Struktura, właściwości, nazewnictwo i zastosowania nadtlenku baru (BaO2)

The nadtlenek baru jest związkiem jonowym i nieorganicznym, którego wzór chemiczny to BaO₂. Jako związek jonowy składa się z jonów Ba²⁺ i O₂^2-; ten ostatni jest znany jako anion nadtlenkowy, a przez to BaO₂ nabywa swoje imię. W takim przypadku BaO₂ Jest to nieorganiczny nadtlenek.

Ładunki jego jonów pokazują, jak ten związek powstaje z pierwiastków. Metal baru z grupy 2 daje dwa elektrony cząsteczce tlenu, OR₂, których atomy nie wykorzystują ich do zredukowania do anionów tlenkowych, OR^2-, ale pozostać zjednoczonym przez prosty link, [O-O]^2-.

Nadtlenek baru jest ziarnistym ciałem stałym w temperaturze pokojowej, białym z lekkim odcieniem szarości (górny obraz). Podobnie jak prawie wszystkie nadtlenki, należy obchodzić się z nim i przechowywać go ostrożnie, ponieważ może to przyspieszyć utlenianie niektórych substancji.

Spośród wszystkich nadtlenków utworzonych przez metale grupy 2 (p. Becambara), BaO₂ jest termodynamicznie najbardziej stabilny w obliczu rozkładu termicznego. Po podgrzaniu uwalnia tlen i wytwarza tlenek baru, BaO. BaO może reagować z tlenem ze środowiska pod wysokim ciśnieniem, aby ponownie utworzyć BaO₂.

Indeks

• 1 Struktura
  • 1.1 Energia sieci krystalicznej
  • 1.2 Hydraty
• 2 Przygotowanie lub synteza
• 3 Właściwości
  • 3.1 Wygląd fizyczny
  • 3.2 Masa cząsteczkowa
  • 3.3 Gęstość
  • 3.4 Temperatura topnienia
  • 3.5 Temperatura wrzenia
  • 3.6 Rozpuszczalność w wodzie
  • 3.7 Rozkład termiczny
• 4 Nazewnictwo
• 5 zastosowań
  • 5.1 Producent tlenu
  • 5.2 Producent nadtlenku wodoru
• 6 referencji

Struktura

Tetragonalna komórka jednostkowa nadtlenku baru jest pokazana na górnym obrazie. Wewnątrz widoczne są kationy²⁺ (białe kule) i aniony O₂^2- (czerwone kule). Zauważ, że czerwone kule są połączone pojedynczym wiązaniem, więc reprezentują geometrię liniową [O-O]^2-.

Z tej jednolitej komórki możesz zbudować kryształy BaO₂. Jeśli zaobserwowano, anion O₂^2- widać, że jest otoczony przez sześć Ba²⁺, uzyskanie ośmiościanu, którego wierzchołki są białe.

Z drugiej strony, nawet bardziej oczywiste, każdy Ba²⁺ jest otoczony przez dziesięć O₂^2- (biała środkowa kula). Cały kryształ składa się z tego stałego porządku w krótkim i długim zasięgu.

Energia sieci krystalicznej

Jeśli dodatkowo obserwuje się czerwone białe kule, należy zauważyć, że nie różnią się one zbytnio wielkością lub promieniami jonowymi. To dlatego, że Baation²⁺ Jest bardzo obszerny, a jego interakcje z anionem O₂^2- lepiej ustabilizować energię siatkową kryształu w porównaniu do tego, w jaki sposób, na przykład, kationy Ca²⁺ i Mg²⁺.

Wyjaśnia to również, dlaczego BaO jest najbardziej niestabilnym tlenkiem ziem alkalicznych: jonami Ba²⁺ i O^2- Różnią się znacznie wielkością, destabilizując ich kryształy.

Ponieważ jest bardziej niestabilny, trend BaO jest mniejszy₂ rozkładać się, tworząc BaO; w przeciwieństwie do nadtlenków SrO₂, CaO₂ i MgO₂, których tlenki są bardziej stabilne.

Hydratuje

BaO₂ można znaleźć w postaci hydratów, z których BaO₂∙ 8H₂Albo jest najbardziej stabilny ze wszystkich; w rzeczywistości jest to ten, który jest sprzedawany zamiast bezwodnego nadtlenku baru. Aby uzyskać bezwodny, BaO należy suszyć w temperaturze 350 ° C₂∙ 8H₂Lub w celu wyeliminowania wody.

Jego krystaliczna struktura jest również tetragonalna, ale z ośmioma cząsteczkami H₂Lub interakcja z O₂^2- poprzez wiązania wodorowe i z Ba²⁺ poprzez interakcje dipol-jon.

Inne hydraty, których struktury nie są zbyt wieloma informacjami na ten temat, to: BaO₂∙ 10H₂O, BaO₂∙ 7H₂O i BaO₂. H₂O.

