При растворении Ва(ОН)2 в воде получается бесцветный раствор с сильно щелочной реакцией - баритовая вода, которая в присутствии двуокиси углерода быстро покрывается поверхностной пленкой карбоната бария.
Известны кристаллогидраты Ва(ОН)2*8Н2О, Ва(ОН)2*7H2O, Ва(ОН) 2Н2O и Ва(ОН)2*H2O. Кристаллогидрат Ва(ОН)2*8H2O выделяется в виде бесцветных моноклинных призм с плотностью 2,18 г/cм3 и т. пл. 78°. При нагревании до 650° в токе воздуха кристаллогидрат превращается в окись или перекись бария.
Пропускание хлора через баритовую воду сопровождается образованием хлорида, хлората и очень незначительных количеств гино-хлорита бария:
6Ва(ОН)2 + 6CL2 = 5BaCl2 + Ва(ClO3)2 + 6H2О
Баритовая вода реагирует при 100° с сероуглеродом:
2Ва(ОН)2 + CS2 = ВаСО3 + Ba(HS)2 + H2O
Металлический алюминий взаимодействует с баритовой водой с образованием гидроксоалюмината бария и водорода:
2Аl + Ва(ОН)2 + 10H2O = Ba2+3H2
Выше 1000° гидроокись бария подвергается термической диссоциации:
Ва(ОН)2 → ВаО + Н2O
Баритовая вода Ва(ОН)2 применяется в качестве очень чувствительного химического реактива на двуокись углерода.
Фторид бария, BaF2, получают непосредственным синтезом из элементов, действием фтористого водорода на окись, гидроокись, карбонат или хлорид бария, обработкой баритовой воды фтористо-водородной кислотой, обработкой нитрата или хлорида бария фто-ридом натрия или калия, а также сплавленном хлорида магния с фторидом кальция или магния в атмосфере CO2 и термическим разложением гексафторосиликата бария в атмосфере инертного газа.
Бесцветные кубические кристаллы BaF2 имеют решетку типа CaF2 с расстоянием между центром иона Ва2+ и иона Fֿ 2,68 А. Плотность 4,83 г/см3, т.пл. 1280°, т. кип. 2137°. Кристаллы мало растворимы в воде (1,63 г/л при 18°), растворяются в фтористоводо-родной, соляной и азотной кислотах. Применяются для изготовления эмалей и оптических стекол. Температура плавления смеси BaF2*LiF 850°, а смеси BaF2*BaCl2 1010°.
ПОЛУЧЕНИЕ ТИТОНАТА БАРИЯ
Под титанатом бария понимают соединение BaO-TiO2 , в котором соотношение катионов и анионов может быть различным от BaTiO3 до Ba6Ti17O40, промежуточные вещества – политканаты нестехлометричны и в них могут добавлены вещества, частично замещающие Ba и Ti, то есть проведено легирование.
BaTiO3 имеет структуру неравномерно, а с кубической гране или объёмо-центрированной кристаллической решёткой. Кубическая структура характерна до 120 °C.
При более низких температурах происходит искажения структуры, она переходит в тирагональную, и, возникает деформация кислородной подрешётки, как Ti несколько смещается.
Деформация вызывает поляризацию. Для иона существует 2 энергетически равновесных стабильных положения, симметричных относительно центра. Направление поляризации едино внутри домена так как поляризация возникает без внешнего … поля, то она спонтанная. Внешнее напряжение вызывает упорядочение ориентации диполей. Между поляризацией и напряжённостью поля возникает гистерезисы.
При Т>120°C=Тс сегнетоэлектрические свойства пропадают из за высоты симметрии кристалла (кубическая структура). При Т>Тс диэлектрическая проницаемость Еr зависит от температуры поз Кюри-Вейтса
Хорошие нелигированные вещества BaTiO3 – диэлектрики. С D Е~ 3Эв. И тип энергия активации докоров 0,1 Эв. То есть при номинальной температуре эти носители полностью ионизированы. Кроме легированных элементов роль донора играет кислородные вариации при кислородной мстехлометрии за счёт отчёта.
s =rBaTiO3-1»10ом-1м-1
Из РЭДС и Холла
Таким образом часть примеси носит акцепторный характер. Акцепторы захватывают электроны и на поверхности кристалита создаётся отрицательный поверхностный заряд. Отрицательный поверхностный заряд вызывает увеличение электростатического потенциала на границе зерна. Удельная проводимость зависит от высоты потенциального барьера С ростом температуры проводимость растёт. Для сохранения электронейтральности образца в приповерхностном слое кристалла возникает положительный пространственный заряд. В том слое, толщиной S подвижных носителей заряда мало и плотность. Пространственный заряда определяется практически только легирующей примесью доноров nD
Внутри кристалла отсутствуют акцепторы, способные компенсировать доноры.
