Siarczan baru - Barium sulfate
|
|||
|
|||
| Identyfikatory | |||
|---|---|---|---|
|
Model 3D ( JSmol )
|
|||
| CZEBI | |||
| CHEMBL | |||
| ChemSpider | |||
| DrugBank | |||
| Karta informacyjna ECHA |
100.028.896 
|
||
| Numer WE | |||
| KEGG | |||
|
Identyfikator klienta PubChem
|
|||
| Numer RTECS | |||
| UNII | |||
| Numer ONZ | 1564 | ||
|
Pulpit nawigacyjny CompTox ( EPA )
|
|||
|
|||
|
|||
| Nieruchomości | |||
| BaSO 4 | |||
| Masa cząsteczkowa | 233,38 g/mol | ||
| Wygląd zewnętrzny | biały krystaliczny | ||
| Zapach | bezwonny | ||
| Gęstość | 4,49 g / cm 3 | ||
| Temperatura topnienia | 1580 ° C (2880 ° F; 1850 K) | ||
| Temperatura wrzenia | 1600 ° C (2910 ° F; 1870 K) (rozkłada się) | ||
| 0,2448 mg/100 ml (20 °C) 0,285 mg/100 ml (30 °C) |
|||
|
Iloczyn rozpuszczalności ( K sp )
|
1,0842 × 10 -10 (25 ° C) | ||
| Rozpuszczalność | nierozpuszczalny w alkoholu , rozpuszczalny w stężonym, gorącym kwasie siarkowym | ||
| -71,3 x 10 -6 cm 3 / mol | |||
|
Współczynnik załamania ( n D )
|
1,636 (alfa) | ||
| Struktura | |||
| rombowy | |||
| Termochemia | |||
|
Standardowa
entropia molowa ( S |
132 J/(mol·K) | ||
|
Standardowa entalpia
tworzenia (Δ f H ⦵ 298 ) |
-1465 kJ/mol | ||
| Farmakologia | |||
| V08BA01 ( KTO ) | |||
| doustnie, doodbytniczo | |||
| Farmakokinetyka : | |||
| znikome ustnie | |||
| odbytniczy | |||
| Status prawny | |||
| Zagrożenia | |||
| P260 , P264 , P270 , P273 , P314 , P501 | |||
| NFPA 704 (ognisty diament) | |||
| Temperatura zapłonu | niepalny | ||
| NIOSH (limity ekspozycji dla zdrowia w USA): | |||
|
PEL (dopuszczalne)
|
TWA 15 mg/m 3 (całkowita) TWA 5 mg/m 3 (odp.) | ||
|
REL (zalecane)
|
TWA 10 mg/m 3 (całkowita) TWA 5 mg/m 3 (odp.) | ||
|
IDLH (Bezpośrednie niebezpieczeństwo)
|
NS | ||
|
O ile nie zaznaczono inaczej, dane podano dla materiałów w ich stanie standardowym (przy 25 °C [77 °F], 100 kPa). |
|||
 zweryfikuj ( co to jest ?)
  |
|||
| Referencje do infoboksu | |||
Siarczan (lub siarczan ) baru jest związkiem nieorganicznym o wzorze chemicznym Ba SO 4 . Jest to białe, krystaliczne ciało stałe, bezwonne i nierozpuszczalne w wodzie . Występuje jako mineralny baryt , który jest głównym handlowym źródłem baru i materiałów z niego wytwarzanych. W głównych zastosowaniach wykorzystuje się biały nieprzezroczysty wygląd i wysoką gęstość.
Zastosowania
Płuczki wiertnicze
Około 80% światowej produkcji siarczanu baru, głównie oczyszczonego minerału, jest zużywane jako składnik płynu wiertniczego do szybów naftowych . Zwiększa gęstość płynu, zwiększając ciśnienie hydrostatyczne w odwiercie i zmniejszając ryzyko wybuchu .
Środek radiokontrastowy
Siarczan baru w zawiesinie często stosuje się leczniczo w charakterze radiocontrast agent rentgenowskiego obrazowania i innych procedur diagnostycznych. Najczęściej stosuje się go w obrazowaniu przewodu pokarmowego podczas tak zwanej potocznie „ posiłki barowej ”. Podaje się go doustnie lub przez lewatywę w postaci zawiesiny drobnych cząstek w gęstym, mlecznym roztworze (często z dodatkiem środków słodzących i aromatyzujących). Chociaż bar jest metalem ciężkim , a jego związki rozpuszczalne w wodzie są często bardzo toksyczne, niska rozpuszczalność siarczanu baru chroni pacjenta przed wchłanianiem szkodliwych ilości metalu. Siarczan baru jest również łatwo usuwany z organizmu, w przeciwieństwie do Thorotrastu , który zastąpił. Ze względu na stosunkowo dużą liczbę atomową ( Z = 56) baru, jego związki pochłaniają promieniowanie rentgenowskie silniej niż związki pochodzące z lżejszych jąder.
