Оксид бария с углеродом и хлором

Ключевые слова: барий, нахождение в природе бария, применение бария, физические и химические свойства бария, соединения бария: оксид бария, гидроксид бария, пероксид бария, карбонат бария, нитрат бария, галогениды бария, хлорид бария, бромид бария, сульфат бария, токсикология бария.

Барий(Ba) находится в главной подгруппе II группы периодической системы элементов Д. И. Менделеева. Порядковый номер этого элемента 56, атомная масса 137,36. Металлический барий — мягкий металл серебристого цвета, быстро разрушающийся на воздухе, кристаллизующийся в кубической гранецентрированной системе. Металлический барий впервые получил Дэви в 1808 г., затем — А. Гунтц в 1901 г.путем восстановления оксида бария металлическим алюминием.

Природный барий состоит из смеси семи стабильных изотопов: 130 Ва, 132 Ва, 134 Ва, 135 Ва, 136 Ва, 137 Ва, 138 Ва. Наиболее распространенным является изотоп 138 Ва (71,66%) .Известно также 15 радиоактивных изотопов бария и четыре изомера. Изотопы 131 Ва и 133 Ва получают при облучении бария в ядерном реакторе. Изотопы с атомной массой от 138 до 145 являются продуктами деления урана. Изотоп 138 Ва с периодом полураспада 1,77 дней получают, облучая церий тяжелым изотопом водорода дейтерием.Самый важный изотоп бария — 140 Ва. Он образуется при распаде урана, тория, плутония; выход составляет 6,35%, период полураспада 13,4 дня. 140 Ва хроматографически извлекают из смеси продуктов распада.

НАХОЖДЕНИЕ В ПРИРОДЕ БАРИЯ

Барий—довольно распространенный элемент. Содержание его в земной коре составляет 5 • 10 -2 вес.%. В космосе приходится 3,68 атома бария на 106 атомов кремния.В природе барий в основном встречается в виде различных минералов. Минералы бария (тяжелый шпат, оксид бария, сульфат бария) были известны начиная с XVII в.

Барит BaSО₄ (тяжелый шпат, персидский шпат) содержит

65% ВаО. Барит встречается в природе в виде гранул, бесцветных трубчатых кристаллов; примеси окрашивают его в желтый, коричневый, красный, голубой, зеленый или черный цвет. Барит может содержать также сульфат стронция (баритоцелестин), сульфаты свинца и радия.

Витерит ВаСОз (

78% ВаО) — минерал с серым или желтым оттенком, встречается в небольших количествах в России, Англии, Японии, США. Витерит может содержать карбонат кальция или стронция.

Цельзиан Ba[Al₂Si₂О₃] (бариевый полевой шпат) встречается редко (в Швеции, России, Англии), представляет собой бесцветные моноклинные призмы, может быть окрашен в красный и черный цвета оксидами железа и марганца.

Гиалофан K₂Ba[Al₂Si₄О₁₂] (бариевый полевой шпат) — бесцветные, прозрачные кристаллы (примеси окрашивают его в. желтый, голубой или красный цвет), встречается в России, Швеции, Швейцарии, Франции.

Известны также следующие минералы бария:

ПРИМЕНЕНИЕ БАРИЯ

Промышленный метод получения металлического бария основан на алюмотермическом восстановлении бария в вакууме при 1200—- 1250° С.Сырой металлический барий очищают перегонкой в вакууме при температуре 800° С и давлении 1—1,5 мм рт. ст. в специальной аппаратуре. Электролиз расплавленных солей бария ввиду высокой растворимости бария в расплавленных хлоридах применяется только для получения сплавов бария с тяжелыми металлами.

Барий находит применение при металлотермическом восстановлении америция и кюрия. Излучения изотопов 138 Ва и 137 Ва используют в качестве стандартов в гамма-спектрометрии. Радиоактивные изотопы бария применяются для изучения перемещений прибрежных песков, исследования катодных потерь в электровакуумных лампах и процессов катализа.

Сплавы бария с алюминием и магнием используют в технике глубокого вакуума в качестве поглотителей газов (геттеров). Барий входит также в антифрикционные сплавы на свинцовой основе и применяется в качестве присадок к никелю для цементирования рыхлых пород при бурении нефтяных скважин. Он является составной частью типографских сплавов и используется в радиотехнике.