Если А – площадь приповерхностной области с глубиной ОЗ “S”, то
r*А*S – приграничный “+” ОЗ
N’а – концентрация акцепторов, захвативших электроны, заряд ОПЗ “-” e* N’а
По условию нейтронейтральности
r*А*S- e* N’а=0 ® S==
По уравнению пуассона потенциал ПЗ
Dj =-r /(x r*x 0) так как r=e*nд, a*x? S
j 0=(e/(2*nд*x r*x 0))*(N’a/A)^2
b - константа, связанная с N’a По полученному уравнению с ростом температуры R растёт.
В некотором интервале температур так как при высокой температуре Nа уменьшается из за высвобождения электронов с захваченных по границам зёрнен.
Использование титоната бария в радиоэлектронике
Особое место среди п/п приборов с aR>0 занимают приборы на основе тинаната бария BaTiO3. В диапазоне ΔT 100 – 150 K они обладают очень высоким ТКС, до 0,3К-1. Термисторы с положительным температурным коэффициентом сопротивления – РТС – термисторы-позисторы.
aR=>0 – ТКС.
Термисторы с a>0 называются РТС-термисторами или позисторами. ТКС>0 имеет большиство металлови некоторые поликристаллические п/п
Керамические позисторы имеют ТКС>0 в узком диапазоне температур. Вне этого диапазона их ТКС<0, как у обычных полупроводников.
Список использованных источников
1. Локшин Э.П., Воскобойников Н.Б. Барий. – Барий и его свойства, изд.КНЦ РАН. - 1996 г. - 168 с.
2. Лебедев В.Н., Локшин Э.П., Маслобоев В.А., Дозорова Р.Б., Михлин Е.Б. Сырьевые источники металлов России и проблемы их вовлечения в переработку // Цветные металлы. - 1997. - №8. - С.46-50.
3. Гуцол А.Ф. Титонат бария // Успехи физ. наук. - 1997. - Т.167. - №6. - С.165-187.
БАРИЯ СОЕДИНЕНИЯ , в соответствии с положением бария в щелочноземельной подгруппе II группы Менделеевской системы, имеют двухзарядный ион Ва ∙∙ (кроме перекиси бария ВаO 2). Для соединений бария характерен высокий удельный вес, бесцветность, если анионы не окрашены, зеленая окраска пламени и малое количество комплексных соединений. Технически наиболее важны окись и перекись, нерастворимые соли: углекислый, сернокислый и хромовокислый барий и растворимые соли: азотнокислый, хлористый барий и др. Растворимые соли бария ядовиты. Количественно барий определяют в виде BaSО 4 , но в виду чрезвычайной мелкости осадков, полученных при низкой температуре, необходимо осаждение вести из кипящего, слабо подкисленного соляной кислотой раствора. Если в растворе находится азотная кислота , часть осадка переходит в раствор. Кроме того, осадок BaSО 4 может увлечь вследствие адсорбции часть солей . Для отделения от стронция барий осаждают в виде BaSiF 6 . Если соединения бария нерастворимы, то их сплавляют с углекислым калием-натрием и после отмывания сплава водой растворяют в кислоте. Соединения бария чаще всего встречаются в виде минерала барита ; гораздо реже встречается витерит - углекислый барий.
Окись бария ВаО - белое твердое вещество, кристаллизуется кубами, плотность 5,72-5,32, температура плавления 1580°, образует кристаллический гидрат по формуле:
ВаО + 9Н 2 О = Ва(ОН)2 ∙ 8Н 2 О.