Pigment
Większość syntetycznego siarczanu baru jest stosowana jako składnik białego pigmentu do farb. W farbie olejnej siarczan baru jest prawie przezroczysty i służy jako wypełniacz lub do modyfikacji konsystencji. Jedną z głównych producentów farb oleju artystów sprzedaje «stałe białe», który zawiera mieszaninę białego pigmentu tytanu ( TiO 2 ) i siarczanu baru. Połączenie siarczanu baru i siarczku cynku (ZnS) to nieorganiczny pigment zwany litoponem . W fotografii jest stosowany jako powłoka dla niektórych papierów fotograficznych.
Farba odbijająca ciepło
W 2021 roku naukowcy z Purdue University ogłosili, że stworzyli farbę wykorzystującą siarczan baru, który odbija 98,1% całego promieniowania słonecznego , chłodząc w ten sposób powierzchnie, na które została nałożona.
Kontrastuje to z dostępnymi na rynku białymi farbami, które mogą odbijać tylko 80-90% światła słonecznego, które pada na tak pomalowane powierzchnie, powodując ich ocieplenie. Naukowcy nawiązali współpracę z firmą, aby zwiększyć skalę farby i wprowadzić ją na rynek, a patent na tę farbę został już zgłoszony.
Rozjaśniacz do papieru
Cienka warstwa siarczanu baru zwanego barytą jest po raz pierwszy nakładana na podstawową powierzchnię większości papierów fotograficznych w celu zwiększenia odbicia obrazu, przy czym pierwszy taki papier został wprowadzony w 1884 roku w Niemczech . Światłoczułą emulsję halogenku srebra powleka się następnie warstwę barytową. Powłoka barytowa ogranicza wnikanie emulsji we włókna papieru i sprawia, że emulsja jest bardziej równomierna, co skutkuje bardziej jednorodną czernią. (Dalsze powłoki mogą być wtedy obecne w celu utrwalenia i ochrony obrazu.) Ostatnio baryta była używana do rozjaśniania papierów przeznaczonych do druku atramentowego .
Wypełniacz tworzyw sztucznych
Siarczan baru jest powszechnie stosowany jako wypełniacz do tworzyw sztucznych w celu zwiększenia gęstości polimeru w zastosowaniach związanych z tłumieniem drgań. W tworzywach polipropylenowych i polistyrenowych stosowany jako wypełniacz w proporcjach do 70%. Ma działanie zwiększające odporność na kwasy i zasady oraz nieprzezroczystość. Takie kompozyty są również używane jako materiały do ochrony przed promieniowaniem rentgenowskim ze względu na ich zwiększoną nieprzezroczystość dla promieni rentgenowskich. W niektórych szczególnych zastosowaniach, kompozyty o wysokim udziale masowym (70-80%) siarczanu baru mogą być preferowane zamiast powszechnie stosowanych osłon stalowych.
Zastosowania niszowe
Siarczan baru jest używany w badaniach gleby. Testy na pH gleby i inne właściwości gleby wykorzystują kolorowe wskaźniki, a małe cząsteczki (zwykle gliny) z gleby mogą zmętnić mieszaninę testową i utrudnić dostrzeżenie koloru wskaźnika. Siarczan baru dodany do mieszaniny wiąże się z tymi cząsteczkami, czyniąc je cięższymi i opadają na dno, pozostawiając klarowny roztwór.
W kolorymetrii siarczan baru jest używany jako prawie idealny dyfuzor podczas pomiaru źródeł światła.
W odlewaniu metali stosowane formy są często pokrywane siarczanem baru, aby zapobiec wiązaniu się stopionego metalu z formą.
Znajduje również zastosowanie w okładzinach hamulcowych , piankach akustycznych , powłokach proszkowych oraz wypełnianiu kanałów korzeniowych .
Siarczan baru jest składnikiem „gumowych” granulek używanych przez chilijską policję . To razem z krzemionką pomaga peletowi osiągnąć twardość 96,5 Shore A.
Obsługa katalizatora
Siarczan baru jest używany jako nośnik katalizatora podczas selektywnego uwodorniania grup funkcyjnych wrażliwych na nadmierną redukcję . Przy małej powierzchni właściwej czas kontaktu podłoża z katalizatorem jest krótszy, a tym samym osiągana jest selektywność. Pallad na siarczanie baru jest również stosowany jako katalizator w redukcji Rosenmunda .
