Baryum Karbonat: Özellikleri, Kimyasal Yapısı, Kullanım Alanları

Baryum karbonat, baryum metalin inorganik bir tuzudur, periyodik tablonun 2. grubunun sondası elementidir ve toprak alkali metallere aittir. Kimyasal formülü BaCO3'tür ve piyasada beyaz kristalimsi bir toz halinde bulunur.

Nasıl aldın? Baryum metali, barit (BaS04) ve beyazit (BaC03) gibi minerallerde bulunur. Whiterite, renk değişimleri karşılığında beyaz kristallerinden saflık seviyelerini çıkaran diğer minerallerle ilişkilidir.

BaCO3'ün sentetik kullanım için üretilmesi için, aşağıdaki reaksiyonlarda belirtildiği gibi beyazlıktaki yabancı maddeleri elimine etmek gerekir:

BaC03 (s, saf olmayan) + 2NH4Cl (s) + Q (ısı) => BaCl2 (sulu) + 2NH3 (g) + H20 (l) + C02 (g)

BaCl2 (sulu) + (NH4) 2C03 (ler) => BaC03 (ler) + 2NH4C1 (sulu)

Bununla birlikte barit, baryumun ana kaynağıdır ve bu nedenle baryum bileşiklerinin endüstriyel üretimleri ondan başlar. Bu mineralden, baryum sülfit (BaS) sentezlenir, diğer bileşiklerin ve BaCO3'ün sentezinin _{yol açtığı ürün} :

BaS (lar) + Na2C03 (ler) => BaC03 (ler) + Na2S (ler)

BaS (lar) + C02 (g) + H20 (l) => BaC03 (s) + (NH4) 2S (sulu)

Fiziksel ve kimyasal özellikler

Tozlu, beyaz ve kristalimsi bir katıdır. Kokusuz, çirkin ve moleküler ağırlığı 197.89 g / mol'dür. 4.43 g / mL yoğunluğa ve mevcut olmayan bir buhar basıncına sahiptir.

1, 529, 1, 676 ve 1, 677 kırılma göstergelerine sahiptir. Forerit, ultraviyole radyasyonu emdiğinde ışık yayar: mavimsi tonlardaki parlak beyaz ışıktan sarı ışığa.

Suda (0.02 g / L) ve etanolde çözünmez. HCI asidik çözeltilerinde, bu asidik ortamdaki çözünürlüğünü açıklayan baryum klorürün (BaCl2) çözünür tuzunu oluşturur. Sülfürik asit durumunda, çözünmeyen tuz BaS04 olarak çöker.

BaC03 (s) + 2HCl (sulu) => BaCl2 (sulu) + C02 (g) + H20 (1)

BaCO3 (s) + H2S04 (aq) => BaS04 (s) + C02 (g) + H20 (l)

İyonik bir katı olduğu için apolar çözücülerde de çözünmez. Baryum karbonat 811 ºC'de erir; Eğer sıcaklık 1380-1400 ºC civarında artarsa, tuzlu sıvı kaynatmak yerine kimyasal bozunmaya uğrar. Bu işlem tüm metal karbonatlar için gerçekleşir: MCO3 (s) => MO (s) + C02 (g).

Termal ayrışma

BaCO ₃ (s) => BaO (s) + C02 (g)

İyonik katılar çok kararlı olmalarıyla karakterize edilirse, karbonatlar neden ayrışır? Metal M, katı maddenin parçalandığı sıcaklığı değiştirir mi? Baryum karbonatı oluşturan iyonlar her ikisi de hacimli (yani büyük iyonik yarıçaplara sahip olan) Ba2 + ve CO3 2- 'dır. CO3 2- ayrışmadan sorumludur:

C02- 2- (s) => 02- (g) + C02 (g)

Oksit iyon (O2-) metale bağlanır ve metal oksit olan MO'yı oluşturur. MO, genel bir kural olarak, iyonlarının boyutuna ne kadar benzer olursa, sonuçtaki yapı o kadar stabildir (ağ entalpi) olan yeni bir iyonik yapı oluşturur. M + ve O2 iyonları çok eşit olmayan iyon yarıçaplarına sahipse bunun tersi oluşur.

MO için ağ entalpi büyükse, ayrışma reaksiyonu daha düşük ısıtma sıcaklıkları (daha düşük kaynama noktaları) gerektiren enerjik olarak tercih edilir.

