Барій Властивості отримання поширення

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Реферат
Барій
2005
Зміст
Історична довідка ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .3
Поширеність у природі ... ... ... ... ... ... ... .... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 3
Отримання металевого барію ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... ... ... ... ... ... .4
Електроліз хлориду барію ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 5
Хімічні та фізичні властивості ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... 5
Застосування ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .6
З'єднання (загальні властивості) ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 6
Неорганічні сполуки ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 6

Історична довідка
Важкий шпат, BaSO4, був першим відомим з'єднанням пан. Його відкрив на початку XVII ст. італійський алхімік Касціароло. Він же встановив, що цей мінерал після сильного нагрівання з вугіллям світиться в темряві червоним світлом і дав йому назву «ляпіс Соларіс» (сонячний камінь).
Окис барію ВаО відкрив у 1774 р. Шеєле. Він назвав її «важкої землею». У 1797, прожарюючи нітрат барію, Вокелен отримав: окис барію. Карбонат барію був відкритий в 1783 в Шотландії, і названий «вітеріту».
Металевий барій вперше отримав Деві в 1808 Назва, «барій» походить від слова «баріс» (важкий).
Поширеність у природі
У природі барій зустрічається у вигляді сполук (сульфатів, карбонатів, силікатів, алюмосилікатів і т.д.) в різних мінералах. Зміст барію в земній корі 0,05 вагу. % - Більше, ніж вміст стронцію. Нижче перераховані найважливіші мінерали барію:
Барит (перська шпат), BaSO4, містить 65,7 Ва0, зустрічається у вигляді гранул або безбарвних прозорих трубчастих кристалів (іноді забарвлених домішками в жовтий, коричневий, червоний, сірий, блакитний, зелений або чорний колір) з щільністю 4,3-4 , 7 г / см 3 та твердістю 3-3,5 за шкалою Mooca. Поклади бариту є в Росії, США, Франції, Румунії та інших країнах. У природі зустрічаються різновиди бариту, які містять сульфат стронцію (барітоцелестін), сульфат свинцю і радію.
Барит застосовують в хімічній промисловості для одержання солей барію, що використовуються в піротехніці, виробництві фарб і лаків, паперової промисловості, для приготування фотопаперу, цементування пухких порід під час буріння нафтових свердловин, захисного облицювання стін рентгенівських камер.
Вітерит, ВаСОз, містить 77,7% Ва0. Зустрічається в невеликих кількостях в Росії, Англії, Японії, США. Це біла маса з сіруватим або жовтим відтінком; твердість 3-3,5 за шкалою Mooca, щільність 4,25-4,35 г / см ". Деякі різновиди вітеріту містять карбонат кальцію або карбонат стронцію (ВаСО3 * СаСО3, ВаСО3 * SrСО3) .
Гіалофан (барієвий польовий шпат) K2Ba [AI2Si4O12], зустрічається у вигляді прозорих безбарвних (або забарвлених домішками в жовтий, блакитний, червоний кольори) моноклінних кристалів з щільністю 2,6-2,82 г1смР.
Відомі також інші мінерали барію: барієвий брюстеріг SrBa [Al2Si6O16 (OH) 2] * 3 H20, барієвий апатит [Ba10 (PO4) 6] Cl2, барієва селітра Ba (NO 3) 2
З'єднання барію знайдені в багатьох силікатних і вапнякових породах, підземних і морських, водах, на сонце.
Отримання металевого барію
Металевий барій отримують металотермічним відновленням оксиду або хлориду барію, термічним розкладанням гідриду і нітриду барію чи Ba (NH .3) e, електролізом розплавленого хлориду барію (сумішей BaCl2 і NaCI, BaCI2 і BaF2) або насиченого розчину BaCI2 * ​​H2O на ртутному катоді. Щоб уникнути контактів з повітрям всі ці процеси ведуть у вакуумі або захисній атмосфері. У процесі промислової переробки бариту або вітеріту отримують хлорид або окис барію, з яких металотермічним відновленням виробляють технічний барій (див. схему).
У промисловості металевий барій отримують термічним відновленням окису барію порошком металевого алюмінію (надлишок) при температурі 1200-1250 °. Процес йде у вакуумі (0,1 мм рт. Ст.).
ЗВаО + 2А1 = зва + Аl2О3 - 25 ккал
Відновлення проводиться в кварцових або герметичних порцелянових капсулах. Після видалення повітря струмом водню в них створюється вакуум, потім окис барію і порошок алюмінію протягом 2-3 год нагрівають при температурі 1250 °. Після закінчення відновлення нагрівання припиняють. Після охолодження перед розбиранням установки в неї подають сухе повітря.
Силікотермічним відновлення окису барію проводиться у вакуумі в сталевій трубці (температура 1200 °):
ЗВаО + Si = 2Ва + ВаSiO3 - 37 ккал
У процесі магнійтерміческого відновлення окису барію у вакуумі виходить металевий барій. У цьому випадку утворюється проміжний окисел Ba2O:
2ВаО + Mg = Ba2O + Mg0 Вa2О = ВаО + Ва
При цінкотерміческом відновлення окису барію у вакуумі утворюється сплав цинку і барію. Металотермічним відновлення хлориду барію натрієм, калієм або металевим цинком у вакуумі призводить до утворення сплавів барію з натрієм, барію з калієм і барію з цинком. Якщо відновлення хлориду барію йде при нагріванні з карбідом кальцію CaC2, утворюється сплав барію і кальцію.
Термічне розкладання гідриду і Ва (NH3) 6
Термічна вакуумна дисоціація гідриду барію (900-1000 °), нітриду Ва3N2 (160-180 °) і Ва (NH3) 6 (кімнатна температура) супроводжується утворенням металевого барію.