Pirotechnika
Ponieważ związki baru emitują charakterystyczne zielone światło po podgrzaniu w wysokiej temperaturze, sole baru są często używane w zielonych formułach pirotechnicznych, chociaż sole azotanowe i chloranowe są bardziej powszechne. Siarczan baru jest powszechnie stosowany jako składnik „strobowych” kompozycji pirotechnicznych.
Przemysł miedziany
Ponieważ siarczan baru ma wysoką temperaturę topnienia i jest nierozpuszczalny w wodzie, stosuje się go jako materiał uwalniający w odlewaniu miedzianych płyt anodowych . Do anodowego Płyty są odlane w formach, miedzi, tak, aby uniknąć bezpośredniego kontaktu cieczy z miedzią w postaci stałej formy miedzi, zawiesina drobnych sproszkowanego siarczanu baru w wodzie, jest stosowany jako powłoka na powierzchni formy. Tak więc, gdy roztopiona miedź zestala się w postaci płyty anodowej, można ją łatwo wyjąć z formy.
Pomiary radiometryczne
Czasami stosuje się siarczan baru (lub PTFE) do powlekania wnętrza sfer integrujących ze względu na wysoki współczynnik odbicia materiału i bliską charakterystykę Lamberta .
Produkcja
Prawie cały spożywany komercyjnie bar jest otrzymywany z barytu , który często jest bardzo zanieczyszczony. Baryt jest przetwarzany przez termochemiczną redukcję siarczanu (TSR), znaną również jako redukcja karbotermiczna (ogrzewanie koksem ), w celu uzyskania siarczku baru :
- BaSO 4 + 4 C → BaS + 4 CO
W przeciwieństwie do siarczanu baru, siarczek baru jest rozpuszczalny w wodzie i łatwo przekształca się w tlenek, węglan i halogenki. Aby wytworzyć bardzo czysty siarczan baru, siarczek lub chlorek traktuje się kwasem siarkowym lub solami siarczanowymi:
- BaS + H 2 SO 4 → BaSO 4 + H 2 S
Wytworzony w ten sposób siarczan baru nazywany jest często blanc fixe , co po francusku oznacza „trwałą biel”. Blanc fixe to forma baru spotykana w produktach konsumenckich, takich jak farby.
W laboratorium siarczan baru powstaje z połączenia roztworów jonów baru i soli siarczanowych. Ponieważ siarczan baru jest najmniej toksyczną solą baru ze względu na jego nierozpuszczalność, odpady zawierające sole baru są czasami traktowane siarczanem sodu w celu unieruchomienia (odtrucia) baru. Siarczan baru jest jedną z najbardziej nierozpuszczalnych soli siarczanu. Jego niska rozpuszczalność jest wykorzystywana w jakościowej analizie nieorganicznej jako test na jony Ba 2+ , a także na siarczan.
Surowce nieprzetworzone, takie jak naturalny baryt powstający w warunkach hydrotermalnych, mogą zawierać wiele zanieczyszczeń, m.in. kwarc , a nawet bezpostaciową krzemionkę .
Historia
Siarczan baru jest redukowany do siarczku baru przez węgiel. Przypadkowe odkrycie tej konwersji wiele wieków temu doprowadziło do odkrycia pierwszego syntetycznego luminoforu . Siarczek, w przeciwieństwie do siarczanu, jest rozpuszczalny w wodzie.
Na początku XX wieku, podczas okresu kolonizacji japońskiej, odkryto , że hokutolit występuje naturalnie w obszarze gorących źródeł Beitou w pobliżu miasta Taipei na Tajwanie. Hokutolite jest minerałem radioaktywne składa się głównie z PbSO 4 i BaSO 4 , ale także zawierający ślady uranu i toru rad. Japończycy zbierali te elementy do celów przemysłowych, a także opracowali dziesiątki „ terapeutycznych kąpieli gorących źródeł ” w okolicy.
Aspekty bezpieczeństwa
Chociaż rozpuszczalne sole baru są umiarkowanie toksyczne dla ludzi, siarczan baru jest nietoksyczny ze względu na swoją nierozpuszczalność. Najczęstszym sposobem nieumyślnego zatrucia barem jest spożywanie rozpuszczalnych soli baru błędnie oznaczonych jako BaSO 4 . W incydencie Celobar (Brazylia, 2003) dziewięciu pacjentów zmarło z powodu niewłaściwie przygotowanego środka kontrastowego. W odniesieniu do narażenia zawodowego Urząd Bezpieczeństwa i Higieny Pracy ustalił dopuszczalny limit narażenia na 15 mg/m 3 , podczas gdy Narodowy Instytut Bezpieczeństwa i Higieny Pracy ma zalecany limit narażenia na 10 mg/m 3 . W przypadku narażenia układu oddechowego obie agencje ustaliły granicę narażenia zawodowego na 5 mg/m 3 .
