Baryum nerede kullanılır? Floroskopi için baryum sülfat - uygulama, özellikler, tıpta talimatlar

Makalenin içeriği

BARYUM– grup 2'nin kimyasal elementi periyodik tablo, atomik numara 56, göreceli atom kütlesi 137.33. Sezyum ve lantan arasında altıncı dönemde bulunur. Doğal baryum yediden oluşur kararlı izotoplar kütle numaraları 130(%0,101), 132(%0,097), 134(%2,42), 135(%6,59), 136(%7,81), 137(%11,32) ve 138(%71,66). Çoğunlukla baryum kimyasal bileşikler gösteriler maksimum derece oksidasyon +2, ancak sıfıra da sahip olabilir. Doğada baryum yalnızca iki değerlikli halde bulunur.

Keşif tarihi.

1602'de Casciarolo (Bolognese'li kunduracı ve simyacı), çevredeki dağlardan o kadar ağır bir taş aldı ki Casciarolo bunun altın olduğundan şüphelendi. Altını bir taştan ayırmaya çalışan simyacı, onu kömürle kalsine etti. Altını izole etmek mümkün olmasa da deney açıkça cesaret verici sonuçlar verdi: Soğutulmuş kalsinasyon ürünü karanlıkta kırmızımsı parlıyordu. Böyle bir haber sıradışı buluşÇok sayıda isim alan alışılmadık bir mineral, simya ortamında gerçek bir sansasyon yarattı - güneş taşı(Lapis solaris), Bolonya taşı (Lapis Boloniensis), Bolonya fosforu (Phosphorum Boloniensis) çeşitli deneylere katılımcı oldu. Ancak zaman geçti ve altın öne çıkmayı bile düşünmedi, bu nedenle yeni minerale olan ilgi yavaş yavaş ortadan kalktı ve uzun süre alçı veya kirecin değiştirilmiş bir formu olarak kabul edildi. Sadece bir buçuk yüzyıl sonra, 1774'te ünlü İsveçli kimyagerler Karl Scheele ve Johan Hahn, "Bologna taşını" dikkatle incelediler ve onun bir tür "ağır toprak" içerdiğini tespit ettiler. Daha sonra 1779'da Guiton de Morveau bu "kara" barotunu adlandırdı. Yunan kelimesi“barue” - ağırdır ve daha sonra adını barit (barit) olarak değiştirmiştir. Bu isim altında baryum toprağı, 18. yüzyılın sonları ve 19. yüzyılın başlarındaki kimya ders kitaplarında göründü. Örneğin, A.L. Lavoisier'in (1789) ders kitabında barit, tuz oluşturan dünyevi maddeler listesine dahil edilmiştir. basit cisimler ve barit için başka bir isim verilir - “ağır toprak” (terre pesante, lat. terra Ponderosa). Mineralin içerdiği hala bilinmeyen metal baryum (Latince - Baryum) olarak adlandırılmaya başlandı. 19. yüzyıl Rus edebiyatında. Barit ve baryum isimleri de kullanıldı. Bilinen bir sonraki baryum minerali, 1782'de Withering tarafından keşfedilen ve daha sonra onun onuruna witherite olarak adlandırılan doğal baryum karbonattır. Baryum metali ilk olarak 1808 yılında İngiliz Humphry Davy tarafından ıslak baryum hidroksitin bir cıva katodu ile elektrolizi ve ardından baryum amalgamdan cıvanın buharlaştırılmasıyla hazırlandı. Aynı 1808'de, Davy'den biraz daha erken bir zamanda, baryum amalgamının İsveçli kimyager Jens Berzelius tarafından elde edildiğine dikkat edilmelidir. İsmine rağmen, baryumun yoğunluğu 3,78 g/cm3 olan nispeten hafif bir metal olduğu ortaya çıktı, bu nedenle 1816'da İngiliz kimyager Clark, baryum toprağının (baryum oksit) gerçekten de var olduğu gerekçesiyle "baryum" adının reddedilmesini önerdi. diğer topraklardan (oksitler) daha ağırsa, metal tam tersine diğer metallerden daha hafiftir. Clark, bu elemente, Plüton'un yer altı krallığının hükümdarı olan antik Roma tanrısı onuruna plütonyum adını vermek istedi ancak bu öneri diğer bilim adamlarının desteğiyle karşılanmadı ve hafif metal, "ağır" olarak adlandırılmaya devam etti.

Doğada baryum.

İÇİNDE yerkabuğu%0,065 baryum içerir, sülfat, karbonat, silikatlar ve alüminosilikatlar formunda oluşur. Ana baryum mineralleri, ağır veya Farsça spar olarak da adlandırılan, yukarıda bahsedilen barit (baryum sülfat) ve witherittir (baryum karbonat). Dünyadaki barit maden kaynaklarının 1999 yılında 2 milyar ton olduğu tahmin ediliyordu; bunların önemli bir kısmı Çin'de (yaklaşık 1 milyar ton) ve Kazakistan'da (0,5 milyar ton) yoğunlaşmıştı. ABD, Hindistan, Türkiye, Fas ve Meksika'da büyük barit rezervleri bulunmaktadır. Rus barit kaynaklarının 10 milyon ton olduğu tahmin ediliyor ve üretimi Khakassia, Kemerovo ve Çelyabinsk bölgeleri. Dünyadaki toplam yıllık barit üretimi yaklaşık 7 milyon ton olup, Rusya 5 bin ton üretiyor ve 25 bin ton barit ithal ediyor.

Fiş.