Окись бария сравнительно хорошо растворима: при 0° - 1,5 ч. в 100 ч. воды; при 10° - 2,2 ч., при 15° - 2,89 ч., при 20° - 3,48 ч., при 50° - 11,75 ч., при 80° - 90,77 ч. Окись бария получают из азотнокислого бария прокаливанием; при этом получается пористый продукт, пригодный для изготовления из него перекиси. Нагревание ведут в тиглях, в муфельной печи, вначале очень осторожно, чтобы тигли не лопнули. Выделение окислов азота начинается через 4 часа, но для их окончательного удаления тигли прокаливаются в течение нескольких часов при белом калении (окислы азота на 30% можно использовать для получения азотной кислоты). Продукт очень дорог, т. к. дороги: исходный материал, тигли, которые годны лишь на один раз, топливо и т. д. Добывание из витерита окиси бария (ВаСО 3 = ВаО + СО 2) гораздо труднее, чем обжигание извести, т. к. очень легко происходит обратное присоединение СО 2 ; поэтому к витериту примешивают уголь, чтобы СО 2 перешла в СО. Если желательно получить пористый продукт, то необходимо строго придерживаться температуры обжига. Для предохранения от спекания часто прибавляют азотнокислый барий, уголь, деготь или карбид бария, т. е.
ВаСО 3 + Ba(NО 3) 2 + 2С = 2ВаО+ 2NО 2 + 3СО
ЗВаСО 3 + ВаС 2 = 4ВаО + 5СО.
Кроме того, необходимо в возможной мере предохранить продукт от спекания со стенками тигля и от влияния горячих газов. Прокаливание в шахтных печах дает очень чистый продукт (95%) в том случае, если печь построена из материала высокого качества и нагревание ведется генераторным газом, позволяющим точно регулировать температуру. В Италии применяют нагревание в электрических печах, но, по-видимому, при этом получается «оксикарбид» и «бариундум», который, кроме 80-85% окиси бария, содержит 10-12% карбида и 3-5% цианистого бария.
Водная окись бария, едкий барит Ва(ОН) 2 , образует прозрачные моноклинные кристаллы
Ва(ОН) 2 ∙ 8Н 2 0,
теряющие последнюю молекулу воды лишь при темно-красном калении; при светло-красном калении получается ВаО, а при накаливании в струе воздуха - перекись бария. Раствор едкого бария - сильная щелочь - поглощает СО 2 из воздуха, образуя нерастворимую СаСО 3 . В 100 г раствора заключается: при 0° - 1,48 г ВаО, при 10° - 2,17, при 15° - 2,89, при 20° - 3,36, при 50° - 10,5, при 80° - 4,76. Едким баритом пользуются для поглощения СО 2 , добывания едких щелочей из сернокислых, выделения сахара из патоки и т. п. Едкий барит можно получить, прокаливая витерит при пропускании водяного пара, однако проще обжечь ВаСО 3 и действовать на ВаО водой; или же смесь 60% ВаО и 40% BaS, полученную прокаливанием BaSО 4 с углем, растворяют в воде, причем получается Ва(ОН) 2 не только из ВаО, но и из значительной части BaS за счет гидролиза:
2BaS + 2HOH = Ba(OH) 2 + Ba(SH) 2 .
Выкристаллизованное вещество содержит всего 1% примесей. Старыми приемами прибавления к BaS окисей железа или цинка теперь не пользуются. Предложено также получать едкий барит электролизом хлористого бария или хлорноватокислого и хлорнокислого бария в присутствии осадка ВаСО 3 , который растворяется кислотой, образующейся на аноде.