Оксид, пероксид и гидроксид бария находят применение для получения перекиси водорода и в пиротехнике для приготовления воспламенительных составов. Сульфид бария служит сырьем для получения солей бария, фторид бария применяется в производстве эмалей, при рафинировании алюминия. Перхлорат бария — хороший осушитель. Титанат бария, благодаря простому способу приготовления, нашел применение в качестве сегнетоэлектрика. Цирконат бария — огнеупорный материал, используется в керамической промышленности. Ацетат бария находит применение в качестве протравы при крашении шерсти и в ситцепечатании. Окрашенные соединения бария (хромат, манганат) являются хорошими пигментами, используются в качестве наполнителя при производстве резины и бумаги. Платиноцианид бария используется для изготовления флуоресцирующих экранов.

Многие соединения бария поглощают рентгеновские лучи и γ-излучение, служат в качестве защитных материалов в рентгеновских установках и ядерных реакторах, а также применяются в качестве контрастного вещества при рентгеноскопических исследованиях.

ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БАРИЯ.

Барий представляет собой тягучий, ковкий металл серебристо-белого цвета.Он существует в двух аллотропных модификациях: α-модификация устойчива до 375° С; β-модификация возникает при 375° С и устойчива до температуры плавления. Барий кристаллизуется по типу кубической объемноцентрированной решетки.

Ниже приводятся важнейшие физические константы бария :

Плотность (20° С), г/см 3 3,76

Температура плавления, °С 710

Температура кипения, °С 1637 -1640

Теплота плавления, кал/г-атом 2070±80

Твердость по Бринелю, кГ/мм2 4,2

Модуль упругости, кГ/мм 2 1290

Атомный радиус, А 2,21

Ионный радиус Ва 2+ А 1,38

Энергия ионизации, ккал/г-атом

Нормальный потенциал, В (вычисл.) —2,92

Поперечное сечение поглощения тепловых нейтронов, барн/атом 1,17

По химической активности барий превосходит кальций и стронций. Он быстро окисляется на воздухе, покрываясь слоем оксида, пероксида и нитрида. Хранят его под слоем керосина или петролейного эфира. При нагревании на воздухе барий легко воспламеняется и сгорает. Энергично разлагает воду и образует соединения со многими элементами.При нагревании барий взаимодействует с водородом и азотом, образуя достаточно прочные соединения — гидриды и нитриды (ВаН₂ и Ва₃N₂). Карбид бария ВаС₂ может быть получен в дуговой печи при нагревании окиси бария с углем. С фосфором барий образует устойчивое соединение — фосфид бария Ва₃Р₂, получаемый восстановлением фосфорнокислой соли сажей при температуре дуговой печи.При нагревании сульфата бария до 1200° С в восстановительной атмосфере получают сульфид бария. Существует ряд полисульфидов бария, образующихся при взаимодействии BaS с серой; при 400° С все эти соединения вновь переходят в односернистое соединение. Барий способен непосредственно реагировать с галогенами, образуя соли соответствующих галогеноводородных кислот. Со свинцом, никелем, сурьмой, оловом, железом барий образует сплавы. При взаимодействии бария с разбавленными кислотами (НС1, H₂SО₄, HNО₃) получаются соответствующие соли (ВаСl₂, BaSО₄, Ba(NО₃)₂). Все растворимые соли бария сильно ядовиты.

СОЕДИНЕНИЯ БАРИЯ

Наиболее характерная для бария степень окисления +2, но известны соединения, в которых степень окисления равна +1, например ВаС1.

Оксид бария ВаО образуется при взаимодействии бария с кислородом, имеет низкую температуру плавления, после охлаждения из расплавленного состояния застывает в кристаллическую массу. В технике ВаО большей частью получают прокаливанием карбоната бария с углем.

Оксид бария представляет собой бесцветные кристаллы, плотность 5,98 г/см 3 , легко переходящие на воздухе в карбонат бария, энергично взаимодействует с водой с выделением тепла, переходя в гидроксид. На холоду оксид бария взаимодействует с хлором, при нагревании — с кислородом, серой, азотом, углеродом, сероуглеродом, двуокисью серы, свинца и кремния, окисью хрома и железа. Оксид бария восстанавливается при нагревании магнием, цинком, алюминием, кремнием до металла.