Електроліз хлориду барію
При електролізі розплавленого хлориду барію (або розплавленої суміші BaCl2 - NaCI, BaCl2 - BaF2) з розплавленим свинцевим або олов'яним катодом утворюються сплави барію зі свинцем або оловом. Під час електролізу насиченого розчину хлориду барію на ртутному катоді утворюється амальгама барію.
Електролітичний метод внаслідок трудомісткості практично не використовується у промисловості.
ОЧИЩЕННЯ
Сирий металевий барій очищають перегонкою у вакуумі (1-1,5 мм рт. Ст., Температура 800 °) в апаратурі, подібної застосовується для очищення магнію.
Хімічні та фізичні властивості
Барій - білий сріблястий метал з об'ємно-центрованої кубічної гратами (модифікація?-Ва стійка нижче 375 °, модифікація?-Ва - від 375 до 710 °). Щільність барію 3,74 г1см 3, твердість 3 по шкалі Мооса (твердіше свинцю). Ковкий метал.
При забрудненні ртуттю стає крихким. Т. пл. 710 °, т. кип. 1696 °. Солі барію забарвлюють полум'я газового пальника в жовто-зелений колір.
Найважливіший радіоактивний ізотоп барію - (? - І?-Активний 140 Ва - утворюється при розпаді урану, торію і плутонію; період напіврозпаду 13,4 дня. 140 Ва витягають хроматографічно із суміші продуктів розпаду. Розпад ізотопу 140 Ва супроводжується виділенням радіоактивного 140 La .
При опроміненні цезію дейтронами утворюється ядерний ізотоп 133 Ва з періодом напіврозпаду 1,77 днів. Зі свинцем, нікелем, сурмою, оловом і залізом барій утворює сплави.
Барій хімічно активніше кальцію та стронцію. Металевий барій зберігають у герметичних посудинах під петролейним ефіром або парафіновим маслом. На повітрі металевий барій втрачає блиск, покривається коричнево-жовтої, а потім сірої плівкою окису і нітриду:
Ва + 1 / 20 2 = Ва0 + 133,1 ккал.
Зва + N2 = Ba3N2 + 89,9 ккал
Під дією галогенів металевий барій утворює безводні галогеніди ВаХ2 (X == F?, С1?, Вг?, I?). Металевий барій розкладає воду:
Ва + 2Н2О = Ва (ОН) 2 + 112 + 92,5 ккал
Розчинення металевого барію в рідкому аміаку (-40 ") супроводжується утворенням аміакати Ba (NH3) 6 - При звичайній температурі барій реагує з двоокисом вуглецю:
5Ва + 2 C02 = ВаС2 + 4Bа0
Металевий барій - сильний відновник. З його допомогою при відновленні хлориду америцію (1 100 °) і фториду кюрію (1300 °) були отримані елементи америцій (N 95) та кюрій (N 96). При високій температурі барій відновлює закис вуглецю, а виділяється вільний вуглець реагує з барієм з утворенням карбіду ВаС2.
Наведена нижче схема ілюструє хімічну активність барію.
Розчинні солі барію надзвичайно отруйні. Введений внутрішньовенно хлорид барію миттєво викликає смерть. Карбонат і сульфіт барію отруйні, так як вони розчиняються в соляній кислоті, яка міститься в шлунковому соку.

Застосування

Металевий барій застосовується для металотермічним відновлення америцію і кюрію, в антифрикційних сплавах на основі свинцю, а також у вакуумній техніці. Сплави свинець - барій витісняють поліграфічні сплави свинець - сурма.