Baryum ve bileşiklerinin üretimi için ana hammaddeler barit ve daha az yaygın olarak da widerittir. Bu minerallerin restorasyonu kömür, kola veya doğal gaz, sırasıyla baryum sülfit ve oksit elde edilir:

BaS04 + 4C = BaS + 4CO

BaS04 + 2CH4 = BaS + 2C + 4H20

BaCO3 + C = BaO + 2CO

Baryum metali alüminyum oksit ile indirgenerek elde edilir.

3BaO + 2Al = 3Ba + Al203

Bu işlem ilk olarak Rus fiziksel kimyager N.N. Beketov tarafından gerçekleştirildi. Deneylerini şöyle anlatıyordu: “Susuz baryum oksit aldım ve ona flux gibi belli miktarda baryum klorür ekleyerek bu karışımı kil parçalarıyla (alüminyum) birlikte bir karbon potaya koydum ve birkaç dakika ısıttım. saat. Potayı soğuttuktan sonra içinde tamamen farklı tipte bir metal alaşımı buldum ve fiziki ozellikleri kil yerine. Bu alaşım kaba kristalli bir yapıya sahiptir, çok kırılgandır, taze bir kırılma soluk sarımsı bir parlaklığa sahiptir; analiz, 100 saat boyunca 33,3 baryum ve 66,7 kilden oluştuğunu ya da baryumun bir kısmı için iki kısım kil içerdiğini gösterdi...” Şu anda, alüminyumla indirgeme işlemi, 1100 ila 1250 ° C arasındaki sıcaklıklarda vakumda gerçekleştirilirken, elde edilen baryum buharlaşarak reaktörün daha soğuk kısımlarında yoğunlaşıyor.

Ek olarak baryum, erimiş baryum ve kalsiyum klorür karışımının elektrolizi ile elde edilebilir.

Basit madde.

Baryum, sert bir şekilde vurulduğunda parçalanan, gümüşi beyaz, dövülebilir bir metaldir. Erime noktası 727° C, kaynama noktası 1637° C, yoğunluk 3.780 g/cm3. Normal basınçta iki tane var allotropik modifikasyonlar: 375° C'ye kadar kübik gövde merkezli kafesli a -Ba stabildir; 375° C'nin üzerinde b -Ba stabildir. Şu tarihte: yüksek tansiyon altıgen bir değişiklik oluşur. Metal baryum yüksek kimyasal aktiviteye sahiptir; havada yoğun bir şekilde oksitlenerek BaO, BaO 2 ve Ba 3 N 2 içeren bir film oluşturur ve hafif bir ısıtma veya darbe ile tutuşur.

2Ba + O2 = 2BaO; Ba + O2 = BaO2; 3Ba + N2 = Ba3N2,

Bu nedenle baryum bir kerosen veya parafin tabakası altında depolanır. Baryum, su ve asit çözeltileriyle güçlü bir şekilde reaksiyona girerek baryum hidroksit veya karşılık gelen tuzları oluşturur:

Ba + 2H20 = Ba(OH)2 + H2

Ba + 2HCl = BaCl2 + H2

Halojenlerle baryum, ısıtıldığında hidrojen ve nitrojenle halojenürler oluşturur - sırasıyla hidrit ve nitrür.

Ba + Cl2 = BaCl2; Ba + H2 = BaH2

Metalik baryum, amonyak Ba(NH3) 6'nın izole edilebildiği koyu mavi bir çözelti oluşturmak üzere sıvı amonyak içinde çözünür - amonyağın salınmasıyla kolayca ayrışan, altın parlaklığa sahip kristaller. Bu bileşikte baryumun oksidasyon durumu sıfırdır.

Endüstri ve bilimde uygulama.

Baryum metalinin kullanımı, yüksek kimyasal reaktivitesi nedeniyle oldukça sınırlıdır; baryum bileşikleri çok daha yaygın olarak kullanılmaktadır. Baryumun alüminyumla alaşımı - %56 Ba içeren bir Alba alaşımı - alıcıların (vakum teknolojisinde artık gaz emiciler) temelini oluşturur. Alıcının kendisini elde etmek için, cihazın boşaltılmış bir şişesinde ısıtılarak alaşımdan baryum buharlaştırılır, bunun sonucunda şişenin soğuk kısımlarında bir "baryum aynası" oluşur. İÇİNDE küçük miktarlar baryum, metalurjide erimiş bakırı ve kurşunu kükürt, oksijen ve nitrojen yabancı maddelerinden arındırmak için kullanılır. Baryum baskı ve sürtünme önleyici alaşımlara eklenir; baryum ve nikelden oluşan bir alaşım, karbüratörlü motorlardaki radyo tüpleri ve buji elektrotları için parçalar yapmak için kullanılır. Ayrıca baryumun standart dışı kullanımları da vardır. Bunlardan biri yapay kuyruklu yıldızların yaratılmasıdır: uzay aracı Baryum buharı kolaylıkla iyonize olur Güneş ışınları ve parlak bir plazma bulutuna dönüşür. İlk yapay kuyruklu yıldız 1959'da bir Sovyet otomatiğinin uçuşu sırasında yaratıldı. gezegenlerarası istasyon"Luna-1". 1970'lerin başında Alman ve Amerikalı fizikçiler, araştırma yürütmek elektro manyetik alan Dünya, Kolombiya topraklarına 15 kilo minik baryum tozu saldılar. Ortaya çıkan plazma bulutu, manyetik alan çizgileri boyunca uzanarak konumlarının netleştirilmesini mümkün kıldı. 1979'da aurorayı incelemek için baryum parçacıkları jetleri kullanıldı.

Baryum bileşikleri.

İki değerlikli baryum bileşikleri pratik açıdan en büyük öneme sahiptir.