Гидроксид бария Ва(ОН)₂ в безводном состоянии представляет собой белый аморфный порошок, плавится не разлагаясь, образуется при действии воды на металлический барий или оксид бария. В промышленности для получения гидрооксида бария обрабатывают сульфид бария перегретым паром. При нагревании до 650° С в токе воздуха кристаллогидраты превращаются в оксид или пероксид бария.

При обычных условиях гидроксид бария Ва(ОН)₂∙8Н₂О — бесцветные моноклинные кристаллы. Растворимость Ва(ОН)₂ в воде повышается с ростом температуры (90,8 г ВаО в 100 г Н₂О при 80°С). Водный раствор Ва(ОН)₂ (баритовая вода) применяется в лабораториях для открытия карбонат- и сульфат-ионов.

Пероксид бария ВаО₂ получают нагреванием окиси бария в токе воздуха до 600° С или сильным прокаливанием гидроокиси, нитрата или карбоната в токе воздуха в присутствии следов воды. Соединение представляет собой белый порошок, трудно растворимый в воде, с водой образует гидраты, при 600° С ВаО₂ разлагается до ВаО. Применяется пероксид бария в основном как исходный продукт для получения перекиси водорода.

При нагревании пероксида бария под высоким давлением кислорода получают ВаО₄ — неустойчивое вещество желтого цвета, разлагающееся при 50—60° С.

Карбонат бария ВаСО₃ — белые бесцветные кристаллы с ромбической решеткой; плотность 4,3—4,4 г/см3. В природе карбонат бария встречается в виде минерала витерита.Карбонат бария отщепляет СО₂ только при высокой температуре— 1400° С. В воде ВаСО₃ труднорастворим, легко растворим в соляной и азотной кислотах. Растворимость в воде повышается в присутствии солей аммония или угольной кислоты.

Нитрат бария при обычных условиях — бесцветные кристаллы с простой кубической решеткой, плотность 3,24 г/см 3 . Растворимость Ba(NО₃)₂ составляет 32,2 г в 100 г воды при 100° С.

Для нитрата бария характерны следующие кристаллогидраты:

Ba(NО₃)₂∙4H₂О, Ba(NО₃)₂∙2H₂О. При сильном нагревании в присутствии восстановителей нитрат бария разлагается:

Галогениды бария. Хлорид бария при обычных условиях существует в виде дигидрата ВаС1₂∙2Н₂О; представляет собой бесцветные кристаллы с моноклинной решеткой, плотность 3,10 г/см 3 . При нагревании до 100° С теряет кристаллизационную воду. Хлорид бария в безводном состоянии — белая масса, плавящаяся при 878° С, хорошо растворим в воде (60 г ВаС1₂ в 100 г Н₂О при 104,1° С) почти нерастворим в спиртах, эфире. Сильно ядовит!

Бромид бария ВаВг₂ в безводном состоянии—белая масса, плавящаяся при 847 С, уд. вес 4,79; хорошо растворяется в воде (149 г ВаВг₂ в 100 г Н₂О при 100 0 С); кристаллизуется из водных растворов в виде дигидрата ВаВг₂ ∙ 2Н₂О.

Дегидратация происходит только при температурах больше 100°С. Растворим в этиловом и метиловом спиртах.

Иодид бария из водных растворов кристаллизуется в виде гидратов с различным содержанием молекул воды, гигроскопичен. Для иодида бария характерны следующие кристаллогидраты: BaJ₂∙7H2О, BaJ₂∙6H₂О, BaJ₂∙2H₂О, BaJ₂∙H₂О. В безводном состоянии иодид бария представляет собой белую массу, уд. вес 4,92. В твердом состоянии и в растворе на воздухе иодид бария темнеет. Хорошо растворим в воде (270 г BaJ₂ в 100 г Н₂О при 100° С) и спиртах.

Фторид бария BaF₂ получают в виде прозрачных мелких кристаллов, уд. вес 4,83; в воде практически не растворяется (1,63 г/л при 18°С), растворим в соляной, азотной и фтористоводородной кислотах.

