Właściwości baru węglanowego, struktura chemiczna, zastosowania



The węglan baru jest nieorganiczną solą metalu baru, przedostatniego elementu grupy 2 układu okresowego pierwiastków i należy do metali ziem alkalicznych. Jego wzór chemiczny to BaCO3 i jest dostępny na rynku w postaci krystalicznego białego proszku.

Jak to zdobędziesz? Metal baru znajduje się w minerałach, takich jak baryt (BaSO)4) i whiterita (BaCO)3). Whiterite wiąże się z innymi minerałami, które odejmują poziomy czystości od białych kryształów w zamian za zabarwienie.

Aby wygenerować BaCO3 użycia syntetycznego konieczne jest wyeliminowanie zanieczyszczeń bielizny, na co wskazują następujące reakcje:

BaCO3(s, nieczysty) + 2NH4Cl (s) + Q (ciepło) => BaCl2(aq) + 2NH3(g) + H2O (l) + CO2(g)

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

Baryt jest jednak głównym źródłem baru i dlatego zaczynają się od niego produkcje przemysłowe związków baru. Siarczek baru (BaS) jest syntetyzowany z tego mineralnego produktu, z którego synteza innych związków i BaCO3:

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

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

Indeks

  • 1 Właściwości fizyczne i chemiczne
    • 1.1 Rozkład termiczny
  • 2 Struktura chemiczna
  • 3 zastosowania
  • 4 Zagrożenia
  • 5 referencji

Właściwości fizyczne i chemiczne

Jest to pudrowe, białe i krystaliczne ciało stałe. Jest bezwonny, nieestetyczny, a jego masa cząsteczkowa wynosi 197,89 g / mol. Ma gęstość 4,43 g / ml i nieistniejącą prężność pary.

Ma współczynniki załamania wynoszące 1 529, 1 676 i 1 677. Więzień emituje światło, gdy pochłania promieniowanie ultrafioletowe: od jasnego białego światła z niebieskawymi odcieniami do żółtego światła.

Jest wysoce nierozpuszczalny w wodzie (0,02 g / l) i w etanolu. W kwaśnych roztworach HCl tworzy rozpuszczalną sól chlorku baru (BaCl2), co wyjaśnia jego rozpuszczalność w tych kwaśnych mediach. W przypadku kwasu siarkowego wytrąca się jako nierozpuszczalna sól BaSO4.

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

BaCO3(s) + H2TAK4(aq) => BaSO4(s) + CO2(g) + H2O (l)

Ponieważ jest to jonowe ciało stałe, jest również nierozpuszczalne w apolarnych rozpuszczalnikach. Węglan baru topi się w temperaturze 811 ° C; Jeśli temperatura wzrośnie około 1380-1400 ° C, słona ciecz ulega rozkładowi chemicznemu zamiast wrzenia. Ten proces dotyczy wszystkich węglanów metali: MCO3(s) => MO (s) + CO2(g).

Rozkład termiczny

BaCO3(s) => BaO (s) + CO2(g)

Jeśli ciała stałe jonowe charakteryzują się bardzo dużą stabilnością, dlaczego węglany rozkładają się? Czy metal M zmienia temperaturę, w której ciało stałe ulega rozkładowi? Jony, które tworzą węglan baru, to Ba2+ i CO32-, oba duże (tj. z dużymi promieniami jonowymi). CO32- Odpowiada za rozkład:

CO32-(s) => O2-(g) + CO2(g)

Jon tlenkowy (O2-) jest związany z metalem, tworząc MO, tlenek metalu. MO generuje nową strukturę jonową, w której, co do zasady, im bardziej zbliżony jest rozmiar jej jonów, tym bardziej stabilna jest uzyskana struktura (entalpia sieci). Odwrotnie dzieje się, gdy jony M+ i O2- mają bardzo nierówne promienie jonowe.

Jeśli entalpia sieciowa dla MO jest duża, reakcja rozkładu jest korzystna energetycznie, wymagając niższych temperatur ogrzewania (niższe temperatury wrzenia).

Z drugiej strony, jeśli MO ma małą entalpię sieci (jak w przypadku BaO, gdzie Ba2+ ma większy promień jonowy niż O2-) rozkład jest mniej korzystny i wymaga wyższych temperatur (1380-1400ºC). W przypadku MgCO3, CaCO3 i SrCO3, rozkładają się w niższych temperaturach.

