Barium Carbonate: Tính chất, Cấu trúc hóa học, Công dụng
Barium carbonate là một muối vô cơ của kim loại bari, nguyên tố áp chót của nhóm 2 của bảng tuần hoàn và thuộc về kim loại kiềm thổ. Công thức hóa học của nó là BaCO 3 và có sẵn trên thị trường dưới dạng bột tinh thể màu trắng.
Làm thế nào để bạn có được nó? Kim loại bari được tìm thấy trong các khoáng chất, như barit (BaSO 4 ) và whiterite (BaCO 3 ). Whiterite được liên kết với các khoáng chất khác trừ đi mức độ tinh khiết từ các tinh thể trắng của chúng để đổi lấy màu sắc.
Để tạo BaCO 3 cho sử dụng tổng hợp, cần phải loại bỏ tạp chất từ chất trắng, như được chỉ ra bởi các phản ứng sau:
BaCO 3 (s, không tinh khiết) + 2NH 4 Cl (s) + Q (nhiệt) => 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)
Tuy nhiên, barit là nguồn chính của bari và đó là lý do tại sao các sản phẩm công nghiệp của các hợp chất bari bắt đầu từ nó. Từ khoáng chất này, barium sulphide (BaS) được tổng hợp, sản phẩm từ đó tổng hợp các hợp chất khác và BaCO 3 dẫn đến :
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)
Tính chất hóa lý
Nó là một chất rắn, màu trắng và tinh thể rắn. Nó không mùi, khó coi và trọng lượng phân tử của nó là 197, 89 g / mol. Nó có mật độ 4, 43 g / mL và áp suất hơi không tồn tại.
Nó có các chỉ số khúc xạ là 1.529, 1.676 và 1.677. Héo phát ra ánh sáng khi nó hấp thụ bức xạ cực tím: từ ánh sáng trắng sáng với tông màu hơi xanh, đến ánh sáng vàng.
Nó không hòa tan cao trong nước (0, 02 g / L) và trong ethanol. Trong các dung dịch axit HCl tạo thành muối hòa tan của bari clorua (BaCl 2 ), điều này giải thích khả năng hòa tan của nó trong các môi trường axit này. Trong trường hợp axit sunfuric, nó kết tủa dưới dạng muối không tan 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)
Vì nó là một chất rắn ion, nó cũng không hòa tan trong dung môi phân cực. Barium carbonate nóng chảy ở 811 ºC; nếu nhiệt độ tăng khoảng 1380-1400 ºC, chất lỏng mặn trải qua quá trình phân hủy hóa học thay vì sôi. Quá trình này xảy ra đối với tất cả các cacbonat kim loại: MCO 3 (s) => MO (s) + CO 2 (g).
Phân hủy nhiệt
BaCO 3 (s) => BaO (s) + CO 2 (g)
Nếu chất rắn ion được đặc trưng bởi rất ổn định, tại sao các cacbonat bị phân hủy? Kim loại M có làm thay đổi nhiệt độ mà chất rắn bị phân hủy không? Các ion tạo nên bari carbonate là Ba2 + và CO3 2-, cả hai đều cồng kềnh (nghĩa là có bán kính ion lớn). CO 3 2- chịu trách nhiệm phân hủy:
CO 3 2- (s) => O2- (g) + CO 2 (g)
Ion oxit (O2-) liên kết với kim loại để tạo thành MO, oxit kim loại. MO tạo ra cấu trúc ion mới, theo nguyên tắc chung, kích thước của các ion của nó càng giống nhau, cấu trúc kết quả (entanpy mạng) càng ổn định. Điều ngược lại xảy ra nếu các ion M + và O2- có bán kính ion rất không đồng đều.
Nếu entanpy mạng cho MO lớn, phản ứng phân hủy được ưu tiên về mặt năng lượng, đòi hỏi nhiệt độ nung thấp hơn (điểm sôi thấp hơn).
