Властивості карбонатного барію, хімічна структура, застосування

The карбонат барію є неорганічною сіллю металу барію, передостаннім елементом групи 2 періодичної таблиці і належить до лужноземельних металів. Його хімічна формула - BaCO₃ і він доступний на ринку у вигляді кристалічного білого порошку.

Як ви це зрозуміли? Метал барію міститься в мінералах, таких як барит (BaSO)₄) і whiterita (BaCO)₃). Уітерат пов'язаний з іншими мінералами, які вилучають рівні чистоти з білих кристалів в обмін на забарвлення.

Для створення BaCO₃ з синтетичного використання необхідно усунути домішки білої, що свідчать про наступні реакції:

BaCO₃(s, нечистий) + 2NH₄Cl (s) + Q (тепло) => BaCl₂(водн.) + 2NH₃(g) + H₂O (l) + CO₂(g)

BaCl₂(водн.) + (NH₄)₂CO₃(s) => BaCO₃(s) + 2NH₄Cl (aq)

Барит, однак, є основним джерелом барію, і тому з нього починаються промислові виробництва сполук барію. Сульфід барію (BaS) синтезується з цього мінералу, продукту, з якого здійснюється синтез інших сполук і BaCO₃:

BaS (s) + Na₂CO₃(s) => BaCO₃(s) + Na₂S (s)

BaS (s) + CO₂(g) + H₂O (l) => BaCO₃(s) + (NH₄)₂S (aq)

Індекс

• 1 Фізико-хімічні властивості
  • 1.1 Термічне розкладання
• 2 Хімічна структура
• 3 Використання
• 4 Ризики
• 5 Посилання

Фізико-хімічні властивості

Це порошкоподібна, біла і кристалічна тверда речовина. Він без запаху, непривабливий і його молекулярна маса становить 197,89 г / моль. Він має щільність 4,43 г / мл і неіснуючий тиск парів.

Він має показники заломлення 1,529, 1,676 і 1,677. Витерит випромінює світло, коли він поглинає ультрафіолетове випромінювання: від яскравого білого світла з блакитними тонами, до жовтого світла.

Він дуже нерозчинний у воді (0,02 г / л) і в етанолі. У кислотних розчинах HCl утворюється розчинна сіль хлориду барію (BaCl₂), що пояснює його розчинність у цих кислотних середовищах. У випадку сірчаної кислоти він осаджується у вигляді нерозчинної солі BaSO₄.

BaCO₃(s) + 2HCl (aq) => BaCl₂(aq) + CO₂(g) + H₂O (l)

BaCO₃(s) + H₂SO₄(aq) => BaSO₄(s) + CO₂(g) + H₂O (l)

Оскільки він є іонним твердим речовиною, він також нерозчинний в неполярних розчинниках. Карбонат барію плавиться при 811 ºC; Якщо температура зростає приблизно на 1380-1400 ºC, солона рідина піддається хімічному розкладанню замість кипіння. Цей процес відбувається для всіх карбонатів металів: MCO₃(s) => MO (s) + CO₂(g).

Термічне розкладання

BaCO₃(s) => BaO (s) + CO₂(g)

Якщо іонні тверді речовини характеризуються бути дуже стабільними, то чому карбонати розкладаються? Чи змінює метал М температура, при якій розкладається тверде тіло? Іони, що входять до складу карбонату барію, є Ba²⁺ і CO₃^2-, обидва громіздкі (тобто з великими радіусами іонів). CO₃^2- Він відповідає за розкладання:

CO₃^2-(s) => O^2-(g) + CO₂(g)

Іон оксиду (O^2-) приєднується до металу з утворенням МО, оксиду металу. МО генерує нову іонну структуру, в якій, як правило, чим більше схожий розмір її іонів, тим більш стійкою є отримана структура (ентальпія мережі). Буває протилежне, якщо іони М⁺ і O^2- вони мають дуже нерівні радіуси іонів.

Якщо ентальпія мережі для МО є великою, реакція розкладання є енергетично сприятливою, що вимагає більш низьких температур нагрівання (нижчі точки кипіння).