Struktura chemiczna

Anion CO32- ma podwójne wiązanie rezonujące pomiędzy trzema atomami tlenu, dwa z nich ujemnie naładowane, aby przyciągnąć kation2+.

Podczas gdy oba jony można uznać za kule naładowane, CO32- ma geometrię płaszczyzny trygonalnej (płaski trójkąt narysowany przez trzy atomy tlenu), prawdopodobnie stając się negatywną „poduszką” dla Ba2+.

Jony te oddziałują elektrostatycznie, tworząc krystaliczny układ typu rombowego, głównie z wiązaniami jonowymi.

W takim przypadku, dlaczego BaCO nie jest rozpuszczalny?3 w wodzie? Wyjaśnienie opiera się po prostu na tym, że jony są lepiej stabilizowane w sieci krystalicznej niż uwodnione przez sferyczne warstwy molekularne wody.

Z innej strony cząsteczki wody mają trudności z pokonaniem silnych atrakcji elektrostatycznych między dwoma jonami. W tych sieciach krystalicznych mogą one zawierać zanieczyszczenia, które nadają kolor ich białym kryształom.

Używa

W skrócie, część BaCO3 może nie obiecywać żadnego praktycznego zastosowania w codziennym życiu, ale jeśli widzisz biały kryształ mineralny, biały jak mleko, zaczyna mieć sens, dlaczego twoje ekonomiczne zapotrzebowanie.

Służy do produkcji szkieł barowych lub jako dodatek do ich wzmocnienia. Jest również stosowany w produkcji okularów optycznych.

Ze względu na dużą entalpię sieci i nierozpuszczalność, jest on stosowany w produkcji różnych rodzajów stopów, gum, zaworów, wykładzin podłogowych, farb, ceramiki, smarów, tworzyw sztucznych, smarów i cementów..

Podobnie jest stosowany jako trucizna dla myszy. W syntezie sól ta jest wykorzystywana do produkcji innych związków baru, a zatem służy jako materiał na urządzenia elektroniczne.

BaCO3 można zsyntetyzować jako nanocząstki, wyrażając w bardzo małych skalach nowe interesujące właściwości whiterite. Te nanocząstki są używane do impregnacji powierzchni metalowych, szczególnie katalizatorów chemicznych.

Stwierdzono, że poprawia katalizatory utleniania, a to w jakiś sposób sprzyja migracji cząsteczek tlenu przez jego powierzchnię.

Są one uważane za narzędzia do przyspieszania procesów, w których włączone są atomy tlenu. I wreszcie są one wykorzystywane do syntezy materiałów supramolekularnych.

Ryzyko

BaCO3 jest trujący przez połknięcie, powodując nieskończoność nieprzyjemnych objawów, które prowadzą do śmierci z powodu niewydolności oddechowej lub zatrzymania akcji serca; Z tego powodu nie zaleca się transportu obok towarów jadalnych.

Powoduje zaczerwienienie oczu i skóry, oprócz kaszlu i bólu gardła. Jest to substancja toksyczna, choć łatwo manipuluje się gołymi rękami, jeśli za wszelką cenę uniknie się jej spożycia.

Nie jest palny, ale w wysokich temperaturach rozkłada się tworząc BaO i CO2, produkty toksyczne i utleniające, które mogą spalić inne materiały.

W organizmie bar jest odkładany w kościach i innych tkankach, zastępując wapń w wielu procesach fizjologicznych. Blokuje także kanały, w których przemieszczają się jony K+, zapobieganie jego dyfuzji przez błony komórkowe.

Referencje

  1. PubChem. (2018). Węglan baru. Pobrano 24 marca 2018 r. Z PubChem: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  2. Wikipedia. (2017). Węglan baru. Źródło: 24 marca 2018 r. Z Wikipedii: en.wikipedia.org
  3. ChemicalBook. (2017). Węglan baru. Źródło: 24 marca 2018 r. Z ChemicalBook: chemicalbook.com
  4. Hong T., S. Brinkman K., Xia C. (2016). Nanocząstki węglanu baru jako synergistyczne katalizatory dla reakcji redukcji tlenu na katodach z tlenkiem stałym La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3! D. ChemElectroChem 3, 1 - 10.
  5. Robbins Manuel A. (1983) Robbins The Collector's Book of Fluorescent Minerals. Opis minerałów fluorescencyjnych, p-117.
  6. Shiver i Atkins. (2008). Chemia nieorganiczna W Struktura prostych brył (czwarte wydanie., str. 99-102). Mc Graw Hill.