Сульфид бария BaS — бесцветные кубические кристаллы, плотность 4,25 г/см 3 . Известен также гексагидрат сульфида бария BaS∙6H₂О. Сульфид бария взаимодействует на холоду с водой и кислотами. Выпариванием водного раствора сульфида бария при обычной температуре получают кислый сульфид бария (бисульфид), кристаллизующийся в виде бесцветных призм Ba(HS)₂∙4H₂О. Дегидратацию проводят в атмосфере водорода при нагревании.

Хлорат бария (хлорноватокислый барий) в обычном состоянии существует в виде моногидрата Ва(С1Оз)₂∙Н₂О; представляет собой бесцветные моноклинные кристаллы, плотность 3,18 г/см 3 при нагревании до 120° С теряет кристаллизационную воду, при дальнейшем нагревании разлагается на хлористый барий и кислород. При трении, ударе или нагревании в смеси с горючими веществами хлорат бария взрывоопасен.

Платиноцианат бария при обычных условиях существует в виде кристаллогидрата Ba[Pt(CN₄) ]∙4Н₂О желто-зеленого цвета. При нагревании до 100° С теряет две, а при 150° С — четыре молекулы воды. Плохо растворим в воде. Под действием рентгеновых лучей или радиоактивного излучения флуоресцирует.

Сульфат бария BaSО₄ встречается в природе в виде минерала барита. Плотность бесцветных моноклинных кристаллов равна 4,5 г/см 3 . Сульфат бария разлагается при 1600° С, плохо растворяется в воде; серная кислота (уд. вес 1,853) растворяет до 14% BaSО₄, который переходит в H₂[Ba(SО₄)₂]. Ввиду низкой растворимости сульфат бария используется в качестве осаждаемой и весовой формы при аналитическом определении ионов SО₄ 2- и Ва 2+. Сульфат бария растворяется в хлорной воде, бромистоводородной и иодистоводородной кислотах, в бикарбонатах щелочных металлов.

Хромат бария (хромовокислый барий) — ярко-желтое кристаллическое вещество. Плохая растворимость его в воде используется в аналитической химии для отделения и определения бария.

ТОКСИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ БАРИЯ.

. Соединения бария вызывают воспалительные заболевания головного мозга и его мягкой оболочки с преимущественным поражением мозжечка, продолговатого мозга и дна четвертого желудочка . Действуют также на гладкую и сердечную мускулатуру — влияют на миокард, вызывая спазм сосудов. При отравлении ВаСl₂ доминирующим фактором является повышенная проницаемость капилляров, сопровождающаяся кровоизлияниями и отеками . Малые дозы ВаСl₂ и Ba(NО₃)₂ стимулируют деятельность костного мозга, большие — угнетают ее и вызывают дегенеративные изменения печени, склероз селезенки. Смерть обычно наступает от паралича сердца. Ядовитость солей бария зависит от степени их растворимости. Практически не ядовит сульфат бария (чистый), сильно токсичны — хлорид, нитрат, хлорат, ацетат, карбонат и сульфид. При хроническом отравлении, накапливаясь преимущественно в костях, барий оказывает лейкозогенное действие на костный мозг; включаясь в минеральный обмен, энергично вытесняет фосфор и кальций , что может привести к остеопорозу.

Определения и формулы основных, амфотерных и кислотных оксидов были приведены ранее в уроке 6.

Характерные химические свойства основных оксидов: реакции с кислотными оксидами с образованием солей и с кислотами с образованием солей и воды, например:

Некоторые основные оксиды реагируют с водой с образованием оснований. Эта реакция проходит в том случае, если продукт реакции растворим в воде:

В аналогичных условиях, например, оксид железа (II) с водой реагировать не будет, так как гидроксид железа (II) в воде нерастворим.

Амфотерные оксиды взаимодействуют как с кислотами, так и с основаниями с образованием солей и воды или комплексных соединений:

Кроме того, амфотерные оксиды могут взаимодействовать как с кислотными, так и с основными оксидами, например:

С водой амфотерные оксиды не взаимодействуют.