Zobacz też
Bibliografia
- ^ CRC Handbook of Chemistry and Physics (85th ed.). CRC Prasa. 2004. s. 4-45 . Numer ISBN 0-8493-0485-7.
- ^ B Zumdahl Steven S. (2009). Zasady chemiczne (6 wyd.). Firma Houghton Mifflin. Numer ISBN 978-0-618-94690-7.
- ^ a b c d Kieszonkowy przewodnik po zagrożeniach chemicznych NIOSH. „#0047” . Narodowy Instytut Bezpieczeństwa i Higieny Pracy (NIOSH).
- ^ B Holleman, AF, Wiberg, E. (2001), Inorganic Chemistry , San Diego, CA: Academic Press, ISBN 0-12-352651-5 .
- ^ B c Robert Kresse Ulrich BAUDIS Paul Jäger H. Hermann RIECHERS Heinz Wagner Hans Jochen Winkler Uwe Wolf, "baru i baru Compounds" w Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2007 Wiley-VCH, Weinheim. doi : 10.1002/14356007.a03_325.pub2
- ^ Rekord Purdue dla najbielszej farby pojawia się w najnowszym wydaniu „Rekordów Świata Guinnessa” Kayli Wiles z Purdue University ; opublikowany 16 września 2021; pobrano 18 października 2021
- ^ Instytut Ochrony Getty'ego, Srebrna Żelatyna. Atlas sygnatur analitycznych procesów fotograficznych . J. Paul Getty Trust, 2013.
- ^ Salvaggio, Nanette L. Podstawowe materiały i procesy fotograficzne. Taylor & Francis US, 27 października 2008. s. 362.
- ^ Nikitas, Theano. „Papiery do drukarek atramentowych, które nadadzą Twoim zdjęciom wypieku: czy Ty i Twoi klienci jesteście znudzeni swoimi odbitkami fotograficznymi? Sprawdź nasze ulubione papiery artystyczne i specjalistyczne do drukarek atramentowych, które z pewnością wyróżnią Twoje zdjęcia”. Photo District News Lipiec 2012: 36+. Ogólne Centrum Informacyjne ZŁOTO. Sieć. 3 listopada 2012 r.
- ^ Lopresti, Mattia; Alberto, Gabriele; Cantamessa, Simone; Cantino, Giorgio; Conterosito, Eleonora; Palin, Luca; Milanesio, Marco (28 stycznia 2020). „Lekkie, łatwe do formowania i nietoksyczne kompozyty na bazie polimerów do ochrony przed promieniowaniem rentgenowskim: badanie teoretyczne i eksperymentalne” . Międzynarodowy Czasopismo Nauk Molekularnych . 21 (3): 833. doi : 10.3390/ijms21030833 . PMC 7037949 . PMID 32012889 .
- ^ a b „Investigación U. de Chile comprueba que perdigones usados por Carabineros contienen solo 20 por ciento de goma” . Universidad de Chile . 18 listopada 2019 r . Źródło 29 czerwca 2020 .
- ^ Fedele, L.; Todesca, R.; Boni, M. (2003). „Mineralizacja barytowo-krzemionkowa na niezgodności międzyordowiku w południowo-zachodniej Sardynii (Włochy): badanie inkluzji płynu”. Mineralogia i Petrologia . 77 (3–4): 197–213. Kod Bibcode : 2003MinPe..77..197F . doi : 10.1007/s00710-002-0200-9 . ISSN 0930-0708 . S2CID 129874363 .
- ^ Chu, Tieh-Chi; Wang, Jeng-Jong (2000). „Nierównowaga radioaktywna serii nuklidów uranu i toru w gorących źródłach i wodach rzecznych z basenu gorących źródeł Peitou w Taipei” . Journal of Nuclear and Radiochemical Sciences . 1 (1): 5–10. doi : 10.14494/jnrs2000.1.5 .
- ^ „Siarczan baru” . Kieszonkowy przewodnik po zagrożeniach chemicznych NIOSH . Centra Kontroli i Zapobiegania Chorobom. 4 kwietnia 2011 r . Źródło 18 listopada 2013 .