Baryum oksit(BaO): baryum - refrakter üretiminde ara ürün (erime noktası yaklaşık 2020° C) Beyaz toz, suyla reaksiyona girerek baryum hidroksit oluşturur, havadaki karbondioksiti emerek karbonata dönüşür:

BaO + H20 = Ba(OH)2; BaO + C02 = BaCO3

Baryum oksit, 500-600° C sıcaklıkta havada kalsine edildiğinde oksijenle reaksiyona girerek peroksit oluşturur; bu, 700° C'ye daha fazla ısıtıldığında tekrar okside dönüşerek oksijeni ortadan kaldırır:

2BaO + O2 = 2BaO2; 2BaO2 = 2BaO + O2

19. yüzyılın sonuna kadar, sıvı havanın damıtılmasıyla oksijenin serbest bırakılmasına yönelik bir yöntem geliştirilene kadar oksijen bu şekilde elde ediliyordu.

Laboratuvarda baryum oksit, baryum nitratın kalsine edilmesiyle hazırlanabilir:

2Ba(NO3)2 = 2BaO + 4NO2 + O2

Artık baryum oksit, baryum peroksit üretmek ve baryum ferrattan seramik mıknatıslar yapmak için su giderici bir madde olarak kullanılıyor (bunun için baryum ve demir oksit tozlarının bir karışımı, güçlü bir manyetik alanda bir pres altında sinterlenir), ancak Baryum oksidin ana kullanımı termiyonik katotların imalatıdır. 1903 yılında genç Alman bilim adamı Wehnelt, kısa bir süre önce İngiliz fizikçi Richardson tarafından keşfedilen katı maddelerden elektron emisyonu yasasını test etti. Platin tel ile yapılan deneylerden ilki yasayı tamamen doğruladı, ancak kontrol deneyi başarısız oldu: elektron akışı bekleneni keskin bir şekilde aştı. Metalin özellikleri değişemeyeceğinden Wehnelt, platinin yüzeyinde bir çeşit yabancı madde olduğunu varsaydı. Olası yüzey kirleticilerini test ettikten sonra, ilave elektronların, deneyde kullanılan vakum pompasının yağlayıcısının bir parçası olan baryum oksit tarafından yayıldığı konusunda ikna oldu. Fakat bilim dünyası gözlemi tekrarlanamadığı için bu keşfi hemen fark edemedi. Sadece çeyrek yüzyıl sonra İngiliz Kohler, yüksek termiyonik emisyon sergilemek için baryum oksidin çok yüksek sıcaklıklarda ısıtılması gerektiğini gösterdi. düşük basınçlar oksijen. Bu olgu ancak 1935'te açıklanabildi. bilim adamı Paul Elektronların oksit içindeki küçük bir baryum safsızlığı tarafından yayıldığını öne sürdü: düşük basınçlarda oksijenin bir kısmı oksitten buharlaşır ve geri kalan baryum kolayca iyonlaşarak form oluşturur. serbest elektronlarısıtıldığında kristali bırakan:

2BaO = 2Ba + O2; Ba = Ba 2+ + 2е

Bu hipotezin doğruluğu nihayet 1950'lerin sonlarında, oksitteki baryum safsızlığının konsantrasyonunu ölçen ve bunu termiyonik elektron emisyonunun akışıyla karşılaştıran Sovyet kimyagerleri A. Bundel ve P. Kovtun tarafından belirlendi. Artık baryum oksit çoğu termiyonik katodun aktif kısmıdır. Örneğin, bir TV ekranında veya bilgisayar monitöründe görüntü oluşturan bir elektron ışını baryum oksit tarafından yayılır.

Baryum hidroksit, oktahidrat(Ba(OH)2· 8H2O). Beyaz toz, yüksek oranda çözünür sıcak su(80°C'de %50'den fazla), soğukta daha kötü (20°C'de %3,7). Oktahidratın erime noktası 78°C'dir; 130°C'ye ısıtıldığında susuz Ba(OH)2'ye dönüşür. Baryum hidroksit, oksidin sıcak suda çözülmesiyle veya baryum sülfürün aşırı ısıtılmış buhar akışında ısıtılmasıyla üretilir. Baryum hidroksit, karbondioksitle kolayca reaksiyona girer, bu nedenle "barit suyu" adı verilen sulu çözeltisi kullanılır. analitik Kimya CO2 için reaktif olarak. Ayrıca “barit suyu” sülfat ve karbonat iyonları için reaktif görevi görür. Baryum hidroksit, bitkisel ve hayvansal yağlardan ve endüstriyel çözeltilerden sülfat iyonlarını uzaklaştırmak, yağlayıcıların bir bileşeni olarak rubidyum ve sezyum hidroksitleri elde etmek için kullanılır.

Baryum karbonat(BaCO3). Doğada mineral witherittir. Beyaz toz, suda çözünmez, suda çözünür güçlü asitler(kükürt hariç). 1000° C'ye ısıtıldığında ayrışır ve CO 2 açığa çıkar:

BaCO3 = BaO + CO2

Baryum karbonat, camın kırılma indeksini arttırmak için eklenir ve emaye ve sırlara eklenir.

Baryum sülfat(BaSO4). Doğada - barit (ağır veya Farsça spar) - baryumun ana minerali - beyaz bir tozdur (erime noktası yaklaşık 1680 ° C), pratik olarak suda çözünmez (18 ° C'de 2,2 mg / l), konsantre sülfürik maddede yavaşça çözünür asit.

