır.
Nitrat baryum, baryum nitrat, piroteknik bileşimlerin yeşil bileşeni. Isıtıldığında baryum oksit oluşturmak üzere ayrışır.
Sülfat baryum suda ve asitlerde pratik olarak çözünmez, bu nedenle düşük toksiktir. kağıdın ağartılmasında, floroskopide, barit beton dolgusunda (radyoaktif radyasyona karşı koruma) kullanılır.
Başvuru:
Baryum metali, bakır ve kurşun üretiminde bir dizi alaşımın bileşeni ve oksit giderici bir madde olarak kullanılır. Çözünür baryum tuzları zehirlidir, MPC 0,5 mg/m3'tür. Ayrıca bakınız:
Sİ. Venetsky Nadir ve dağınık hakkında. Metallerle ilgili hikayeler.