Кислотные оксиды реагируют с основными оксидами с образованием солей; с основаниями, с образованием солей и воды или кислых солей, а также с водой, в том случае если образующаяся в ходе такой реакции кислота растворима в воде:

Кроме того, кислотные оксиды вступают в окислительно-восстановительные и обменные реакции:

Тренировочные задания

1. Оксид натрия взаимодействует с каждым из двух веществ:

1) серная кислота и вода
2) уксусная кислота и азот
3) оксид лития и фосфор
4) оксид бария и серная кислота

2. Оксид калия взаимодействует с

1) азотом и фосфором
2) водой и сульфатом натрия
3) серной кислотой и оксидом фосфора (V)
4) литием и хлоридом натрия

3. Оксид кальция взаимодействует с

1) оксидом кремния
2) оксидом углерода (II)
3) оксидом азота (II)
4) оксидом азота (I)

4. Оксид бария взаимодействует с каждым из двух веществ:

1) азотной кислотой и водой
2) уксусной кислотой и хлором
3) оксидом натрия и азотом
4) оксидом серы (IV) и кремнием

5. Оксид магния не взаимодействует с

1) соляной кислотой
2) серной кислотой
3) оксидом лития
4) оксидом кремния

6. Оксид кальция взаимодействует с каждым из двух веществ:

1) оксидом фосфора (V), водой
2) оксидом углерода (IV) и сульфидом натрия
3) оксидом магния и азот
4) кислородом и сульфатом натрия

7. Оксид кальция реагирует с

1) медью
2) фосфором
3) оксидом углерода (IV)
4) оксидом магния

8. Оксид натрия реагирует с

1) водой
2) сульфатом калия
3) нитратом железа (II)
4) оксидом азота (II)

9. Оксид бария реагирует с каждым из двух веществ:

1) оксидом азота (II) и хлором
2) азотной кислотой и водой
3) оксидом углерода (II) и железом
4) серой и хлоридом кальция

10. Оксид магния реагирует с каждым из двух веществ:

1) оксидом кальция и оксидом железа (II)
2) оксидом алюминия и оксидом хрома (II)
3) соляной кислотой и оксидом кремния (VI)
4) оксидом фосфора (V) и цинком

11. Оксид цинка

1) растворяется в кислотах, но не реагирует с основаниями
2) растворяется в щелочах, но не реагирует с кислотами
3) реагирует с оксидом натрия, но не реагирует с водой
4) реагирует с оксидом калия и водой

12. Оксид хрома (III) реагирует с

1) оксидом калия
2) водой
3) оксидом серы (VI)
4) оксидом азота (I)

13. Оксид алюминия амфотерен, поскольку он способен взаимодействовать

1) как с азотной, так и серной кислотой
2) с водой и кислотами
3) с водой и щелочами
4) как с кислотами, так и со щелочами

14. Оксид алюминия реагирует с

1) сульфатом калия
2) оксидом калия
3) оксидом азота (II)
4) оксидом углерода (IV)

15. Оксид серы (VI) взаимодействует с каждым из двух веществ:

1) оксидом лития и углекислым газом
2) водой и углекислым газом
3) водой и гидроксидом калия
4) кислородом и натрием

16. Оксид фосфора (V) взаимодействует с каждым из двух веществ:

1) кислородом и водородом
2) водой и углекислым газом
3) водой и гидроксидом натрия
4) водой и оксидом углерода (II)

17. Оксид серы (VI) не взаимодействует с

1) водой
2) хлоридом калия
3) гидроксидом натрия
4) оксидом бария

18. Оксид серы (IV) взаимодействует с

1) оксидом углерода (IV) и водой
2) оксидом фосфора (V) и водой
3) сульфатом калия и водой
4) оксидом кальция и гидроксидом натрия

19. Оксид серы (IV) не взаимодействует с

1) водой
2) фосфатом кальция
3) раствором гидроксида натрия
4) гидроксидом кальция

20. Оксид хлора (VII) взаимодействует с каждым из двух веществ:

1) кальцием и углекислым газом
2) водой и углеродом
3) водой и оксидом калия
4) кислородом и азотом

21. Установите соответствие между реагирующими веществами и продуктами реакций.

22. Установите соответствие между реагирующими веществами и продуктами реакций.

23. Установите соответствие между реагирующими веществами и продуктами реакций.

24. Установите соответствие между реагирующими веществами и продуктами реакций.

РЕАГИРУЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА
А) CaO + SiO₂ →
Б) CaO + H₃PO₄ (разб.) →
В) CaO + HCl →

25. Установите соответствие между реагирующими веществами и продуктами реакций.

РЕАГИРУЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА
А) ZnO + HCl →
Б) ZnO + NaOH ⎯⎯ H₂O →
В) ZnO + Na₂O ⎯⎯ сплавление →

26. Установите соответствие между реагирующими веществами и продуктами реакций.

РЕАГИРУЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА
А) ZnO + H₃PO₄ →
Б) ZnO + NaOH + H₂O →
В) ZnO + C →

27. Установите соответствие между реагирующими веществами и продуктами реакций.

28. Установите соответствие между реагирующими веществами и продуктами реакций.

29. Установите соответствие между реагирующими веществами и продуктами реакций.

30. Установите соответствие между реагирующими веществами и продуктами реакций.

РЕАГИРУЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА
А) SO₂ + H₂S →
Б) SO₂ (изб.) + NaOH →
В) SO₂ + NaOH (изб.) →

31. Дана схема превращений:

Напишите молекулярные уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить указанные превращения. Для третьего превращения составьте сокращённое ионное уравнение реакции.

32. Дана схема превращений:

33. Дана схема превращений:

34. Дана схема превращений:

Напишите молекулярные уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить указанные превращения. Для первого превращения составьте сокращённое ионное уравнение реакции.

35. Дана схема превращений:

36. Дана схема превращений:

37. Дана схема превращений:

38. Дана схема превращений:

39. Дана схема превращений:

Напишите молекулярные уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить указанные превращения. Для второго превращения составьте сокращённое ионное уравнение реакции.

40. Дана схема превращений:

41. Дана схема превращений:

42. Дана схема превращений:

43. Дана схема превращений:

44. Дана схема превращений:

45. Дана схема превращений:

46. Дана схема превращений:

47. Дана схема превращений:

48. Дана схема превращений:

49. Дана схема превращений:

50. Дана схема превращений:

Многообразие окружающего мира не перестает удивлять человечество. Исследователи открывают перед нами новые горизонты, основываясь на полученных результатах предыдущего поколения. В этом смысле химия – наука, которая не может быть полностью изученной, современные технологические решения находят наиболее оптимальные и необходимые области применения для уже познанных человечеством элементов. XIX век стал временем открытий, XXI – периодом более эффективного их использования. Например, оксид бария, - вещество, изученное многосторонне, но кто знает, какие новые технологии будут связаны с ним в будущем.

Барий

Важнейшие соединения

Как и все типичные металлы, барий вступает в химическую реакцию с кислородом, при этом полученное вещество зависит от условий процесса и катализатора. Например, простая реакция окиси с водой дает возможность образовывать Ba(OH)_{2 -} гидроксид бария. Оксид бария получают из нитрата. Типичны соединения со всеми галогенами: BaF₂, BaCI₂, BaI₂, BaS, BaBr₂. Образование нитратов, сульфидов, сульфатов, происходит за счет взаимодействия минералов с соответствующими кислотными растворами. На сегодняшний день все важнейшие соединения бария находят свое применение. Но исключить новые открытия в сферы использования данного вещества нельзя, с ростом технологичности приборов его значение будет только возрастать как на промышленном, так и на бытовом уровне.

Оксиды

Бинарная связь химического элемента с кислородом наиболее распространенная форма вещества в природе. При этом оксиды образуют металлы и неметаллы. Именно характеристика элемента при взаимодействии с кислородом стала основой формирования периодической системы Менделеева Д. И. Для металлургической отрасли наиболее приемлемым способом выделения вещества является процесс его получения из оксида. Предварительно металлическая природная руда (соли металлов) подвергается различным химическим воздействиям, направленным на получение окиси. Как правило, данный процесс сопровождается нагреванием до необходимой температуры. Исключением не является и оксид бария. Формула полученного вещества имеет вид: BaO. Оксиды можно получить и другими способами. Например, из гидроксидов, солей и самих оксидов более высокой степени окисления.