Öte yandan, MO küçük bir ağ entalpi içeriyorsa (BaO durumunda olduğu gibi, Ba2 + 'nın O2'den daha büyük bir iyon yarıçapına sahip olması durumunda) ayrışma daha az tercih edilir ve daha yüksek sıcaklıklar gerektirir (1380-1400ºC). MgC03, CaC03 ve SrC03 durumlarında, düşük sıcaklıklarda ayrışırlar.

Kimyasal yapısı

CO23 anyonunun, üç oksijen atomu arasında rezonans yapan, bunlardan ikisinin Ba2 + katyonunu çekmek için negatif yüklü bir çift bağı vardır.

Her iki iyon da yüklü küreler olarak görünse de, CO3 2- trigonal düzlem geometrisine (üç oksijen atomu tarafından çizilen düz üçgen) sahiptir ve muhtemelen Ba2 + için negatif "yastık" olur.

Bu iyonlar elektrostatik olarak etkileşime girerek ortombik tipin kristalimsi bir düzenlemesini oluşturur, bağlar ağırlıklı olarak iyoniktir.

Bu durumda, BaCO3 neden suda çözünür değil? Bu açıklama basitçe iyonların kristal kafes içinde, moleküler küresel su katmanları ile hidrate edilmekten daha iyi stabilize edildiği gerçeğine dayanmaktadır.

Başka bir açıdan, su molekülleri iki iyon arasındaki güçlü elektrostatik çekimin üstesinden gelmeyi zor buluyor. Bu kristalli ağlar içinde beyaz kristallerine renk veren safsızlıkları barındırabilirler.

uygulamaları

İlk bakışta, BaCO _3'ün bir kısmı günlük yaşamda pratik bir uygulama vaat etmeyebilir, ancak süt olarak beyaz olan beyaz bir mineral kristaline bakarsanız, ekonomik talebinizin nedeni anlaşılmaya başlar.

Baryum bardakları yapmak veya onları güçlendirmek için katkı maddesi olarak kullanılır. Ayrıca optik camların imalatında da kullanılır.

Büyük ağ ve çözünmezlik entaliti nedeniyle, farklı tipte alaşımların, lastiklerin, vanaların, yer kaplamalarının, boyaların, seramiklerin, yağlayıcıların, plastiklerin, greslerin ve çimentoların imalatında kullanılır.

Aynı şekilde, fareler için bir zehir olarak kullanılır. Kısacası, bu tuz diğer baryum bileşiklerini üretmek için kullanılır ve bu nedenle elektronik cihazlar için malzeme görevi görür.

BaCO ₃ nanoparçacık olarak sentezlenebilir, çok küçük ölçeklerde beyazitenin yeni ilginç özelliklerini ifade eder. Bu nanopartiküller, metal yüzeylerin, özellikle de kimyasal katalizörlerin emprenye edilmesinde kullanılır.

Oksidasyon katalizörlerini iyileştirdiği ve bir dereceye kadar oksijen moleküllerinin yüzeylerinden geçişini desteklediği bulunmuştur.

Oksijenlerin katıldığı süreçleri hızlandıran araçlar olarak kabul edilirler. Ve son olarak, supramoleküler malzemeleri sentezlemek için kullanılırlar.

riskler

BaCO ₃, yutulması halinde zehirlidir ve solunum yetmezliği veya kalp durması nedeniyle ölüme neden olan rahatsız edici semptomların sonsuzluğuna neden olur; Bu nedenle, yenilebilir ürünler ile birlikte taşınması önerilmez.

Öksürük ve boğaz ağrısına ek olarak gözler ve ciltte kızarıklığa neden olur. Zehirli bir bileşiktir, ancak tüketilmesi ne pahasına olursa olsun, çıplak elle kolayca manipüle edilse de.

Yanıcı değildir, ancak yüksek sıcaklıklarda BaO ve CO2, diğer malzemeleri yakabilecek toksik ürünler ve oksidanlar oluşturur.

Organizmada, baryum birçok fizyolojik süreçte kalsiyum takviyesi yaparak kemiklerde ve diğer dokularda biriktirilir. Ayrıca, K + iyonlarının içinden geçtiği kanalları hücre zarlarında difüzyonlarını engelleyerek engeller.