Proprietăți de carbonat de bariu, structură chimică, utilizări

carbonat de bariu este o sare anorganică a metalului de bariu, penultimă din grupa 2 a mesei periodice și aparține metalelor alcalino-pământoase. Formula sa chimică este BaCO₃ și este disponibilă pe piață sub formă de pulbere albă cristalină.

Cum obții? Metalul de bariu se găsește în minerale, cum ar fi baritul (BaSOl)₄) și whiterita (BaCO₃). Whiterite este asociat cu alte minerale care scad nivelul de puritate din cristalele albe în schimbul colorărilor.

Pentru a genera BaCO₃ pentru utilizarea sintetică este necesar să se elimine impuritățile din gelatină, după cum se indică prin următoarele reacții:

BACO₃(s, impure) + 2NH₄Cl (s) + Q (căldură) => BaCI₂(aq) + 2NH₃(g) + H₂O (l) + CO₂(G)

BaCl₂(aq) + (NH₄)₂CO₃(s) => BaCO₃(s) + 2NH₄Cl (aq)

Baritul, totuși, este principala sursă de bariu, și de aceea producțiile industriale de compuși de bariu pornesc de la acesta. Din acest mineral, se sintetizează sulfura de bariu (BaS), produsul din care sinteza altor compuși și BaCO₃:

BaS (s) + Na₂CO₃(s) => BaCO₃(s) + Na₂S (s)

BaS (s) + CO₂(g) + H₂O (l) => BaCO₃(s) + (NH₄)₂S (aq)

index

• 1 Proprietăți fizice și chimice
  • 1.1 Descompunere termică
• 2 Structura chimică
• 3 Utilizări
• 4 Riscuri
• 5 Referințe

Proprietăți fizice și chimice

Este un solid pulbere, alb și cristalin. Este inodor, inestetic și greutatea sa moleculară este de 197,89 g / mol. Are o densitate de 4,43 g / ml și o presiune de vapori inexistentă.

Are indicii de refracție de 1.529, 1.676 și 1.677. Witerite emite lumină atunci când absoarbe radiațiile ultraviolete: de la o lumină albă strălucitoare, cu tonuri albastre, până la o lumină galbenă.

Este foarte insolubil în apă (0,02 g / l) și în etanol. În soluțiile acide de HCl se formează sarea solubilă a clorurii de bariu (BaCl₂), ceea ce explică solubilitatea în aceste medii acide. În cazul acidului sulfuric, se precipită ca BaSO de sare insolubilă₄.

BACO₃(s) + 2HCI (aq) => BaCI₂(aq) + CO₂(g) + H₂O (l)

BACO₃(s) + H₂SW₄(aq) => BaSO₄(e) + CO₂(g) + H₂O (l)

Deoarece este un solid ionic, este, de asemenea, insolubil în solvenți apolari. Carbonatul de bariu se topește la 811 ° C; Dacă temperatura crește în jurul valorii de 1380-1400 ° C, lichidul sărat suferă o descompunere chimică în loc de fierbere. Acest proces are loc pentru toți carbonații metalici: MCO₃(s) => MO (e) + CO₂(G).

Descompunere termică

BACO₃(s) => BaO (s) + CO₂(G)

Dacă solidele ionice se caracterizează prin a fi foarte stabile, de ce se descompun carbonații? Metalul M modifică temperatura la care se descompune solidul? Ioniunile care alcătuiesc carbonatul de bariu sunt Ba²⁺ și CO₃^2-, atât voluminoase (adică cu raze ionice mari). CO₃^2- Este responsabil pentru descompunere:

CO₃^2-(s) => O^2-(g) + CO₂(G)

Ionul de oxid (O^2-) se leagă de metal pentru a forma MO, oxidul de metal. MO generează o nouă structură ionică în care, ca regulă generală, cu cât dimensiunea ionilor săi este mai asemănătoare, cu atât mai stabilă este structura rezultantă (entalpia rețelei). Opusul se produce în cazul în care se utilizează ionii M⁺ și O^2- Ele au raze foarte inegale de ioni.

Dacă entalpia rețelei pentru MO este mare, reacția de descompunere este favorizată energetic, necesitând temperaturi mai scăzute de încălzire (puncte de fierbere mai mici).

Pe de altă parte, dacă MO are o entalpie mică de rețea (ca în cazul BaO, unde Ba²⁺ are o rază ionică mai mare decât O^2-) descompunerea este mai puțin favorizată și necesită temperaturi mai ridicate (1380-1400ºC). În cazurile de MgCO₃, CaCO₃ și SrCO₃, se descompun la temperaturi mai scăzute.

Structura chimică

Anionul CO₃^2- are o dublă legătură rezonând între trei atomi de oxigen, doi dintre aceștia încărcați negativ pentru a atrage Ba cationul²⁺.

În timp ce ambii ioni pot fi considerați sfere încărcate, CO₃^2- are o geometrie plană trigonală (triunghiul plat tras de cei trei atomi de oxigen), devenind probabil o "pernă" negativă pentru Ba²⁺.

Acești ioni interacționează electrostatic pentru a forma un aranjament cristalin de tip ortorombic, legăturile fiind predominant ionice.

În acest caz, de ce BaCO nu este solubil?₃ în apă? Explicația se bazează pur și simplu pe faptul că ionii sunt mai bine stabilizați în rețeaua cristalină decât hidratat de straturile sferice de apă ale apei.

Din alt unghi, este dificil pentru moleculele de apă să depășească atracțiile electrostatice puternice dintre cei doi ioni. În interiorul acestor laturi cristaline pot adăposti impurități care dau culoare cristalelor lor albe.

aplicații

Pe scurt, o porțiune de BaCO₃ este posibil să nu promiteți nici o aplicație practică în viața de zi cu zi, dar dacă vă uitați la un cristal de minerale albrite, albe ca lapte, motivul pentru cererea dvs. economică începe să aibă sens.

Este folosit pentru a face o sticlă de bariu sau ca aditiv pentru a le întări. Se folosește, de asemenea, la fabricarea de pahare optice.

Datorită rețelei sale entalpiei mari și insolubilitate, este utilizat la fabricarea diferitelor tipuri de aliaje, cauciuc, valve, pardoseli, vopsele, ceramică, lubrifianți, materiale plastice, grăsimi și cimenturi.

De asemenea, este folosit ca o otravă pentru șoareci. Pe scurt, această sare este utilizată pentru a produce și alți compuși de bariu și, astfel, servește ca materiale pentru dispozitivele electronice.

BaCO₃ pot fi sintetizate ca nanoparticule, exprimând la scări foarte mici noi proprietăți interesante ale albritei. Aceste nanoparticule sunt utilizate pentru impregnarea suprafețelor metalice, în special a catalizatorilor chimici.

S-a constatat că îmbunătățirea catalizatorilor de oxidare, și care promovează într-un fel migrarea moleculelor de oxigen pe suprafața sa.

Acestea sunt considerate instrumente de accelerare a proceselor în care sunt încorporate oxigenurile. Și, în sfârșit, sunt obișnuiți să sintetizeze materiale supramoleculare.

riscuri

BaCO₃ Este otrăvitoare prin ingestie, provocând nenumărate simptome neplăcute care duc la moarte de insuficienta respiratorie sau stop cardiac; Din acest motiv, nu se recomandă transportul împreună cu mărfurile comestibile.

Produce roșeață a ochilor și a pielii, precum și tuse și durere în gât. Este, deși ușor de manipulat cu mâinile goale, dacă evitați cu orice preț ingestie compus toxic.

Nu este inflamabil, dar la temperaturi ridicate se descompune formând BaO și CO₂, produse toxice și oxidanți care pot arde alte materiale.

In corpul bariului este depozitat in oase si a altor tesuturi, calciul inlocuind multe procese fiziologice. De asemenea, blochează canalele unde se deplasează Kionii⁺, prevenind difuzia sa prin membranele celulare.

referințe

1. Extract. (2018). Carbonat de bariu. Accesat la data de 24 martie 2018, Extract: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
2. Wikipedia. (2017). Carbonat de bariu. Adus pe 24 martie 2018, de pe Wikipedia: en.wikipedia.org
3. ChemicalBook. (2017). Carbonat de bariu. Adus pe 24 martie 2018, de la ChemicalBook: chemicalbook.com
4. Hong T., S. Brinkman K., Xia C. (2016). Nanoparticulele de carbonat de bariu ca catalizatori sinergici pentru reacția de reducere a oxigenului pe catozi de celule combustibile La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3D. ChemElectroChem 3, 1-10.
5. Robbins Manuel A. (1983). Robbins Colecția de minerale fluorescente. Descrierea mineralelor fluorescente, p-117.
6. Shiver & Atkins. (2008). Chimie anorganică în Structura solidelor simple (ediția a patra, pp. 99-102). Mc Graw Hill.