Перекись бария ВаО 2 - белые, перламутрообразные сростки мельчайших кристаллов, очень слабо растворимые в воде (всего 0,168 ч. в 100 ч. воды). Для получения перекиси окись бария нагревают в наклонных трубах или в особых муфелях, которые можно точно держать при желательной температуре (500-600°), причем нагнетается воздух, очищенный от СО 2 и влаги. Самую чистую перекись получают в виде квадратных кристаллов ВаО 2 ∙ 8Н 2 О, для чего сначала растирают техническую перекись с водой, переводят в раствор прибавлением слабой соляной кислоты и осаждают раствором едкого барита или просто прибавляют в 10 раз большее количество 8%-ного раствора барита. Наиболее чистая перекись - серовато-зеленоватая спекшаяся масса, нерастворимая в воде, но взаимодействующая с угольным ангидридом. При накаливании ВаО 2 разлагается на ВаО и кислород. Упругость кислорода над ВаО 2 при 555° - 25 мм, при 790° - 670 мм. Порошок перекиси может способствовать воспламенению волокнистых материалов. В продаже встречаются: лучший сорт - с 90% ВаО 2 и средний - с 80-85%, причем главной примесью является ВаО. Содержание ВаО 2 определяют титрованием 1/10 N-ным КМnO 4 раствора ВаО 2 в очень слабой холодной соляной кислоте (удельный вес 1,01-1,05), осадив предварительно ионы бария слабой серной кислотой. Можно также титровать выделенный перекисью бария из йодистого калия йодсерноватистокислым натрием. Перекись бария применяют для добывания перекиси водорода (причем одновременно получают прочнее белила «бланфикс») и для приготовления дезинфицирующих веществ.
Барий азотистокислый Ba(NО 2) 2 ∙ Н 2 О - гексагональные бесцветные шестигранные призмы, температура плавления 220°. При 0° в 100 ч. воды растворяются 58 ч., при 35° - 97 ч. Добывается путем внесения раствора азотистокислого натрия (360 ч. 96%-ного NaNО 2 в 1000 ч. воды) в смесь 360 ч. NaNО 2 и 610 ч. ВаСl 2 . При высокой температуре выкристаллизовывается NaCl, при дальнейшем охлаждении - Ba(NО 2) 2 .
Барий азотнокислый Ba(NО 3) 2 - бесцветные прозрачные октаэдры, плавятся при 375°; в 100 ч. воды растворимы при 10° - 7 ч., при 20° - 9,2 ч., при 100° - 32,2 ч. При нагревании переходит сначала в азотистокислый барий, а затем в окись бария. Применяется: 1) для приготовления перекиси бария, 2) для зеленых огней в фейерверках, 3) для некоторых взрывчатых веществ. Добывается: 1) обменным разложением при внесении теоретического количества натриевой селитры в горячий раствор хлористого бария (30° Вѐ) и последующей перекристаллизацией, 2) взаимодействием витерита или сернистого бария с азотной кислотой, 3) нагреванием кальциевой селитры с техническим углекислым барием.
Барий марганцевокислый - марганцевая зелень, кассельская зелень, розенштилева зелень. ВаМnO 4 - прочная зеленая краска, пригодная для фресковой живописи; получается прокаливанием смеси соединений бария (едкого барита, азотнокислого бария или перекиси бария) и марганца (двуокиси или окиси).
Барий сернистый BaS - сероватая пористая масса, легко окисляющаяся и притягивающая угольный ангидрид и воду; водой разлагается. Применяется для изготовления большинства бариевых соединений (литопон, прочные белила и т. п.), для выделения сахара из патоки и сгонки шерсти со шкур (депилаторий). Для добывания пользуются прокаливанием смеси тяжелого шпата с углем при 600-800°:
BaS O 4 + 2C = 2C O 2 + BaS,
тогда как при более высокой температуре тратится вдвое больше угля. Основным условием является тесное соприкосновение угля и шпата, что достигается перемалыванием шпата с 30-37% каменного угля и водой во вращающихся мельницах. Обжиг ведется во вращающихся печах, подобных тем, что применяются для цемента или в содовом производстве, причем за короткими печами нужно ставить пыльную камеру для осаждения дыма и сажи. Полученный продукт содержит 60-70% веществ, растворимых в воде, 20-25 % - растворимых в кислотах и 5% остатка. Полученный продукт раскаленным бросают в воду или в водный раствор 1-2% NaOH (36° Вѐ), где половина переходит в водную окись Ва(ОН) 2 , а другая - в гидросернистый Ba(SH) 2 . Этим раствором пользуются непосредственно для приготовления соединений бария (литопона и др.) или для извлечения сахара. При взаимодействии остатка с соляной кислотой получают хлористый барий. На заводах старого типа прокаливание ведут в шамотовых ретортах, равномерно охватываемых пламенем. В реторты загружают хорошо просушенные плиты из угля и шпата, замешанных на воде. Как только исчезнут огоньки горящей окиси углерода, плиты извлекают так, чтобы они попали в герметически закупориваемые железные ящики.