Mặt khác, nếu MO có entanpy mạng nhỏ (như trong trường hợp của BaO, trong đó Ba2 + có bán kính ion lớn hơn so với phân hủy O2-) thì ít được ưa chuộng hơn và cần nhiệt độ cao hơn (1380-1400 CC). Trong các trường hợp của MgCO 3, CaCO 3 và SrCO 3, chúng bị phân hủy ở nhiệt độ thấp hơn.
Cấu trúc hóa học
Anion CO 3 2- có liên kết đôi cộng hưởng giữa ba nguyên tử oxy, hai trong số đó tích điện âm để thu hút cation Ba 2+.
Trong khi cả hai ion có thể được coi là các quả cầu tích điện, CO 3 2- có dạng hình học mặt phẳng lượng giác (tam giác phẳng được vẽ bởi ba nguyên tử oxy), có thể trở thành "gối" âm cho Ba2 +.
Các ion này tương tác tĩnh điện để tạo thành một sự sắp xếp tinh thể của loại trực giao, các liên kết chủ yếu là ion.
Trong trường hợp đó, tại sao BaCO 3 không tan trong nước? Lời giải thích đơn giản dựa trên thực tế là các ion được ổn định tốt hơn trong mạng tinh thể, hơn là ngậm nước bởi các lớp hình cầu phân tử của nước.
Từ một góc độ khác, các phân tử nước khó có thể vượt qua các điểm hấp dẫn tĩnh điện mạnh giữa hai ion. Trong các mạng tinh thể này, chúng có thể chứa các tạp chất tạo màu cho tinh thể trắng của chúng.
Công dụng
Thoạt nhìn, một phần BaCO 3 có thể không hứa hẹn bất kỳ ứng dụng thực tế nào trong cuộc sống hàng ngày, nhưng nếu bạn nhìn vào một tinh thể khoáng chất trắng, trắng như sữa, lý do cho nhu cầu kinh tế của bạn bắt đầu có ý nghĩa.
Nó được sử dụng để làm kính barium hoặc như một chất phụ gia để tăng cường chúng. Nó cũng được sử dụng trong sản xuất kính quang học.
Do tính hấp dẫn lớn của mạng và không hòa tan, nó được sử dụng trong sản xuất các loại hợp kim, cao su, van, trải sàn, sơn, gốm sứ, chất bôi trơn, nhựa, mỡ và xi măng.
Tương tự như vậy, nó được sử dụng như một chất độc cho chuột. Nói tóm lại, muối này được sử dụng để sản xuất các hợp chất bari khác, và do đó dùng làm nguyên liệu cho các thiết bị điện tử.
BaCO 3 có thể được tổng hợp dưới dạng hạt nano, biểu hiện ở quy mô rất nhỏ tính chất mới thú vị của whiterite. Những hạt nano này được sử dụng để tẩm bề mặt kim loại, đặc biệt là chất xúc tác hóa học.
Nó đã được tìm thấy để cải thiện các chất xúc tác oxy hóa, và ở một mức độ nào đó ủng hộ sự di chuyển của các phân tử oxy qua bề mặt của chúng.
Chúng được coi là công cụ để tăng tốc các quá trình trong đó oxygens được kết hợp. Và cuối cùng, chúng được sử dụng để tổng hợp vật liệu siêu phân tử.
Rủi ro
BaCO 3 gây độc bằng cách uống, gây ra vô số các triệu chứng khó chịu dẫn đến tử vong do suy hô hấp hoặc ngừng tim; Vì lý do này, không nên vận chuyển cùng với hàng ăn được.
Nó gây đỏ mắt và da, ngoài ra còn bị ho và đau họng. Nó là một hợp chất độc hại, mặc dù dễ dàng thao tác bằng tay trần nếu tránh được việc ăn phải bằng mọi giá.
Nó không dễ cháy, nhưng ở nhiệt độ cao, nó phân hủy tạo thành BaO và CO 2, các sản phẩm độc hại và chất oxy hóa có thể đốt cháy các vật liệu khác.
Trong sinh vật, bari được lắng đọng trong xương và các mô khác, thay thế canxi trong nhiều quá trình sinh lý. Nó cũng chặn các kênh mà các ion K + di chuyển, ngăn chặn sự khuếch tán của chúng qua màng tế bào.