Boya üretimi uzun zamandır baryum sülfatla ilişkilendirilmektedir. Doğru, ilk başta kullanımı suç niteliğindeydi: ezilmiş barit kurşun beyazı ile karıştırıldı, bu da nihai ürünün maliyetini önemli ölçüde düşürdü ve aynı zamanda boyanın kalitesini de bozdu. Ancak bu tür modifiye edilmiş beyazlar normal beyazlarla aynı fiyata satılarak boya tesisi sahipleri için önemli karlar elde edildi. 1859 yılında imalat ve üretim departmanı iç ticaret Yaroslavllı üreticilerin kurşun beyazına ağır direk ekleyen hileli entrikaları hakkında bilgi alındı, bu da "tüketiciyi ürünün gerçek kalitesi konusunda aldatıyor" ve ayrıca söz konusu üreticilerin kurşun beyazı üretiminde direk kullanmalarının yasaklanması yönünde bir talep alındı. .” Ancak bu şikayetler sonuç vermedi. 1882'de Yaroslavl'da 1885'te 50 bin pound ezilmiş ağır direk üreten bir direk fabrikasının kurulduğunu söylemek yeterli. 1890'ların başında D.I. Mendeleev şöyle yazmıştı: "...Birçok fabrikada beyaz karışıma barit karıştırılıyor, çünkü yurt dışından getirilen beyazda fiyatı düşürmek için bu karışım bulunuyor."

Baryum sülfat, piyasada yaygın olarak talep gören, yüksek gizleme gücüne sahip, toksik olmayan beyaz bir boya olan litoponun bir parçasıdır. Litopon yapmak için, baryum sülfit ve çinko sülfatın sulu çözeltileri karıştırılır, bu sırada bir değişim reaksiyonu meydana gelir ve ince kristalli baryum sülfat ve çinko sülfit - litopon - karışımı çöker ve çözeltide saf su kalır.

BaS + ZnSO 4 = BaSO 4 Ї + ZnSЇ

Pahalı kağıt türlerinin üretiminde baryum sülfat, dolgu maddesi ve ağırlıklandırma maddesi olarak rol oynar ve kağıdı daha beyaz ve yoğun hale getirir; aynı zamanda kauçuk ve seramik için dolgu maddesi olarak da kullanılır.

Dünyada çıkarılan baritin %95'inden fazlası derin kuyuların açılmasına yönelik çalışma çözümlerinin hazırlanmasında kullanılıyor.

Baryum sülfat, x ışınlarını ve gama ışınlarını güçlü bir şekilde emer. Bu özellik tıpta gastrointestinal hastalıkların teşhisinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bunu yapmak için, hastanın su içindeki bir baryum sülfat süspansiyonunu veya bunun irmik lapası - "baryum lapası" ile karışımını yutmasına izin verilir ve daha sonra transilluminasyona tabi tutulur. röntgen. Bu alanlar sindirim kanalıİçinden "baryum lapası" geçen , resimde koyu lekeler olarak görünüyor. Bu sayede doktor mide ve bağırsakların şekli hakkında fikir sahibi olabilir ve hastalığın yerini belirleyebilir. Baryum sülfat aynı zamanda inşaatlarda kullanılan barit betonunun yapımında da kullanılır. nükleer enerji santralleri ve nüfuz eden radyasyona karşı koruma sağlamak için nükleer santraller.

Baryum sülfür(BaS). Baryum ve bileşiklerinin üretiminde ara ürün. Ticari ürün, suda az çözünen, gri renkli, ufalanabilir bir tozdur. Baryum sülfit, deri endüstrisinde litopon üretmek için kullanılır. saç çizgisi saf hidrojen sülfür elde etmek için derilerden. BaS, ışık enerjisini emdikten sonra parlayan maddeler olan birçok fosforun bir bileşenidir. Casciarolo'nun bariti kömürle kalsine ederek elde ettiği şey budur. Baryum sülfit kendi başına parlamaz: bizmut, kurşun ve diğer metallerin tuzları gibi aktifleştirici maddelerin eklenmesini gerektirir.

Baryum titanat(BaTiO3). En endüstriyel olanlardan biri önemli bağlantılar baryum – beyaz refrakter (erime noktası 1616° C) kristal madde, suda çözünmez. Baryum titanat, titanyum dioksitin baryum karbonatla yaklaşık 1300 ° C sıcaklıkta kaynaştırılmasıyla elde edilir:

BaCO3 + TiO2 = BaTiO3 + CO2

Baryum titanat en iyi ferroelektriklerden (), çok değerli elektrik malzemelerinden biridir. 1944'te Sovyet fizikçi B.M. Vul olağanüstü ferroelektrik yetenekler keşfetti (çok yüksek). dielektrik sabiti) onları geniş bir sıcaklık aralığında tutan baryum titanat içinde - neredeyse mutlak sıfırdan +125 ° C'ye kadar. Bu durum, baryum titanatın büyük mekanik mukavemeti ve nem direncinin yanı sıra, onun biri haline gelmesine katkıda bulundu. örneğin üretiminde kullanılan en önemli ferroelektrikler elektrik kapasitörler. Baryum titanat, tüm ferroelektrikler gibi piezoelektrik özelliklere de sahiptir: elektriksel özellikler baskı altında. Alternatif bir elektrik alanına maruz kaldığında kristallerinde salınımlar meydana gelir ve bu nedenle piezoelementlerde, radyo devrelerinde ve otomatik sistemler. Yerçekimi dalgalarını tespit etme girişimlerinde baryum titanat kullanıldı.

Diğer baryum bileşikleri.

Baryum nitrat ve klorat (Ba(ClO 3) 2) – bileşen Havai fişeklerde bu bileşiklerin eklenmesi aleve parlak yeşil bir renk verir. Baryum peroksit, alüminotermi için ateşleme karışımlarının bir bileşenidir. Baryum (Ba) tetrasiyanoplatinat(II), X ışınlarına ve gama ışınlarına maruz kaldığında parlıyor. 1895 yılında bu maddenin parıltısını gözlemleyen Alman fizikçi Wilhelm Roentgen, daha sonra X-ışınları olarak adlandırılan yeni bir radyasyonun varlığını öne sürdü. Artık baryum tetrasiyanoplatinat(II) ışıklı alet ekranlarını kaplamak için kullanılıyor. Baryum tiyosülfat (BaS 2 O 3) renksiz verniğe inci rengi bir renk verir ve onu tutkalla karıştırarak tam bir sedef taklidi elde edebilirsiniz.