Барий серноватистокислый BaS 2 О 3 ∙ H 2 О образуется из сернистого бария: 1) при свободном доступе воздуха и 2) при обменном разложении с серноватистокислым натрием. Применяется для установления титров при йодометрии.
Барий сернокислый BaSО 4 , тяжелый шпат («прочные», «минеральные», «новые» и т. п. белила), чисто белый, землистый, очень тяжелый порошок, практически нерастворимый в воде и кислотах (растворимость: при 18° в 1 л воды - 2,3 мг). Природный непосредственно перемалывают. Лучшие бесцветные сорта называются «цветочным» шпатом; к желтоватым и розоватым прибавляют ультрамарин. Иногда тяжелый шпат перемалывают и прогревают с соляной кислотой для удаления железа; или же шпат сплавляют с Na 2 SО 4 и из сплава выделяют действием воды. Искусственно его получают: 1) как отброс при приготовлении перекиси водорода; 2) из хлористого бария взаимодействием: а) с серной кислотой, что дает быстро выпадающий осадок, б) с сернонатриевой Na 2 SО 4 или с серномагниевой солью MgSО 4 , что дает медленно выпадающий и обладающий большой кроющей способностью порошок; при производстве важно начисто отмыть серную кислоту; 3) из витерита; если он очень чист, его можно измельчить непосредственно действием H 2 SО 4 , но с прибавкой 2% НСl; если же витерит содержит примеси, его сначала растворяют в соляной кислоте и затем производят осаждение. Сернокислый барий применяют гл. обр. для окраски обойной цветной бумаги, картона и особенно для фотографических бумаг, для светлых масляных красок и лаковых красок из каменноугольных, при изготовлении искусственной слоновой кости и каучука, для примешивания к вводимой в желудок пище при рентгенографии.
Барий углекислый ВаСО 3 - минерал витерит (ромбические кристаллы) или искусственно полученный в виде мельчайшего осадка (удельный вес 4,3); труднее диссоциирует при прокаливании, чем СаСО 3 ; при 1100° давление СО 2 всего 20 мм. Применяется для добывания других соединений бария, при изготовлении кирпичей и терракоты , фарфора, искусственного мрамора и баритового хрусталя. Искусственно его готовят: 1) из сырого раствора сернистого бария впусканием угольного ангидрида; 2) нагреванием сернокислого бария с поташом при 5 atm давления; 3) при разложении угольным ангидридом сахарата бария.
Барий уксуснокислый Ва(С 2 Н 3 О 2) 2 ∙ Н 2 О - легко растворимые кристаллы, применяемые в красильном деле; добываются взаимодействием сернистого или углекислого натрия с уксусной кислотой.
Барий фтористый BaF 2 - белый порошок, слабо растворимый в воде, плавится при 1280°, добывается, растворением углекислого или едкого бария в HF или кипячением криолита с водной окисью бария.
Барий хлористый ВаС l 2 ∙ 2Н 2 O - бесцветные плоские ромбические пластинки (удельный вес 3,05), устойчивы на воздухе, на вкус кисловаты, ядовиты; при нагревании относительно легко теряют первую частицу воды и гораздо труднее вторую; безводный ВаСl 2 прав. системы плавится при 962°. В 100 ч. раствора содержится безводной соли:
ВаСl 2 применяется для изготовления «прочных» белил и для перевода содержащихся в керамических изделиях купоросов в нерастворимый BaSО 4 ; добывается из барита прокаливанием его с углем и хлористым кальцием в содовых печах при 900-1000° в восстановительном пламени, причем можно применять и 70%-ный раствор хлористого кальция, но лучше - твердый хлористый кальций:
BaSО 4 + 4С = BaS + 4СО;
BaS + СаС l 2 = ВаС l 2 + CaS.