Оксид бария

Прежде всего необходимо отметить, что все соединения данного металла токсичны (исключение составляет сульфат), поэтому требуется соблюдать элементарные правила безопасности при работе. Это касается многих химических элементов. Другое название – барит безводный - не следует путать с сульфатом, который является природным минералом. В нормальных (стандартных) условиях белые кристаллы или порошок, иногда бесцветные с типичной решеткой кубического вида, являются соединением металла с кислородом и называются оксид бария. Формула вещества - BaO. Техническая модификация оксида может иметь серый цвет, который ему придает уголь, не полностью выведенный из состава.

Физические свойства

Типичное агрегатное состояние оксида твердое, плотность 5,72 (20 0 С), молярная масса – 153,34 г/моль. Соединение имеет достаточно высокую теплопроводность 4,8-7,8 Вт/(мК)(80-1100К), и тугоплавкость температура кипения – 2000 0 С, плавления – 1920 0 С. Оксид бария был открыт в 1774 году Шееле Карлом Вильгельмом.

Получение

Существует несколько способов выделения такого вещества, как оксид бария. Применяются они в соответствии с поставленной целью и количеством получаемого вещества. Для лабораторных и промышленных условий подходят все способы, поэтому как получить оксид бария выбирает производитель. Применяемые методы:

Кальцинированием предварительно осажденного нитрата бария, которое происходи с выделением чистого кислорода. 2Ba(NO₃)₂ = 2BaO + 4NO₂ + O₂.
Реакция взаимодействия с кислородом металлического бария. 2Ba + O₂ = 2BaO. Катализатором служит температура 500-600 0 С, в этом случае не исключено получение пероксида. 2Ba + O₂ = 2BaO₂. При дальнейшем нагревании до 700 0 С вещество распадается на свободный кислород и оксид бария.
Для процесса разложения карбоната бария на оксид и углекислый газ необходимо воздействие высокой температуры. BaCO₃ = BaO + CO₂. Для получения более чистого конечного вещества необходимо удалить излишки углекислорода.

Химические свойства

Большинство бинарных соединений металла с кислородом проявляют основные свойства. Уравнение оксида бария (формула ВаО) показывает, что данное вещество относится именно к таким окислам. При этом данное соединение является солеобразующим. Типичные химические взаимодействия происходят со следующими классами веществ:

Взаимодействие с водой происходит достаточно бурно, с выделением тепла и образование щелочного раствора. BaO + H₂O = Ba(OH)₂.
С кислородом оксид взаимодействует при наличии катализатора (высокая температура 600-500 0 С), результатом является пероксид, разлагаемый в дальнейшем на составные части для выделения чистого металла или оксида. При этом необходимо увеличить нагрев до 700 0 С. 2Ba + O₂ = 2BaO₂.
Как типичный основной оксид бария взаимодействует с кислотами, в результате химической реакции получается вода и соответствующая соль. BaO + H₂SO₄ = H_2O + BaSO₄ или BaO + 2HCI = H₂O + BaCI_2.
Кислотные оксиды вступают в реакцию с BaO, результатом взаимодействия являются соли. BaO + CO₂ = BaCO₃ или BaO + SO₃ = BaSO₄.
Для высвобождения чистого бария оксид прокаливают с металлами, которые забирают выделяемый кислород. В качестве таковых выступают кремний, алюминий, цинк или магний.

Применение

Барий и его соединения дают очень мощную яркость цвета при покрытии поверхности других веществ. Поэтому оксиды марганца и бария служат единицами измерения коэффициента яркости. Используется для получения зеленого цвета в пиротехнике, при декоративной отделке в составе глазурей и эмалей. Достаточно низкая стоимость обработки и получения, высокий уровень выделения тепла дает возможность использования окисла в качестве катализатора при проведении химических реакций. В частности, данное вещество применяется для выделения чистого металла (Ва), получения гидроксида и пероксида. Производство керамики, используемой при наиболее низких температурах (жидкий азот), происходит с участием оксида бария. В процесс синтеза включаются редкоземельные металлы и окись меди. Достаточно широк спектр применения вещества в приборостроении. Оксид бария используется для покрытия осциллографических и телевизионных трубок, различных видов катодов, электронновакуумных изделий. Служит в качестве активной массы для мощных аккумуляторов медноокисного вида. Оксид бария является одним из основных элементов в составе стекла, которое имеет достаточно специфичное направление применения, используется для покрытия поверхности стержней из урана. Для создания оптических стекол данное вещество так же незаменимо.

Читайте также: