كربونات الباريوم: الخواص ، التركيب الكيميائي ، الاستخدامات
كربونات الباريوم عبارة عن ملح غير عضوي من معدن الباريوم ، وهو عنصر ما قبل الأخيرة من المجموعة 2 في الجدول الدوري وينتمي إلى معادن الأرض القلوية. تركيبة كيميائية لها هي BaCO 3 وهي متوفرة في السوق كمسحوق بلوري أبيض.
كيف تحصل عليه؟ تم العثور على معدن الباريوم في المعادن ، مثل الباريت (BaSO 4 ) والبيريت (BaCO 3 ). ويرتبط Whiterite بالمعادن الأخرى التي تطرح مستويات النقاء من بلوراتها البيضاء في مقابل الألوان.
لإنشاء BaCO 3 للاستخدام الصناعي ، من الضروري إزالة الشوائب من البياض ، كما هو موضح في التفاعلات التالية:
BaCO 3 (s ، نجس) + 2NH 4 Cl (s) + Q (heat) => BaCl 2 (aq) + 2NH 3 (g) + H 2 O (l) + CO 2 (g)
BaCl 2 (aq) + (NH 4 ) 2 CO 3 (s) => BaCO 3 (s) + 2NH 4 Cl (aq)
ومع ذلك ، فإن الباريت هو المصدر الرئيسي للباريوم ، ولهذا السبب تبدأ المنتجات الصناعية لمركبات الباريوم منه. من هذا المعدن ، يتم تصنيع كبريتيد الباريوم (BaS) ، المنتج الذي من خلاله توليف المركبات الأخرى و BaCO 3 يؤدي إلى :
BaS (s) + Na 2 CO 3 (s) => BaCO 3 (s) + Na 2 S (s)
BaS (s) + CO 2 (g) + H 2 O (l) => BaCO 3 (s) + (NH 4 ) 2 S (aq)
الخصائص الفيزيائية والكيميائية
إنه مسحوق ناعم ، أبيض وبلوري. هو عديم الرائحة ، قبيح ووزنه الجزيئي هو 197.89 جم / مول. لها كثافة 4.43 جم / مل وضغط بخار غير موجود.
فقد مؤشرات الانكسار من 1،529 ، 1،676 ، و 1،677. ينبعث المصباح من الضوء عندما يمتص الأشعة فوق البنفسجية: من ضوء أبيض ساطع بألوان زرقاء إلى ضوء أصفر.
إنه غير قابل للذوبان بشدة في الماء (0.02 جم / لتر) وفي الإيثانول. في المحاليل الحمضية من حمض الهيدروكلوريك ، يشكل الملح الذائب لكلوريد الباريوم (BaCl 2 ) ، والذي يفسر قابلية ذوبانه في هذه الوسائط الحمضية. في حالة حمض الكبريتيك ، يترسب كملح غير قابل للذوبان BaSO 4 .
BaCO 3 (s) + 2HCl (aq) => BaCl 2 (aq) + CO 2 (g) + H 2 O (l)
BaCO 3 (s) + H 2 SO 4 (aq) => BaSO 4 (s) + CO 2 (g) + H 2 O (l)
نظرًا لأنها مادة صلبة أيونية ، فهي أيضًا غير قابلة للذوبان في المذيبات غير القطبية. كربونات الباريوم يذوب في 811 درجة مئوية ؛ إذا ارتفعت درجة الحرارة حوالي 1380-1400 درجة مئوية ، فإن السائل المالح يخضع لتحلل كيميائي بدلاً من الغليان. تحدث هذه العملية لجميع كربونات المعادن: MCO 3 (s) => MO (s) + CO 2 (g).
التحلل الحراري
BaCO 3 (s) => BaO (s) + CO 2 (g)
إذا كانت المواد الصلبة الأيونية تتميز بأنها مستقرة للغاية ، فلماذا تتحلل الكربونات؟ هل يغير المعدن M درجة الحرارة التي تتحلل بها المادة الصلبة؟ الأيونات التي تتكون منها كربونات الباريوم هي Ba2 + و CO3 2- ، كلاهما ضخم (أي مع نصف قطر أيوني كبير). CO 3 2- هي المسؤولة عن التحلل:
CO 3 2- (s) => O2- (g) + CO 2 (g)
يرتبط أيون الأكسيد (O2-) بالمعادن ليشكل MO ، وهو أكسيد المعادن. تقوم MO بإنشاء بنية أيونية جديدة حيث ، كقاعدة عامة ، كلما كان حجم أيوناتها أكثر تشابهًا ، كلما كانت البنية الناتجة (شبكة enthalpy) أكثر استقرارًا. يحدث العكس إذا كان للأيونات M + و O2 نصف قطر أيونات غير متساوية للغاية.