При правильном производстве получается почти черный пористый продукт с 50-56% ВаСl 2 . После систематического выщелачивания соль выкристаллизовывают (предварительно пропускают струю угольного ангидрида) до полного удаления сероводорода и выпаривают в лакированных внутри сосудах. Кристаллы отделяют центрифугированием. Если же нужен безводный ВаСl 2 , то соль нагревают в сосудах с мешалками, чтобы получить очень мелкие кристаллы, которые уже затем прокаливают, причем получают 95% ВаСl 2 . Можно получать ВаСl 2 внесением порошка BaS в соляную кислоту, находящуюся в закрытых сосудах, откуда необходимо отводить выделяющийся сероводород в заводскую трубу или сжигать до SO 2 с применением последнего для серной кислоты. Конечно, гораздо выгоднее действовать соляной кислотой на ВаСО 3 .
Барий хлорноватокислый Ва(С lO 3) 2 ∙ Н 2 O - моноклинные призмы, хорошо растворимые в холодной и еще лучше в горячей воде. Легко взрывает при нагревании и при ударе, если смешан с горючим веществом. Применяется в пиротехнике для зеленого пламени. Добывается электролизом при 75° насыщенного раствора ВаСl 2 , при платиновом аноде и графитовом катоде.
Задача 2.
В некотором сосуде находится раствор, содержащий одновременно два гидроксида: КОН и Ва(ОН)
2 . На полную нейтрализацию 30 г этого раствора расходовалось 12 мл 20% -ного раствора НС1 (р
= 1,1 г/мл). При добавлении к 30 г такого же исходного раствора щелочей избытка раствора сульфата натрия выпало 2,3 г осадка.
Определите массовую долю каждого из гидроксидов в исходном растворе.
Дано:
масса исходного раствора щелочей: m р-ра щелочей = 30 г;
объем раствора соляной кислоты: V р-ра НС1 = 12 мл;
массовая доля НС1 в соляной кислоте: (НС1) = 20%;
плотность раствора соляной кислоты: р
р-ра HCl = 1,1 г/мл;
масса осадка: mосадка = 2,3 г.
Найти:
массовую долю КОН в исходном растворе щелочей: (КОН) = ?
массовую долю Ва(ОН) 2 в исходном растворе щелочей: (Ва(ОН) 2) = ?
Решение:
Данная задача является комплексной и кроме рассматриваемого типа задач включает в себя тему «растворы».
Сначала проанализируем химические превращения, описанные в задаче.
1. Добавление соляной кислоты к исходному раствору щелочей приводит к одновременному протеканию двух реакций нейтрализации:
КОН + НС1 = КС1 + Н 2 О (№ 1
)
Ва(ОН) 2 + 2НС1 = ВаС1 2 + 2Н 2 О (№ 2
)
2. Сульфат натрия является селективным реактивом на ионы Ва 2+ , находящиеся в растворе. При добавлении Nа 2 SО 4 к исходному раствору щелочей идет реакция только с гидроксидом бария. В результате выпадает осадок сульфата бария.
Ва(ОН) 2 + Nа 2 SО 4 = ВаSО 4 ↓+ 2 NаОН (№ 3 )
Таким образом, по массе осадка, которая указана в условии, возможно определить массу Ва(ОН) 2 в 30 г исходного раствора двух гидроксидов. Далее по данным о нейтрализации соляной кислоты и используя полученную ранее информацию о содержании Ва(ОН) 2 возможно найти массу (КОН). После чего определим массовую долю каждого из гидроксидов в исходном растворе.
Алгоритм решения можно представить следующим образом:
1. По реакции № 3 определим массу гидроксида бария в 30 г исходного раствора.
Составим пропорцию:
х г Ва(ОН)2 дают 2,3 г ВаSО 4 (по данным условия)
171,3 г Ва(ОН) 2 дают 233,3 г ВаSО 4 (по уравнению)
(содержалось в 30 г исходного раствора щелочей).
2. По реакции №2 Определим массу НС1, которая расходовалась на нейтрализацию Ва(ОН) 2 в первой 30-граммовой порции исходного раствора щелочей.
Составим пропорцию:
1,69г Ва(ОН) 2 взаимодействуют с х г НС1 (по условию)
171,3 г Ва(ОН)
2 взаимодействует с 73 г НС1 (по уравнению)
(расходовалось НС1 на нейтрализацию Ва(ОН)2.
3. По данным об объеме и плотности определим массу раствора соляной кислоты. Далее, используя массовую долю НС1 в растворе, найдем массу хлороводорода.