З іншого боку, якщо МО має невелику ентальпію мережі (як у випадку з BaO, де Ba²⁺ має більший іонний радіус, ніж O^2-) розкладання менш сприятливо і вимагає більш високих температур (1380-1400ºC). У випадках MgCO₃, CaCO₃ і SrCO₃, вони розкладаються при більш низьких температурах.

Хімічна структура

Аніон CO₃^2- має подвійний зв'язок, що резонує між трьома атомами кисню, два з яких негативно заряджаються для залучення катіона²⁺.

Хоча обидва іона можуть вважатися зарядженими сферами, CO₃^2- вона має тригональну геометричну площину (плоский трикутник, намальований трьома атомами кисню), можливо ставши негативною "подушкою" для ба²⁺.

Ці іони взаємодіють електростатично, утворюючи кристалічну композицію орторомбічного типу з переважно іонними зв'язками.

У цьому випадку, чому BaCO не розчиняється?₃ у воді? Пояснення ґрунтується просто на тому, що іони краще стабілізовані в кристалічній решітці, ніж гідратовані молекулярними сферичними шарами води..

З іншого боку, молекулам води важко подолати сильні електростатичні привабливості між двома іонами. У цих кристалічних мережах вони можуть зберігати домішки, які надають колір своїм білим кристалам.

Використання

На перший погляд, частина BaCO₃ не може обіцяти практичного застосування в повсякденному житті, але якщо ви бачите білокам'яний мінерал, білий, як молоко, він починає розуміти, чому ваш економічний попит.

Використовується для виготовлення барієвих стекол або як добавка для їх зміцнення. Він також використовується при виготовленні оптичних стекол.

Завдяки великій ентальпії та нерозчинній мережі використовується у виробництві різних видів сплавів, каучуків, клапанів, підлогових покриттів, фарб, кераміки, мастил, пластиків, мастил і цементів..

Крім того, він використовується як отрута для мишей. У синтезі ця сіль використовується для отримання інших сполук барію, і таким чином служить матеріалами для електронних пристроїв.

BaCO₃ можуть бути синтезовані у вигляді наночастинок, що виражають при дуже малих масштабах нові цікаві властивості білої. Ці наночастинки використовуються для просочення металевих поверхонь, зокрема хімічних каталізаторів.

Встановлено, що поліпшуються каталізатори окислення, що певною мірою сприяє міграції молекул кисню поверхнею.

Вони розглядаються як інструменти для прискорення процесів, в яких включені оксигени. І, нарешті, вони використовуються для синтезу супрамолекулярних матеріалів.

Ризики

BaCO₃ вона отруйна при прийомі всередину, викликаючи нескінченність неприємних симптомів, які призводять до смерті від дихальної недостатності або зупинки серця; З цієї причини не рекомендується транспортуватися поруч із харчовими товарами.

Це викликає почервоніння очей і шкіри, крім кашлю і болю в горлі. Це токсична сполука, хоча її можна легко маніпулювати голими руками, якщо уникнути її прийому за будь-яку ціну.

Він не є горючим, але при високих температурах він розкладається, утворюючи BaO і CO₂, токсичні та окислювальні продукти, які можуть спалювати інші матеріали.

У організмі барій відкладається в кістках та інших тканинах, витісняючи кальцій у багатьох фізіологічних процесах. Він також блокує канали, куди подорожують K-іони⁺, запобігання його дифузії через клітинні мембрани.

Список літератури

1. PubChem. (2018). Карбонат барію. Отримано 24 березня 2018 року з PubChem: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
2. Вікіпедія. (2017). Карбонат барію. Отримано 24 березня 2018 року з Вікіпедії: en.wikipedia.org
3. Хімічна книжка. (2017). Карбонат барію. Отримано 24 березня 2018 року від компанії ChemicalBook: chemicalbook.com
4. Hong T., S. Brinkman K., Xia C. (2016). Наночастинки карбонату барію як синергічні каталізатори для реакції відновлення кисню на катодах твердих оксидних паливних елементів La0,6Sr0,4Co0,2Fe0,8O3! ChemElectroChem 3, 1 - 10.
5. Роббінс Мануель А. (1983) Роббінс Книга колекціонера флуоресцентних мінералів. Опис флуоресцентних мінералів, п-117.
6. Shiver & Atkins. (2008). Неорганічна хімія В Структура простих твердих речовин (четверте видання., с. 99-102). Mc Graw Hill.