З'єднання (загальні властивості)
Відомі численні сполуки, в яких барій присутня у вигляді двовалентного катіона. Іон Ва 2 + безбарвний, має стійку восьміелектронную конфігурацію. Радіус іона 1,34 А. Він володіє відносно великим обсягом і слабо вираженою тенденцією до поляризації, тому не утворює стійких комплексних сполук. Гидроокись Ba (OH) g є серйозна причина.
Неорганічні сполуки
Гідрид барію, Ван 2, отримують нагріванням металевого барію, сплавів кадмій - барій, ртуть - барій або окису барію в атмосфері водню:
Ва + Н 2 = Ван 2 + 55 ккал Ва0 + 2Н 2 = BaH 2 + Н 2 О
BaH 2 - сірувато-білі кристали з щільністю 4,21 г / см 3. Вище 675 ° вони піддаються термічній дисоціації. Гідрид барію розкладає воду і взаємодіє з азотом, соляною кислотою і аміаком:
Гідрид барію застосовують як каталізатор реакцій гідрогенізації.
Окис барію, ВаО, отримують безпосереднім синтезом з елементів. Крім того, використовують термічний розклад гідроокису, перекису, карбонату або нітрату барію. Застосовують також прожарювання суміші карбонату барію з вугіллям, сульфату барію з односерністим залізом або нагрівання сульфіду барію з окисом магнію і водою:
ВаО представляє собою кубічні (решітка типу NaCI) або гексагональні безбарвні кристали (або білий аморфний порошок), дуже гігроскопічні, з щільністю 5,72 г / см 3 (для кубічної модифікації) та 5,32 г / см 3 (для гексагональної) і твердістю 3,3 за шкалою Mooca; т. пл. 1923 °, т. кип. 2000 °. Ва0 люмінісцує під дією ультрафіолетових променів і мерехтливе в рентгенівських променях.
Розчиняючись у воді, окис барію дає гідроокис барію Ba (OH) 2. На відміну від оксидів кальцію та стронцію окис барію при температурі 500 ° в помітних кількостях поглинає двоокис вуглецю. На холоду окис барію взаємодіє з хлором, а при нагріванні - з киснем, сіркою, азотом, вуглецем, двоокисом сірки, сірковуглецем, двоокисом кремнію, двоокисом свинцю, оксидом заліза, хрому, а також з солями амонію:
При нагріванні окис барію відновлюється магнієм, цинком, алюмінієм, кремнієм і ціанідами лужних металів.
Окис барію застосовують для виготовлення скла, емалей і термо 'каталізаторів. У результаті заміщення в цементі окису кальцію окисом барію отримують цементи з винятковою стійкістю по відношенню до води, що містить сульфат-іони.
Перекис барію, ВаО 2, отримують, сильно прожарюючи гідроокис, нітрат або карбонат барію в струмі повітря в присутності слідів води. Інші способи отримання: безпосередній синтез з елементів при нагріванні, прожарювання окису барію з окисом міді, нагрівання окису барію з хлоратом калію, нагрівання окису барію до 350 °, дегідратація кристалогідрату
BaO 2 * 8 H 2 O при 120 °:
Ва + 0 2 = Ва0 2 + 145,7 ккал Ba0 + Сіо = Ва0 2 + З u
Ba0 +1 / 2 0 2 = Ва0 2 + 12,1 ккал 3ВаО + К clO 3 = ЗВа0 2 + КСl
Ba 0 2 являє собою білий порошок парамагнітний з щільністю 4,96 г1см 3 і т. пл. 450 °. Він розкладається до Ba0 (600 °) або до кисню (795 °), стійкий при звичайній температурі (може зберігатися роками), погано розчиняється у воді, спирті і ефірі, розчиняється в розбавлених кислотах:
Термічне розкладання перекису барію прискорюють оксиди - СЕО, Cr 2 O 3,
Fe 2 O 3 та Cu 0.
Відомі кристалогідрати BaO 2 * 8 H 2 O і BaO 2 H 2 O. Октагід-рат Ba0 2 • H 2 O отримують дією перекису водню на баритові поду в слабколужних розчинах, а також обробкою на холоду розчину хлориду плі гідроокису барію перекисом натрію:
Ва (ОН) 2 + H 2 O 2 + 6 H 2 O = Ва0 2 * 8Н 2 О
BaO 2 * 8 H 2 O виділяється у вигляді безбарвних гексагональних кристалів, важко розчинних у воді, спирті, ефірі. Нагріте з перекисом водню це з'єднання перетворюється на жовте речовина - надперекнсь барію ВаО.