Оксид бария известен в качестве соединения бария и кислорода. В письменном обозначении в составе химических формул оксид бария обозначается, как ВаО. В ряде химических реакций выступает оксидом основного вида. Допустим и элементарный визуальный анализ вещества в соответствии со стандартными условиями, где ВаО представлен в виде бесцветных кристаллов с кубической по форме решеткой.
Оксид бария входит в число элементов, относящихся к подгруппе IV, то есть к неорганическим основаниям, представленным оксидами, гидроксидами и пероксидами металлов. Любое из оснований данного вида представляет собой соединение, где явно выражено наличие гидроксильного радикала (OH). Такие основания реагируют с кислотой, вследствие чего характерно образование солей.
Сырье, в основном используемое при получении бария, применяется в виде барита или, что реже, витерита. Реакция получения оксида бария - это реакция восстановления минералов при помощи каменного угля, кокса либо газа природного происхождения. Собственно именно в результате взаимодействия данных веществ и происходит стабильное получение сульфида и оксида бария.
Основные уравнения реакций оксида бария
Реакция взаимодействия металлического бария и кислорода, в результате которой происходит образование оксида бария: 2Ва + О2 → 2ВаО. В подобном типе реакции обеспечивается получение не только оксида, но и пероксида бария: Ва + О2 → ВаО2;
Реакция разложения карбоната бария при условии обязательного нагревания, где получение оксида бария сопровождается выделением углекислого газа: ВаСО3 → ВаО + СО2. Существует обратная реакция оксида бария и оксида углерода (IV) при условиях комнатной температуры;
Реакция разложения нитрата бария при условиях нагревания, где полученными веществами являются оксид бария, оксид азота и кислород: 2Ba(NO3)2 → 2BaO + 4NO2 + O2;
Реакция гидроксида бария и оксида серы (IV): Ва(НО)2 + 2SО2 → Ва(НSО3)2, где результатом взаимодействия веществ становится образование (Ва(НSО3)2).
Получение металлического бария возможно и с проведением реакции восстановления. Главное, какой оксид использовать в реакции дополнительно. Например, наиболее яркая реакция - это химическая реакция с участием оксида алюминия:
3ВаО + 2Аl → 3Ва + Аl2О3
Кроме этого, гарантированное получение бария обеспечивается посредством электролиза смеси хлорида бария и кальция в расплавленном состоянии.
Степень растворимости Ва
Растворимость оксида бария определяется по реакции данного вещества с водой. В этом случае, исходя из данных уравнения по взаимодействию:
ВаО + Н2О = Ва(ОН)2,
Где оксид бария - это оксид основного типа.
Следовательно такому оксиду будет соответствовать основание - Ва(ОН)2. Сверяя полученные данные с таблицей растворимости веществ нетрудно определить, что данный вид оснований относится к растворимым и подтверждает тот факт, что реакция вполне осуществима.
Природные источники вещества
- . Земная кора, где масса вещества составляет 0, 05 %;
- . Морская вода, где средняя величина содержания бария составляет 0,02 мг/литр.
Области применения оксидов основного типа
Любое их химических соединений данной группы широко применяется в различных отраслях современной промышленности. В соответствии с краткой классификацией веществ, можно определить следующее разграничение использования оксидов (калия, магния, бария, алюминия):
- . Оксид калия. Широко применяется в производстве удобрений минерального типа, используемых аграрном хозяйстве;
- . Оксид натрия. Незаменим в химической промышленности для получения гидроксида натрия;
- . Оксид бария. Применим в качестве катализатора в осуществлении химических реакций;
- . Оксид магния. Область применения - пищевая промышленность (в виде добавки Е530).
Определение химических свойств вещества на практике
Ярко протекает реакция взаимодействия оксида бария и воды, вследствие чего отмечается образование щелочи с параллельным выделением тепла: ВаО + Н2О → Ва(ОН)2.
Взаимодействует оксид бария и с кислотными оксидами, в результате чего характерно образование солей: ВаО + СО2 → ВаСО3, ВаО + SО3 → Ва SО4↓, где оксид бария вступает в реакцию с триоксидом серы;
Реакция взаимодействия ВаО с кислотами, где обеспечивается итоговое образование солей и воды: ВаО + Н2Сl → ВаСl2 + Н2О, ВаО + Н2SО4 → Ва SО4↓ + Н2О. В течение подобной реакции между оксидом бария и серной кислотой (в разбавленном виде) результатом становится образование сульфата бария и воды.