Przygotowanie lub synteza

Bezpośrednie przygotowanie nadtlenku baru polega na utlenianiu jego tlenku. Można go stosować z barytu mineralnego lub z azotanu soli baru, Ba (NO₃)₂; oba są ogrzewane w atmosferze powietrza lub wzbogacone w tlen.

Inną metodą jest reakcja Ba (NO) w zimnym środowisku wodnym₃)₂ z nadtlenkiem sodu:

Ba (NIE₃)₂ + Na₂O₂ + xH₂O => BaO₂H xH₂O + 2NieNO₃

Następnie hydrat BaO₂H xH₂Lub jest poddawany ogrzewaniu, jest filtrowany i kończy się suszeniem za pomocą próżni.

Właściwości

Wygląd fizyczny

Jest to biała substancja stała, która może zmienić kolor na szary, jeśli zawiera zanieczyszczenia (BaO, Ba (OH)₂, lub inne związki chemiczne). Jeśli zostanie podgrzany do bardzo wysokiej temperatury, wydziela zielonkawy płomień z powodu elektronicznych przejść kationów Ba.²⁺.

Masa cząsteczkowa

169,33 g / mol.

Gęstość

5,68 g / ml.

Temperatura topnienia

450 ° C.

Temperatura wrzenia

800 ° C Ta wartość zgadza się z tym, czego należy oczekiwać od związku jonowego; a nawet więcej, bardziej stabilnego nadtlenku ziem alkalicznych. Jednak BaO naprawdę się nie gotuje₂, ale gazowy tlen jest uwalniany w wyniku rozkładu termicznego.

Rozpuszczalność w wodzie

Nierozpuszczalny Jednakże może powoli ulegać hydrolizie w celu wytworzenia nadtlenku wodoru, H₂O₂; a ponadto jego rozpuszczalność w środowisku wodnym zwiększa się, gdy dodaje się rozcieńczony kwas.

Rozkład termiczny

Poniższe równanie chemiczne pokazuje reakcję rozkładu termicznego BaO₂:

2BaO₂ <=> 2BaO + O₂

Reakcja jest jednokierunkowa tylko wtedy, gdy temperatura przekracza 800 ° C. Jeśli natychmiast ciśnienie zostanie zwiększone, a temperatura spadnie, cały BaO zostanie przekształcony z powrotem w BaO₂.

Nomenklatura

Inny sposób nazywania BaO₂ jest to nadtlenek baru, zgodnie z tradycyjną nomenklaturą; ponieważ bar może mieć wartościowość tylko 2 w swoich związkach.

Źle, systematyczne nazewnictwo jest używane do określania go jako dwutlenek baru (tlenek baru), uważając go za tlenek, a nie nadtlenek.

Używa

Producent tlenu

Wykorzystując baryt mineralny (BaO), jest podgrzewany przez przeciągi, aby wyeliminować jego zawartość tlenu, w temperaturze około 700 ° C.

Jeśli powstały nadtlenek jest poddawany słabemu ogrzewaniu pod próżnią, tlen regeneruje się szybciej, a baryt może być ponownie wykorzystany w nieskończoność do przechowywania i produkcji tlenu.

Proces ten został opracowany komercyjnie przez L. D. Brina, obecnie przestarzały.

Producent nadtlenku wodoru

Nadtlenek baru reaguje z kwasem siarkowym w celu wytworzenia nadtlenku wodoru:

BaO₂ + H₂TAK₄ => H₂O₂ + BaSO₄

Jest zatem źródłem H₂O₂, manipulowany przede wszystkim hydratem BaO₂∙ 8H₂O.

Zgodnie z tymi dwoma wymienionymi zastosowaniami BaO₂ pozwala na rozwój O₂ i H₂O₂, zarówno środki utleniające, w syntezie organicznej oraz w procesach wybielania w przemyśle tekstylnym i farbiarskim. Jest również dobrym środkiem dezynfekującym.

Ponadto od BaO₂ Można syntetyzować inne nadtlenki, takie jak sód, Na₂O₂, i inne sole baru.

Referencje

1. S.C. Abrahams, J Kalnajs. (1954). Struktura krystaliczna nadtlenku baru. Laboratorium Badań Izolacji, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts, USA..
2. Wikipedia. (2018). Nadtlenek baru. Źródło: en.wikipedia.org
3. Shiver i Atkins. (2008). Chemia nieorganiczna (Czwarta edycja). Mc Graw Hill.
4. Atomia (2012). Nadtlenek baru. Źródło: barium.atomistry.com
5. Khokhar i in. (2011). Badanie przygotowania skali laboratoryjnej i opracowanie procesu nadtlenku baru. Źródło: academia.edu
6. PubChem. (2019). Nadtlenek baru. Źródło: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
7. PrebChem. (2016). Przygotowanie nadtlenku baru. Źródło: prepchem.com