إذا كانت شبكة المحتوى الحراري لـ MO كبيرة ، فسيكون تفاعل التحلل مفضلاً بشدة ، مما يتطلب درجات حرارة تسخين منخفضة (نقاط غليان منخفضة).
من ناحية أخرى ، إذا كانت MO تحتوي على شبكة صغيرة من المحتوى الحراري (كما في حالة باو ، حيث يكون لل Ba2 + نصف قطر أيوني أكبر من O2-) يكون التحلل أقل تفضيلًا ويتطلب درجات حرارة أعلى (1380-1400 درجة مئوية). في حالات MgCO 3 و CaCO 3 و SrCO 3 ، تتحلل في درجات حرارة منخفضة.
التركيب الكيميائي
يحتوي ثاني أكسيد الكربون 3 - أنيون على رابطة مزدوجة يتردد صداها بين ثلاث ذرات أكسجين ، اثنتان منها مشحونة سلبًا لجذب الكاتيون Ba +.
في حين أن كلا الأيونيين يمكن اعتبارهما كرات مشحونة ، فإن CO 3 2- له هندسة مستوية مثلثية (مثلث مسطح مرسوم بواسطة ذرات الأكسجين الثلاثة) ، وقد يصبح "وسادة" سلبية لـ Ba2 +.
تتفاعل هذه الأيونات كهربائيا لتشكيل ترتيب بلوري من نوع تقويم العظام ، والروابط التي هي في الغالب الأيونية.
في هذه الحالة ، لماذا لا يكون BaCO 3 قابل للذوبان في الماء؟ يعتمد التفسير ببساطة على حقيقة أن الأيونات مثبتة بشكل أفضل في الشبكة البلورية ، بدلاً من ترطيبها بواسطة طبقات كروية جزيئية من الماء.
من زاوية أخرى ، تجد جزيئات الماء صعوبة في التغلب على عوامل الجذب الكهروستاتيكية القوية بين الأيونيين. ضمن هذه الشبكات البلورية يمكن أن تؤوي الشوائب التي تعطي اللون لبلوراتها البيضاء.
تطبيقات
للوهلة الأولى ، قد لا يعد جزء من BaCO 3 بأي تطبيق عملي في الحياة اليومية ، ولكن إذا نظرت إلى بلورة من المعدن الأبيض البياض كاللبن ، فإن سبب طلبك الاقتصادي يبدأ منطقيًا.
يتم استخدامه لصنع نظارات الباريوم أو كإضافة لتعزيزها. كما أنها تستخدم في صناعة النظارات البصرية.
نظرًا لما تتمتع به من شبكة كبيرة من عدم القدرة على الحركة وعدم قابلية الذوبان ، يتم استخدامها في تصنيع أنواع مختلفة من السبائك والمطاط والصمامات وأغطية الأرضيات والدهانات والسيراميك ومواد التشحيم والبلاستيك والشحوم والأسمنت.
وبالمثل ، يتم استخدامه بمثابة سم للفئران. باختصار ، يستخدم هذا الملح لإنتاج مركبات الباريوم الأخرى ، وبالتالي فهو بمثابة مواد للأجهزة الإلكترونية.
يمكن تصنيع BaCO 3 كجسيمات متناهية الصغر ، معبرًا على نطاقات صغيرة جدًا عن خصائص جديدة مثيرة للاهتمام من البياض. تُستخدم هذه الجسيمات النانوية في تشريب الأسطح المعدنية ، وخاصة المحفزات الكيميائية.
لقد وجد أنه يحسن محفزات الأكسدة ، ويفضل إلى حد ما هجرة جزيئات الأكسجين عبر سطحها.
تعتبر أدوات لتسريع العمليات التي يتم فيها دمج الأكسجين. وأخيرا ، يتم استخدامها لتوليف المواد supramolecular.
المخاطر
يعتبر BaCO 3 سامًا عن طريق الابتلاع ، مما يؤدي إلى ظهور أعراض غير سارة تؤدي إلى الوفاة بسبب فشل الجهاز التنفسي أو السكتة القلبية ؛ لهذا السبب ، لا يوصى بنقلها مع البضائع الصالحة للأكل.
يسبب احمرار العينين والجلد ، بالإضافة إلى السعال والتهاب الحلق. إنه مركب سام ، على الرغم من سهولة معالجته بأيدي عارية إذا تم تجنب ابتلاعه بأي ثمن.
إنها ليست قابلة للاشتعال ، لكن في درجات الحرارة العالية تتحلل بتكوين باو وأول أكسيد الكربون ، والمنتجات السامة والمواد المؤكسدة التي يمكن أن تحرق مواد أخرى.
في الكائن الحي تترسب الباريوم في العظام والأنسجة الأخرى ، لتحل محل الكالسيوم في العديد من العمليات الفسيولوجية. كما أنه يمنع القنوات التي تنتقل عبرها أيونات K + ، مما يمنع انتشارها عبر أغشية الخلايا.