Baryum bileşiklerinin toksikolojisi.

Tüm çözünür baryum tuzları zehirlidir. Floroskopide kullanılan baryum sülfat pratik olarak toksik değildir. Öldürücü doz baryum klorür 0,8-0,9 gr, baryum karbonat 2-4 gr. Zehirli baryum bileşikleri yutulduğunda ağızda yanma, midede ağrı, salya akması, bulantı, kusma, baş dönmesi, kas güçsüzlüğü, nefes darlığı ve yavaşlama. kalp atış hızı ve düşüş meydana gelir. tansiyon. Baryum zehirlenmesinin ana tedavisi gastrik lavaj ve laksatif kullanımıdır.

Baryumun insan vücuduna giren ana kaynakları gıda (özellikle deniz ürünleri) ve içme suyudur. Dünya Sağlık Örgütü'nün tavsiyelerine göre baryum içeriği içme suyu 0,7 mg/l'yi geçmemelidir; Rusya'da çok daha katı standartlar geçerlidir - 0,1 mg/l.

Yuri Krutyakov

TANIM

Baryum- elli altıncı element periyodik tablo. Tanım - Latince "baryum"dan gelen Ba. Altıncı dönemde IIA grubunda yer alır. Metalleri ifade eder. Nükleer yük 56'dır.

Baryum doğada esas olarak sülfatlar ve karbonatlar formunda bulunur ve barit BaSO 4 ve witherit BaCO 3 minerallerini oluşturur. Yer kabuğundaki baryum içeriği %0,05'tir (kütle), bu da kalsiyum içeriğinden önemli ölçüde daha azdır.

Gibi basit madde baryum, havada, hava bileşenleriyle etkileşime giren sarımsı bir film filmi ile kaplanan gümüşi beyaz bir metaldir (Şekil 1). Baryumun sertliği kurşuna benzer. Yoğunluk 3,76 g/cm3. Erime noktası 727 o C, kaynama noktası 1640 o C. Cisim merkezli kristal kafese sahiptir.

Pirinç. 1. Baryum. Dış görünüş.

Baryumun atomik ve moleküler kütlesi

TANIM

Maddenin bağıl moleküler ağırlığı(Mr), belirli bir molekülün kütlesinin, bir karbon atomunun kütlesinin 1/12'sinden kaç kat daha büyük olduğunu gösteren bir sayıdır ve bir elementin bağıl atom kütlesi(A r) - kaç kez ortalama ağırlık Bir kimyasal elementin atomları, bir karbon atomunun kütlesinin 1/12'sinden fazladır.

Serbest halde baryum tek atomlu Ba molekülleri formunda mevcut olduğundan, atomik ve moleküler ağırlık eşleştir. 137.327'ye eşittirler.

Baryum izotopları

Doğada baryumun 130 Ba, 132 Ba, 134 Ba, 135 Ba, 136 Ba, 137 Ba ve 138 Ba olmak üzere yedi kararlı izotop formunda bulunabileceği bilinmektedir; bunların en yaygın olanı 137 Ba'dır (%71,66). . Kütle sayıları sırasıyla 130, 132, 134, 135, 136, 137 ve 138'dir. Baryum izotopu 130 Ba'nın bir atomunun çekirdeği elli altı proton ve yetmiş dört nötron içerir ve geri kalan izotoplar ondan yalnızca nötron sayısında farklılık gösterir.

Yapay olanlar var kararsız izotoplar kütle numaraları 114'ten 153'e kadar olan baryumun yanı sıra çekirdeğin on izomerik durumu, bunların arasında en uzun ömürlü izotop 133 Ba, yarılanma ömrü 10,51 yıl.

Baryum iyonları

Dışarıda enerji seviyesi Baryum atomunun değerlik olan iki elektronu vardır:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 2 5p 6 6s 2 .

Sonuç olarak kimyasal etkileşim baryum verir değerlik elektronları yani onların donörüdür ve pozitif yüklü bir iyona dönüşür:

Ba 0 -2e → Ba 2+ .

Baryum molekülü ve atom

Serbest durumda baryum, monoatomik Ba molekülleri formunda bulunur. Baryum atomunu ve molekülünü karakterize eden bazı özellikler şunlardır:

Problem çözme örnekleri

ÖRNEK 1

İLE kimyasal formül BaSO4. Suda çözünmeyen kokusuz beyaz bir tozdur. Beyazlığı ve opaklığının yanı sıra yüksek yoğunluğu da ana uygulama alanlarını belirlemektedir.

İsmin tarihi

Baryum aittir alkali toprak metalleri. İkincisi, D.I. Mendeleev'e göre bileşiklerinin çözünmeyen bir toprak kütlesi oluşturması ve oksitlerin "topraksı bir görünüme sahip olması" nedeniyle bu şekilde adlandırılmıştır. Baryum doğal olarak çeşitli safsızlıklara sahip baryum sülfat olan barit minerali formunda bulunur.

İlk kez 1774 yılında İsveçli kimyagerler Scheele ve Hahn tarafından ağır direk olarak adlandırılan yapının bir parçası olarak keşfedildi. Mineralin adı buradan gelir (Yunanca "baris" - ağır kelimesinden) ve daha sonra 1808'de Humphry Devi tarafından saf haliyle izole edilen metalin kendisi.

