Ιδιότητες ανθρακικού βαρίου, χημική δομή, χρήσεις

Το ανθρακικό βάριο είναι ένα ανόργανο άλας του μετάλλου του βαρίου, προτελευταίο στοιχείο της ομάδας 2 του περιοδικού πίνακα και ανήκει στα αλκαλικά γήινα μέταλλα. Η χημική του φόρμουλα είναι BaCO₃ και διατίθεται στην αγορά με τη μορφή κρυσταλλικής λευκής σκόνης.

Πώς το παίρνετε; Το μέταλλο του βαρίου βρίσκεται σε μέταλλα, όπως ο βαρίτης (BaSO)₄) και λευκοί (BaCO)₃). Ο λευκόχρυσος συνδέεται με άλλα ορυκτά που αφαιρούν τα επίπεδα καθαρότητας από τους λευκούς κρυστάλλους τους σε αντάλλαγμα για τους χρωματισμούς.

Για τη δημιουργία του BaCO₃ για συνθετική χρήση, είναι απαραίτητο να εξαλειφθούν οι ακαθαρσίες λευκοχρύσου, όπως υποδεικνύεται από τις ακόλουθες αντιδράσεις:

BaCO₃(s, ακάθαρτο) + 2ΝΗ₄Cl (s) + Q (θερμότητα) => BaCl₂(υδ) + 2ΝΗ₃(g) + Η₂O (1) + CO₂(ζ)

BaCl₂(υδ) + (ΝΗ₄)₂CO₃(ες) => BaCO₃(ες) + 2ΝΗ₄Cl (aq)

Η βαρίτη, ωστόσο, είναι η κύρια πηγή βαρίου και γι 'αυτό αρχίζουν από αυτήν οι βιομηχανικές παραγωγές ενώσεων βαρίου. Το θειούχο βάριο (BaS) συντίθεται από αυτό το ορυκτό, προϊόν από το οποίο προέρχεται η σύνθεση άλλων ενώσεων και BaCO₃:

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

BaS (s) + CO₂(g) + Η₂O (1) => BaCO₃(+) + (ΝΗ₄)₂S (aq)

Ευρετήριο

• 1 Φυσικές και χημικές ιδιότητες
  • 1.1 Θερμική αποσύνθεση
• 2 Χημική δομή
• 3 Χρήσεις
• 4 Κίνδυνοι
• 5 Αναφορές

Φυσικές και χημικές ιδιότητες

Είναι ένα κονιοποιημένο, λευκό και κρυσταλλικό στερεό. Είναι άοσμο, άσχημο και το μοριακό του βάρος είναι 197,89 g / mol. Έχει πυκνότητα 4.43 g / mL και ανύπαρκτη πίεση ατμών.

Διαθέτει δείκτες διάθλασης 1.529, 1.676 και 1.677. Το βιθερίτη εκπέμπει φως όταν απορροφά την υπεριώδη ακτινοβολία: από ένα φωτεινό λευκό φως με μπλε τόνους, σε ένα κίτρινο φως.

Είναι εξαιρετικά αδιάλυτο στο νερό (0,02 g / L) και σε αιθανόλη. Σε όξινα διαλύματα HCl σχηματίζεται το διαλυτό άλας του χλωριούχου βαρίου (BaCl₂), πράγμα που εξηγεί τη διαλυτότητά του σε αυτά τα όξινα μέσα. Στην περίπτωση του θειικού οξέος, καθιζάνει ως το αδιάλυτο άλας BaSO₄.

BaCO₃(s) + 2ΗCl (aq) => BaCl₂(υδ) + CO₂(g) + Η₂O (l)

BaCO₃(ων) + Η₂Έτσι₄(aq) => BaSO₄(ες) + CO₂(g) + Η₂O (l)

Δεδομένου ότι είναι ένα ιοντικό στερεό, είναι επίσης αδιάλυτο σε απολικούς διαλύτες. Το ανθρακικό βάριο τήκεται στους 811 ºC. Εάν η θερμοκρασία αυξηθεί γύρω στους 1380-1400 ° C, το αλμυρό υγρό υφίσταται χημική αποσύνθεση αντί να βράζει. Αυτή η διαδικασία συμβαίνει για όλα τα μεταλλικά ανθρακικά: MCO₃(ες) => ΜΟ (ες) + CO₂(ζ).