Перекис барію реагує при нагріванні з водородол1, сіркою, вуглецем, аміаком, солями амонію, феррицианида калію і т. д.
З концентрованою соляною кислотою перекис барію реагує, виділяючи хлор:
ВаO 2 + 4НС1 конц. = BaCl 2 + Cl 2 + 2 H 2 O
Перекис барію відновлює солі благородних металів (які мають малої хімічної активністю) до відповідного металу. Перекис барію застосовують для отримання перекису водню, в запальних бомбах, а також в якості каталізатора крекінг-процесу.
Ba O 2 • H 2 O 2 є жовті моноклінні мікрокристали, стійкі при 0 °, важко розчинні у звичайних розчинниках.
Гидроокись барію, Ва (ОН) 2, отримують дією води на металевий барій або ВаО. Використовують також обробку розчинів солей барію (особливо нітрату) лугами. У промисловості застосовують дію перегрітої пари на сульфід барію. З цією ж метою можна нагріти до 175 "(під тиском) метасплікат барію BaSiOs з розчином NaOH. Описано метод, заснований на відновленні перекису барію при 550 °:
Ba (OH) 2 - білий порошок з щільністю 4,495 г / см 3 і т. пл. 408 °. У катодних променях гідроокис барію фосфоресцирующей жовто-оранжевим кольором. Розчиняється у воді, важко розчинна в ацетоні і метплацетате.
При розчиненні Ва (ОН) 2 у воді виходить безбарвний розчин із сильно лужною реакцією - баритові вода, яка в присутності двоокису вуглецю швидко покривається поверхневою плівкою карбонату барію.
Відомі кристалогідрати Ва (ОН) 2 * 8Н 2 О, Ва (ОН) 2 * 7 H 2 O, Ва (ОН) • 2Н 2 O і Ва (ОН) 2 * H 2 O. Кристалогідрат Ва (ОН) 2 * 8 H 2 O виділяється у вигляді безбарвних моноклінних призм з щільністю 2,18 г / см 3 і т. пл. 78 °. При нагріванні до 650 ° в струмі повітря кристалогідрат перетворюється на окис або перекис барію.
Пропущення хлору через баритові воду супроводжується утворенням хлориду, хлората і дуже незначних кількостей гінохлоріта барію:
6Ва (ОН) 2 + 6 CL 2 = 5 BaCl 2 + Ва (ClO 3) 2 + 6H 2 О
Баритові вода реагує при 100 ° з сірковуглецем:
2Ва (ОН) 2 + CS 2 = ВАЛТ 3 + Ba (HS) 2 + H 2 O
Металевий алюміній взаємодіє з баритової водою з утворенням гідроксоалюмінат барію і водню:
2А l + Ва (ОН) 2 + 10 H 2 O = Ba [Al (OH) 4 (H 2 O) 2] 2 +3 H 2
Вище 1000 ° гідроокис барію піддається термічній дисоціації:
Ва (ОН) 2 → ВаО + Н 2 O
Баритові вода Ва (ОН) 2 застосовується в якості дуже чутливого хімічного реактиву на двоокис вуглецю.
Фторид барію, BaF 2, отримують безпосереднім синтезом з елементів, дією фтористого водню на окис, гідроокис, карбонат або хлорид барію, обробкою баритової води фтористо-водневої кислотою, обробкою нітрату або хлориду барію фторидом натрію або калію, а також сплавленной хлориду магнію з фторидом кальцію або магнію в атмосфері CO 2 і термічним розкладанням гексафторосіліката барію в атмосфері інертного газу:
Безбарвні кубічні кристали BaF 2 мають грати типу CaF 2 з відстанню між центром іона Ва 2 + та іона F ֿ 2,68 А. Щільність 4,83 г / см 3, т.пл. 1280 °, т. кип. 2137 °. Кристали мало розчиняються у воді (1,63 г / л при 18 °), розчиняються в фторістоводо-рідний, соляної та азотної кислотах. Застосовуються для виготовлення емалей і оптичних стекол. Температура плавлення суміші BaF 2 * LiF 850 ​​°, а суміші BaF 2 * BaCl лютого 1010 °.
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Хімія | Реферат
29.3кб. | скачати


Схожі роботи:
Барій - властивості історія відкриття
Барій властивості історія відкриття
Властивості і отримання сірки
Отримання і властивості малахіту
Властивості і отримання цинку
Властивості і отримання хлориду кальцію
Карбонові кислоти - властивості отримання і похідні
Карбонові кислоти властивості отримання і похідні
Похідні ізоксаноли отримання властивості та застосування
© Усі права захищені
написати до нас