Fiziki ozellikleri

BaSO 4 bir sülfürik asit tuzu olduğundan, fiziksel özellikleri kısmen yumuşak, reaktif ve gümüşi beyaz olan metalin kendisi tarafından belirlenir. Doğal barit renksiz (bazen beyaz) ve şeffaftır. Kimyasal olarak saf BaSO 4, beyazdan açık sarıya kadar bir renge sahiptir, yanıcı değildir ve erime noktası 1580°C'dir.

Baryum sülfatın kütlesi nedir? Molar kütle 233,43 g/mol'e eşittir. Alışılmadık derecede yüksek bir özgül ağırlığa sahiptir - 4,25 ile 4,50 g/cm3 arası. Suda çözünmemesi göz önüne alındığında, yüksek yoğunluğu onu sulu sondaj sıvılarında dolgu maddesi olarak vazgeçilmez kılmaktadır.

Kimyasal özellikler

BaSO 4 suda en az çözünen bileşiklerden biridir. Çözünürlüğü yüksek iki tuzdan elde edilebilir. Sulu bir sodyum sülfat - Na2S04 çözeltisi alalım. Sudaki molekülü üç iyona ayrışır: iki Na + ve bir SO4 2-.

Na 2 SO 4 → 2Na + + SO 4 2-

Ayrıca molekülü üç iyona ayrışan sulu bir baryum klorür - BaCl2 çözeltisi alalım: bir Ba 2+ ve iki Cl -.

BaCl 2 → Ba 2+ + 2Cl -

Sulu bir sülfat çözeltisini ve klorür içeren bir karışımı karıştırın. Baryum sülfat, aynı yüke ve zıt işarete sahip iki iyonun bir molekül halinde birleşmesi sonucu oluşur.

Ba 2+ + SO 4 2- → Ba SO 4

Aşağıda bu reaksiyonun (moleküler olarak adlandırılan) tam denklemini görebilirsiniz.

Na2S04 + BaCl2 → 2NaCl + BaS04

Sonuç olarak, çözünmeyen bir baryum sülfat çökeltisi oluşur.

Ticari barit

Uygulamada, petrol ve gaz kuyularının sondajı sırasında sondaj sıvılarında kullanılması amaçlanan ticari baryum sülfatın üretimi için başlangıç ​​malzemesi, kural olarak barit mineralidir.

"Birincil" barit terimi, ham maddeyi (madenlerden ve taş ocaklarından elde edilen) ve ayrıca yıkama, çökeltme, ağır ortamda ayırma, yüzdürme gibi yöntemlerle basit zenginleştirme ürünlerini içeren ticari ürünleri ifade eder. Çoğu Ham barit, onu minimum saflığa ve yoğunluğa getirmeyi gerektirir. Dolgu maddesi olarak kullanılan mineral, parçacıklarının en az %97'sinin boyutu 75 mikrona kadar olacak ve %30'dan fazlası 6 mikrondan küçük olmayacak şekilde tekdüze bir boyuta gelinceye kadar ezilir ve elenir. Birincil barit ayrıca yeterince yoğun olmalıdır. spesifik yer çekimi 4,2 g/cm3 veya daha yüksekti ancak yataklara zarar vermeyecek kadar yumuşaktı.

Kimyasal olarak saf bir ürün elde etmek

Mineral barit genellikle çeşitli yabancı maddelerle, özellikle de onu renklendiren demir oksitlerle kirlenir. çeşitli renkler. Karbotermik (kok ile ısıtılarak) olarak işlenir. Sonuç baryum sülfittir.

BaS04 + 4 C → BaS + 4 CO

İkincisi, sülfatın aksine suda çözünür ve oksijen, halojenler ve asitlerle kolayca reaksiyona girer.

BaS + H2S04 → BaS04 + H2S

Son derece saf bir çıktı ürünü elde etmek için sülfürik asit kullanılır. Bu işlemle üretilen baryum sülfata genellikle Fransızca "beyaz sabit" anlamına gelen blancfix adı verilir. Sıklıkla bulunur Tüketici ürünleri boyalar gibi.

İÇİNDE laboratuvar koşulları Baryum sülfat, baryum iyonları ve sülfat iyonlarının çözelti içinde birleştirilmesiyle oluşturulur (yukarıya bakın). Sülfat, çözünmezliği nedeniyle en az toksik baryum tuzu olduğundan, diğer baryum tuzlarını içeren atıklar bazen oldukça toksik olan tüm baryumu bağlamak için sodyum sülfatla işlenir.

Sülfattan hidroksite ve geriye

Tarihsel olarak barit, şeker rafinasyonunda gerekli olan baryum hidroksit Ba(OH)2'yi üretmek için kullanıldı. Bu genellikle endüstride yaygın olarak kullanılan çok ilginç bir bileşiktir. Suda yüksek oranda çözünür ve barit suyu olarak bilinen bir çözelti oluşturur. Sülfat iyonlarını bağlamak için kullanılması uygundur. çeşitli kompozisyonlarçözünmeyen BaSO4 oluşturarak.

Yukarıda kok varlığında ısıtıldığında sülfattan suda çözünür baryum sülfürün (BaS) elde edilmesinin kolay olduğunu gördük. İkincisi, etkileşimde bulunurken sıcak su hidroksit oluşturur.

BaS + 2H 2 O → Ba(OH) 2 + H 2 S

Çözeltiler halinde alınan baryum hidroksit ve sodyum sülfat, karıştırıldığında çözünmeyen bir baryum sülfat ve sodyum hidroksit çökeltisi verecektir.