Также стоит обратить внимание на реакцию оксида бария с соляной кислотой: ВаО + 2НСl (при обязательном условии разбавленного состояния) → ВаСl2 + Н2О, где результатом реакции обеспечено образование хлорида бария BaCl2 и воды H2O.
Описание физических свойств ВаО
Существует в твердом состоянии. Непосредственно сам барий отличается характерным серебристо - белым оттенком, достаточно пластичен, по причине чего относится к ковким металлам.
- . Величина молярной массы оксида бария, гр/моль: 153, 3394;
- . По плотности вещество характеризуется следующими показателями, при условии температурного режима в 20 °C: 5, 72;
- . Растворимость в воде, то есть показатель Кs, при условии температуры в 20° С = 1, 5 г/100 г;
Особенности гидроксида и пероксида бария
Гидроксид бария обозначается, как Ba(OH). Применяется в виде кристаллообразных пластин белого цвета, либо в состоянии раствора, более известного как баритовая вода. Популярен в стекольном производстве, например для создания и разработки непроницаемого стекла для рентгеновских установок. Также используется в производстве керамических изделий, в процессах по очистке воды и в производстве гидроксида калия.
Пероксид бария, обозначаемый, как BaO, получается путем нагревания оксида бария в воздушном пространстве с характерным отсутствием диоксида углерода.
Применение
Выход ВаО достаточно низок, соответственно, учитывая его невысокую стоимость, он пользуется повышенным спросом в работах по покрытию катодов, входящих в электронно-вакуумные приборы, на элементах телевизионных устройства и осциллографических трубок. Известны и иные сферы активного применения:
- . Производство антикоррозионных материалов;
- . Товары из категории сегнето- и пьезо- электрики;
- . Изготовление оптических приборов, таких, как призмы, линзы и прочие;
- . Пиротехнические изделия с целью окрашивания пламени заряда в зеленый цвет;
- . Отрасль атомно-водородной и ядерной энергетики;
- . В составе фторионных аккумуляторных батарей, как электролитный компонент;
- . При разработке и производстве медицинского оборудования.
Хранение
Условия соответствующего хранения ВаО подразумевают полное отсутствие любых легко возгораемых веществ. Также исключены в близком хранении и нахождении восстанавливающие агенты, металлы в порошкообразном состоянии. Категорически запрещается параллельное нахождение любых продуктов питания и сельскохозяйственных животных кормов.
Особые обозначения на упаковке
Полностью исключена одновременная транспортировка с пищевыми продуктами, косметической продукцией, животными кормами и любыми водными организмами. Весь транспортируемый материал должен быть помечен следующими символами:
- . Хn, обозначающий раздражающее действие отмеченных веществ;
- . R, с числовым значением 20/22, что говорит об опасности при вдохе и в случае проглатывания;
- . S, с числовым значением 17, что предписывает ранение вещества в максимальной отдаленности от горюче - смазочных материалов;
- . S, с числовым значением 28, указывающем на незамедлительное промывание, в случае попадания ВаО на поверхность кожных покровов.
Варианты фасовки подразумевают распределение вещества по упаковкам в 1, 20 - 25, 100, 500 и 1000 килограммовые упаковки, которыми служат банки из стекла, мешки из полипропилена, пакеты из полиэтилена. На фасовке любого веса обязателен к указанию класс степени опасности: 5.1. Существует понятие вторичной опасности, означаемой 6.1.
Влияние ВаО на организм человека
Симптоматика отравлений барием как правило выражена в следующем: повышенное слюнотечение, жжение во рту, дискомфорт в пищеводе. Период отравления сопровождается явно выраженными болями в области желудка, тошнотой, рвотой, острыми коликами. При тяжелом отравлении вероятен смертельный исход, наступающий в течение 24 часов. Смертельная доза составляет порядка 0,8 граммов.
При использовании любых соединений бария стоит помнить о том, что изучение его недостаточно, а к жизненно важным микроэлементам он не относится. Вещество характеризуется как высокотоксичное, так что при любом виде контакта рекомендовано соблюдать все меры предосторожности и СИЗ.