Бариев карбонат: Свойства, Химическа структура, Употреба
Бариевият карбонат е неорганична сол на бариев метал, предпоследен елемент от група 2 на периодичната таблица и принадлежащ към алкалоземни метали. Неговата химична формула е BaCO 3 и се предлага на пазара като бял кристален прах.
Как я получавате? Металът барий се намира в минерали като барит (BaSO 4 ) и бял (BaCO 3 ). Whiterite е свързан с други минерали, които изваждат нивата на чистота от техните бели кристали в замяна на оцветявания.
За генериране на BaCO 3 за синтетична употреба е необходимо да се елиминират примесите от бетерита, както е показано от следните реакции:
BaCO 3 (s, нечист) + 2NH 4 Cl (s) + Q (топлина) => BaCl2 (aq) + 2NH 3 (g) + H 2 O (1) + CO 2 (g)
BaCl2 (aq) + (NH4) 2CO3 (s) => BaCO3 (s) + 2NH4Cl (aq)
Баритът обаче е основният източник на барий и затова от него произхождат промишлените производства на бариеви съединения. От този минерал се синтезира бариев сулфид (BaS), продукт от който синтезата на други съединения и BaCO 3 води до :
BaS (s) + Na 2 CO 3 (s) => BaCO 3 (s) + Na 2 S (s)
BaS (s) + CO 2 (g) + H 2 O (1) => BaCO 3 (s) + (NH 4 ) 2 S (aq)
Физични и химични свойства
Това е прахообразно, бяло и кристално твърдо вещество. Той е без мирис, грозен и неговото молекулно тегло е 197.89 g / mol. Той има плътност от 4.43 g / mL и несъществуващо налягане на парите.
Той има показатели на пречупване от 1, 529, 1, 676 и 1, 677. Витеритът излъчва светлина, когато абсорбира ултравиолетовата радиация: от ярка бяла светлина с синкави тонове до жълта светлина.
Той е силно неразтворим във вода (0.02 g / L) и в етанол. В киселите разтвори на HCl се образува разтворимата сол на бариевия хлорид (BaCl2), което обяснява неговата разтворимост в тези кисели среди. В случай на сярна киселина, той се утаява като неразтворима сол BaSO 4 .
BaCO3 (s) + 2HCl (aq) => BaCl2 (aq) + CO 2 (g) + H 2 O (1)
BaCO 3 (s) + H 2 SO 4 (aq) => BaSO 4 (s) + CO 2 (g) + H 2 O (l)
Тъй като е йонно твърдо вещество, то също така е неразтворимо в неполярни разтворители. Бариевият карбонат се топи при 811 ° С; ако температурата се повиши около 1380-1400 ° С, солената течност се подлага на химическо разлагане вместо на кипене. Този процес протича за всички метални карбонати: MCO 3 (s) => MO (s) + CO 2 (g).
Термично разлагане
BaCO 3 (s) => BaO (s) + CO 2 (g)
Ако йонните твърди вещества се характеризират като много стабилни, защо карбонатите се разлагат? Метал М променя ли температурата, при която се разлага твърдото вещество? Ионите, които образуват бариевия карбонат, са Ba2 + и CO3 2-, и двете обемисти (т.е. с големи йонни радиуси). CO 3 2- е отговорен за разлагането:
CO 3 2- (s) => O2- (g) + CO 2 (g)
Оксидният йон (О2-) се свързва с метала, за да образува МО, металния оксид. MO създава нова йонна структура, в която като общо правило, колкото по-сходен е размерът на нейните йони, толкова по-стабилна е получената структура (мрежова енталпия). Обратното се случва, ако йони М + и О2- имат много неравномерни йонни радиуси.
Ако енталпията на мрежата за МО е голяма, реакцията на разлагане е енергично предпочитана, което изисква по-ниски температури на нагряване (по-ниски точки на кипене).
От друга страна, ако МО има малка енталпия на мрежата (както в случая на BaO, където Ba2 + има по-голям йонни радиус от O2-), разлагането е по-малко благоприятно и изисква по-високи температури (1380-1400ºC). В случаите на MgCO 3, CaCO 3 и SrCO 3, те се разлагат при по-ниски температури.
Химическа структура
CO 3 2-анионът има двойна връзка, резонираща между три кислородни атома, два от тях отрицателно заредени, за да привлекат катиона на Ва2 +.
Докато и двата йона могат да се считат за заредени сфери, CO 3 2- има тригонална геометрия на равнината (плосък триъгълник, съставен от трите кислородни атома), като е възможно да се превърне в отрицателна "възглавница" за Ва2 +.
Тези йони взаимодействат електростатично, за да образуват кристална подредба от орторомбичен тип, като връзките са предимно йонни.
В такъв случай, защо BaCO 3 не е разтворим във вода? Обяснението се основава просто на факта, че йони са по-добре стабилизирани в кристалната решетка, отколкото хидратирани от молекулярни сферични водни слоеве.
От друг ъгъл водните молекули трудно преодоляват силните електростатични атракции между двата йона. В тези кристални мрежи те могат да съдържат примеси, които придават цвят на техните бели кристали.
приложения
На пръв поглед част от BaCO 3 може да не обещае никакво практическо приложение в ежедневието, но ако погледнете кристал на бял минерал, бял като мляко, причината за вашето икономическо търсене започва да има смисъл.
Използва се за приготвяне на бариеви стъкла или като добавка за укрепването им. Използва се и при производството на оптични стъкла.
Поради голямата енталпия на мрежата и неразтворимостта, тя се използва при производството на различни видове сплави, гуми, клапани, подови настилки, бои, керамика, смазочни материали, пластмаси, греси и цименти.
По същия начин, той се използва като отрова за мишки. Накратко, тази сол се използва за производство на други бариеви съединения и по този начин служи като материали за електронни устройства.
BaCO 3 може да се синтезира като наночастици, изразявайки при много малки скали нови интересни свойства на бялата. Тези наночастици се използват за импрегниране на метални повърхности, по-специално на химически катализатори.
Установено е, че подобрява окислителните катализатори и до известна степен благоприятства миграцията на кислородни молекули през тяхната повърхност.
Те се разглеждат като инструменти за ускоряване на процесите, в които са включени кислородите. И накрая, те се използват за синтез на супрамолекулни материали.
рискове
BaCO 3 е отровен при поглъщане, причинявайки безкрайност на неприятни симптоми, които водят до смърт от дихателна недостатъчност или спиране на сърцето; Поради тази причина не се препоръчва да се транспортира заедно с ядивни стоки.
Той причинява зачервяване на очите и кожата, в допълнение към кашлица и възпалено гърло. Това е токсично съединение, въпреки че лесно се манипулира с голи ръце, ако по някакъв начин се избегне поглъщането му.
Той не е запалим, но при високи температури разлага образуването на BaO и CO 2, токсични продукти и окислители, които могат да изгорят други материали.
В организма барият се отлага в костите и други тъкани, като замества калция в много физиологични процеси. Той също така блокира каналите, през които пътуват K + йони, предотвратявайки тяхната дифузия през клетъчните мембрани.