Ba(OH)2 + Na2S04 = BaS04 + 2NaOH

Görünüşe göre doğal baryum sülfat (barit) endüstriyel olarakönce baryum hidroksite dönüşür ve daha sonra çeşitli tuz sistemlerini sülfat iyonlarından arındırırken aynı sülfatın üretilmesine hizmet eder. Reaksiyon, bir bakır sülfat çözeltisinin SO42 iyonlarından saflaştırılması sırasında tamamen aynı şekilde ilerleyecektir. Baryum hidroksit + bakır sülfat karışımı yaparsanız sonuç bakır hidroksit ve çözünmeyen baryum sülfat olacaktır.

CuS04 + Ba(OH)2 → Cu(OH)2 + BaS04 ↓

Sülfürik asitle reaksiyona girse bile sülfat iyonları baryuma tamamen bağlanacaktır.

Sondaj sıvılarında kullanım

Dünyadaki baryum sülfat üretiminin yaklaşık %80'i, saflaştırılmış ve ezilmiş barit, petrol ve gaz kuyularının oluşturulmasında sondaj sıvılarının bir bileşeni olarak tüketilmektedir. Bunu eklemek, yüksek rezervuar basıncına daha iyi direnç göstermek ve sızıntıları önlemek için kuyuya pompalanan sıvının yoğunluğunu artırır.

Bir kuyu açıldığında, uç içinden geçer çeşitli eğitimler, her birinin kendine has özellikleri var. Derinlik arttıkça çözelti yapısında bulunması gereken barit yüzdesi de artar. Ek bir avantaj da baryum sülfatın manyetik olmaması, dolayısıyla iletimi engellememesidir. çeşitli ölçümler Kuyuda elektronik cihazlar kullanılıyor.

Boya ve kağıt endüstrisi

Çoğu sentetik BaSO 4, boyalarda beyaz pigmentin bir bileşeni olarak kullanılır. Böylece titanyum dioksit (TiO 2) ile karıştırılan blancfix, boyamada kullanılan beyaz yağlı boya olarak satılmaktadır.

BaSO 4 ve ZnS'nin (çinko sülfit) kombinasyonu, litopon adı verilen inorganik bir pigment üretir. Bazı fotoğraf kağıdı türleri için kaplama olarak kullanılır.

Daha yakın zamanlarda, mürekkep püskürtmeli yazıcılara yönelik kağıdı parlatmak için baryum sülfat kullanıldı.

Kimya endüstrisinde ve demir dışı metalurjide uygulama

Polipropilen ve polistiren üretiminde dolgu maddesi olarak %70'e varan oranda BaSO 4 kullanılmaktadır. Plastiklerin asitlere ve alkalilere karşı direncini arttırma ve aynı zamanda onlara opaklık kazandırma etkisine sahiptir.

Aynı zamanda diğer baryum bileşiklerinin, özellikle de televizyon ve bilgisayar ekranları (tarihsel olarak katot ışın tüplerinde) için LED cam yapımında kullanılan baryum karbonatın üretilmesinde de kullanılır.

Metal dökümde kullanılan kalıplar genellikle erimiş metale yapışmayı önlemek için baryum sülfatla kaplanır. Anot bakır levhaların imalatında yapılan şey budur. Baryum sülfat tabakasıyla kaplanmış bakır kalıplara dökülürler. Sıvı bakır, bitmiş anot plakası halinde katılaştığında kalıptan kolayca çıkarılabilir.

Piroteknik cihazlar

Çünkü baryum bileşikleri yayar yeşil ışık Yanarken bu maddenin tuzları genellikle piroteknik formüllerde kullanılır. Nitrat ve klorat sülfattan daha yaygın olmasına rağmen ikincisi piroteknik flaşların bir bileşeni olarak yaygın şekilde kullanılır.

X-ışını kontrast maddesi

Baryum sülfat belirli tanıları koymak için kullanılan bir radyokontrast maddesidir. tıbbi sorunlar. Bu tür maddeler x-ışınlarını geçirmediklerinden (onları bloke ederler) yüksek yoğunluk), daha sonra lokalize oldukları vücut bölgeleri röntgen filminde beyaz alanlar olarak görünür. Bu, bir (teşhis konulan) organ ile diğer (çevreleyen) dokular arasında gerekli ayrımı yaratır. Kontrast, doktorun herhangi bir şeyi görmesine yardımcı olacaktır. Özel durumlar o organda veya vücut kısmında mevcut olabilecek.

Baryum sülfat ağızdan veya lavmanla rektal olarak alınır. İlk durumda yemek borusunu, mideyi veya ince bağırsağı X ışınlarına karşı opak hale getirir. Bu şekilde fotoğrafları çekilebilir. Maddenin lavman yoluyla uygulanması durumunda kolon veya bağırsaklar röntgen ile görülüp kaydedilebilir.

Baryum sülfat dozu, testin türüne bağlı olarak farklı hastalar için farklı olacaktır. İlaç, özel bir tıbbi baryum süspansiyonu veya tabletler halinde mevcuttur. Kontrast ve röntgen ekipmanı gerektiren çeşitli testler çeşitli miktarlar süspansiyonlar (bazı durumlarda ilacı tablet formunda almak gerekir). Kontrast madde yalnızca bir doktorun doğrudan gözetimi altında kullanılmalıdır.

Baryum sülfat aktif madde Sindirim sisteminin belirli hastalıklarında teşhis amaçlı kullanılan bir ilaçtır. Gevşek beyaz bir tozdur, kokusuz ve tatsızdır; alkaliler ve asitlerin yanı sıra organik çözücülerde de çözünmez. Bu bileşenin özelliklerine bakalım. Floroskopi için neden baryum sülfata ihtiyaç duyulduğundan bahsedelim, bu maddenin tıbbi kullanımını anlatacağız, özelliklerini, talimatların ne söylediğini anlatacağız.