Θερμική αποσύνθεση

BaCO₃(ες) => BaO (s) + CO₂(ζ)

Εάν τα ιοντικά στερεά χαρακτηρίζονται από το ότι είναι πολύ σταθερά, γιατί τα ανθρακικά αποσυντίθενται; Το μέταλλο M αλλάζει τη θερμοκρασία με την οποία αποσυντίθεται το στερεό; Τα ιόντα που αποτελούν το ανθρακικό βάριο είναι Ba²⁺ και CO₃^2-, τόσο ογκώδη (δηλ. με μεγάλες ακτίνες ιόντων). Το CO₃^2- Είναι υπεύθυνη για την αποσύνθεση:

CO₃^2-(ες) => Ο^2-(g) + CO₂(ζ)

Το ιόν οξειδίου (Ο^2-) δεσμεύεται στο μέταλλο για να σχηματίσει το ΜΟ, το οξείδιο του μετάλλου. Το ΜΟ δημιουργεί μια νέα ιοντική δομή στην οποία, κατά γενικό κανόνα, όσο περισσότερο το μέγεθος των ιόντων του, τόσο πιο σταθερή είναι η προκύπτουσα δομή (δικτυακή ενθαλπία). Το αντίθετο συμβαίνει αν τα Μόνια⁺ και Ο^2- έχουν πολύ διαφορετικές ακτίνες ιόντων.

Εάν η ενθαλπία δίκτυο MO είναι μεγάλο, η αντίδραση αποσύνθεσης ευνοείται ενεργητικώς, απαιτώντας χαμηλότερες θερμοκρασίες θέρμανσης (μονάδες χαμηλότερο ζέσεως).

Από την άλλη πλευρά, εάν η ΜΟ έχει μια μικρή ενθαλπία δικτύου (όπως στην περίπτωση του BaO, όπου Ba²⁺ έχει μεγαλύτερη ιονική ακτίνα από το Ο^2-) η αποσύνθεση είναι λιγότερο ευνοημένη και απαιτεί υψηλότερες θερμοκρασίες (1380-1400οC). Στις περιπτώσεις MgCO₃, CaCO₃ και SrCO₃, αποσυντίθενται σε χαμηλότερες θερμοκρασίες.

Χημική δομή

Το ανιόν CO₃^2- έχει ένα διπλό δεσμό που αντηχεί μεταξύ τριών ατόμων οξυγόνου, δύο από αυτά αρνητικά φορτισμένα για να προσελκύσουν το Ba cation²⁺.

Ενώ και τα δύο ιόντα μπορούν να θεωρηθούν φορτισμένες σφαίρες, το CO₃^2- Έχει μια τριγωνική αεροπλάνο γεωμετρία (το επίπεδο τρίγωνο που έχει αναληφθεί από τα τρία άτομα οξυγόνου), που έρχονται να είναι, ενδεχομένως, ένα «μαξιλάρι» αρνητικό για Ba²⁺.

Αυτά τα ιόντα αλληλεπιδρούν ηλεκτροστατικά για να σχηματίσουν κρυσταλλική διάταξη ορθορομβομικού τύπου, με κυρίως ιοντικούς δεσμούς.

Σε αυτή την περίπτωση, γιατί το BaCO δεν είναι διαλυτό;₃ σε νερό; Η εξήγηση βασίζεται απλώς στο γεγονός ότι τα ιόντα είναι καλύτερα σταθεροποιημένα στο κρυσταλλικό πλέγμα, από ότι ενυδατώνονται με μοριακά σφαιρικά στρώματα νερού.

Από μια άλλη γωνία, τα μόρια του νερού δυσκολεύονται να ξεπεράσουν τα ισχυρά ηλεκτροστατικά αξιοθέατα μεταξύ των δύο ιόντων. Μέσα σε αυτά τα κρυσταλλικά δίκτυα μπορούν να φιλοξενούν ακαθαρσίες που δίνουν χρώμα στους λευκούς κρυστάλλους τους.

Χρησιμοποιεί

Με μια ματιά, ένα τμήμα του BaCO₃ Δεν μπορούμε να υποσχεθούμε καμία πρακτική εφαρμογή στην καθημερινή ζωή, αλλά αν παρατηρείται ένα λευκό whiterita ορυκτό γυαλί, γάλα, αρχίζει να έχει νόημα γιατί η οικονομική αίτημά του.

Χρησιμοποιείται για την κατασκευή γυαλιών βαρίου ή ως πρόσθετο για την ενίσχυση τους. Χρησιμοποιείται επίσης στην κατασκευή οπτικών γυαλιών.

Λόγω του μεγάλου δικτύου ενθαλπίας του και αδιαλυτότητα, χρησιμοποιείται στην κατασκευή των διαφόρων τύπων των κραμάτων, λάστιχα, βαλβίδες, καλύμματα δαπέδου, χρώματα, κεραμικά, λιπαντικά, πλαστικά, λίπη και τσιμέντα.

Ομοίως, χρησιμοποιείται ως δηλητήριο για ποντίκια. Σε σύνθεση, αυτό το άλας χρησιμοποιείται για την παραγωγή άλλων ενώσεων βαρίου και επομένως χρησιμεύει ως υλικά για ηλεκτρονικές συσκευές.

Το BaCO₃ μπορούν να συντεθούν ως νανοσωματίδια, εκφράζοντας σε πολύ μικρές κλίμακες νέες ενδιαφέρουσες ιδιότητες του λευκοχρύσου. Αυτά τα νανοσωματίδια χρησιμοποιούνται για τον εμποτισμό μεταλλικών επιφανειών, συγκεκριμένα χημικών καταλυτών.

Έχει βρεθεί ότι βελτιώνει τους καταλύτες οξείδωσης και ότι κατά κάποιον τρόπο ευνοεί τη μετανάστευση μορίων οξυγόνου από την επιφάνεια του.

Θεωρούνται εργαλεία για την επιτάχυνση των διαδικασιών στις οποίες ενσωματώνονται τα οξυγόνα. Και, τελικά, χρησιμοποιούνται για τη σύνθεση υπερμαγνητικών υλικών.

Κίνδυνοι

Το BaCO₃ είναι δηλητηριώδης από την κατάποση, προκαλώντας ένα άπειρο από δυσάρεστα συμπτώματα που οδηγούν σε θάνατο από αναπνευστική ανεπάρκεια ή καρδιακή ανακοπή. Για το λόγο αυτό δεν συνιστάται να μεταφέρετε δίπλα σε βρώσιμα προϊόντα.

Προκαλεί ερυθρότητα των ματιών και του δέρματος, εκτός από βήχα και πονόλαιμο. Είναι ένα τοξικό σύνθετο, αν και μπορεί εύκολα να χειριστεί με γυμνά χέρια αν η κατάποση του αποφεύγεται με κάθε κόστος.

Δεν είναι εύφλεκτο, αλλά σε υψηλές θερμοκρασίες αποσυντίθεται σχηματίζοντας BaO και CO₂, τοξικά και οξειδωτικά προϊόντα που μπορούν να καούν άλλα υλικά.

Στον οργανισμό το βάριο εναποτίθεται σε οστά και άλλους ιστούς, αντικαθιστώντας το ασβέστιο σε πολλές φυσιολογικές διεργασίες. Επίσης, αποκλείει τα κανάλια στα οποία κινούνται τα ιόντα⁺, εμποδίζοντας τη διάχυσή του μέσω των κυτταρικών μεμβρανών.

Αναφορές

1. PubChem. (2018). Ανθρακικό βάριο. Ανακτήθηκε στις 24 Μαρτίου 2018, από την PubChem: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
2. Wikipedia. (2017). Ανθρακικό βάριο. Ανακτήθηκε στις 24 Μαρτίου 2018, από τη Wikipedia: en.wikipedia.org
3. ChemicalBook. (2017). Ανθρακικό βάριο. Ανακτήθηκε στις 24 Μαρτίου 2018, από την ChemicalBook: chemicalbook.com
4. Hong Τ., S. Brinkman Κ., Xia C. (2016). Ανθρακικού βαρίου Νανοσωματίδια ως Synergistic Καταλύτες για αναγωγή του οξυγόνου Αντίδραση στην La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3! D Solid-Oxide Κάθοδοι κυψέλη καυσίμου. ChemElectroChem 3, 1-10.
5. Robbins Manuel A. (1983) Robbins Το βιβλίο του συλλέκτη των φθοριζόντων ορυκτών. Περιγραφή φθοριζόντων ορυκτών, p-117.
6. Shiver & Atkins. (2008). Ανόργανη χημεία Στο Η δομή των απλών στερεών (τέταρτη έκδοση, σελ. 99-102). Mc Graw Hill.