Baryum sülfatın etkisi nedir?

Baryum sülfat radyoopak bir maddedir; ilgili çalışmalar yapılırken röntgen görüntülerinin kontrastını iyileştirdiği ve toksik olmadığı için teşhis amacıyla kullanılır. Yemek borusu, mide ve duodenum gibi organların maksimum radyoopasitesine, uygulamadan hemen sonra çok hızlı bir şekilde ulaşılır.

İnce bağırsağa gelince, radyopasite yaklaşık 15 dakika veya bir buçuk saat sonra ortaya çıkar, her şey ilacın viskozitesine ve midenin anında boşalma hızına bağlı olacaktır. Hem ince hem de kalın bağırsağın distal kısımlarının maksimum görselleştirilmesi, hastanın vücut pozisyonuna ve ayrıca hidrostatik basınç.

Baryum sülfat sindirim sisteminden emilmez ve bu nedenle, gastrointestinal sistemde perforasyon yoksa elbette doğrudan sistemik dolaşıma girmez. Bu madde dışkıyla atılır.

Baryum sülfat kullanımının endikasyonları nelerdir?

Gastrointestinal sistemin, özellikle ince bağırsağın, yani üst bölümlerinin radyografisi için bir ürün reçete edilir.

Baryum sülfat kullanımına kontrendikasyonlar nelerdir?

Baryum sülfat kullanımına kontrendikasyonlar arasında aşağıdaki durumlar vardır:

Bu maddeye karşı aşırı duyarlılığın olması;
Kolon tıkanıklığı için reçete edilmez;
Gastrointestinal perforasyon durumunda baryum kullanımı kontrendikedir;
Bronşiyal astım öykünüz varsa;
Vücut susuz kaldığında;
Akut ülseratif kolit için;
Alerjik reaksiyonlar için.

Yukarıdakilere ek olarak hastada kistik fibroz varsa bu madde kullanılmaz; akut divertikülit de kontrendikasyon olarak kabul edilir.

Baryum sülfatın yan etkileri nelerdir?

Baryum sülfatın yan etkileri arasında kullanım talimatları aşağıdaki koşullara dikkat çekmektedir: uzun süreli kabızlık gelişebilir zor karakter bağırsakların bazı kısımlarında spazmlar mümkündür ve ishal meydana gelebilir.

Ayrıca nefes almada zorluk, ağrılı şişkinlik, göğüste sıkışma, mide ve bağırsaklarda ağrı ile kendini gösteren anafilaktoid reaksiyonlar gelişir.

İlk röntgen kontrast çalışmasından sonra hastada herhangi bir gelişme görüldüyse yan etkiler mutlaka doktorunuzu bu konuda bilgilendirmelisiniz.

Baryum Sülfatın kullanım alanları ve dozu nedir?

Üst sindirim sistemi üzerinde bir çalışma yapmak için ağızdan bir baryum sülfat süspansiyonu alınır; çift kontrast sağlamak için sodyum sitratın yanı sıra sorbitol eklenmelidir. Bu durumda "baryumlu yulaf ezmesi" şu şekilde hazırlanır: 80 g toz, yüz mililitre su içinde seyreltilir ve ardından teşhis prosedürü gerçekleştirilir.

Kolonun röntgen teşhisi için, 750 g Baryum sülfat tozu ve bir litre sudan bir süspansiyon hazırlanır, ayrıca bir lavman yoluyla doğrudan rektuma% 0,5'lik bir tanen çözeltisi uygulanır.

Teşhis prosedürünün arifesinde katı yiyecek yemeniz önerilmez. Çalışmadan sonra yeterince tüketmeniz gerekiyor çok sayıda sıvı, böylece baryum sülfatın bağırsaklardan tahliyesini hızlandırır.

Özel Talimatlar

Baryum sülfat içeren müstahzarlar (analoglar)

Bar-VIPS ilacı Baryum sülfat içerir; dahili kullanım için bir teşhis süspansiyonunun hazırlanması için toz halinde bulunur. Bu radyokontrast maddesi karmaşık bir bileşime sahiptir ve düşük toksisiteye sahiptir.

Bir sonraki ilaç Coribar-D'dir, aynı zamanda bir macun halinde üretilir, belirgin yapışkan özelliklere sahiptir ve sindirim sisteminin mukoza zarının rahatlamasının yüksek kaliteli bir görüntüsünü sağlar.

Micropack onun dozaj formu ayrıca bir süspansiyonun hazırlandığı bir macun olarak da sunulur ve ilaç ayrıca toz halinde de üretilir. Bir sonraki ürün olan Micropack Colon kullanıldığında mikrorölyef görüntüsünü net bir şekilde elde edebilirsiniz.

Mikropak Oral, Mikropak ST, Microtrust yemek borusu macunu, Co 2-granül, Sulfobar, Falibarit, Falibarit XDE ve ayrıca Adsobar, listelenen bu radyokontrast ilaçların tümü aynı zamanda Baryum sülfat aktif maddesini de içerir. Hem süspansiyonun hazırlandığı macun formunda hem de ince toz formunda üretilirler.

X-ışını kontrast maddeleri, sindirim sistemindeki herhangi bir patolojiyi, özellikle yemek borusu, mide ve ayrıca bağırsağın tüm kısımlarını tanımlamak için teşhis amaçlı kullanılır. Ayrıca aynı isimli ilacın içinde Baryum sülfat bulunur.

Çözüm

Bir röntgen kontrast çalışması yapmadan önce, önceki gün katı, uzun sindirilen yiyecekler yemekten kaçınmalısınız. Bu durumda, mevcut endikasyonlara uygun olarak, ilgili doktor tarafından böyle bir kontrast muayenesi yapılmalıdır.