Kaj je barijev sulfat? Kako dobiti barijev sulfat?
Barijev sulfat je anorganske snovi s kemijsko formulo BaSO 4 . Je bel prašek, brez vonja, netopen v vodi. Njegova belina in motnost ter visoka gostota določajo glavna področja uporabe.
Zgodovina naslovov
Barij se nanaša na zemeljsko alkalijske kovine. Slednji so imenovani zato, ker, po D. Mendeleev, njihove spojine tvorijo netopno maso zemlje, oksidi pa imajo "zemeljski videz". Barij se naravno nahaja v obliki baritnega minerala, ki je barijev sulfat z različnimi nečistočami.
Prvič so ga odkrili švedski kemiki Scheele in Gan leta 1774 kot del tako imenovanega težkega sparija. Od tod tudi ime minerala (od grščine. "Baris" - težka), nato pa tudi sama kovina, ko jo je leta 1808 izoliral Humphry Devi v svoji čisti obliki.
Fizične lastnosti
Ker je BaSO 4 sol žveplove kisline, so njene fizikalne lastnosti delno določene s kovino, ki je mehka, kemično aktivna in srebrno bela. Naravni barit je brezbarven (včasih bel) in transparenten. Kemično čisti BaSO 4 barva od bele do bledo rumene barve, je nevnetljiva, s tališčem 1580 ° C.
Kakšna je masa barijevega sulfata? Njena molska masa je 233,43 g / mol. Ima nenavadno visoko specifično težo - od 4,25 do 4,50 g / cm 3 . Zaradi netopnosti v vodi je zaradi visoke gostote nepogrešljiva kot polnilo za tekočine za vrtanje vode.
Kemijske lastnosti
BaSO 4 je ena od najbolj zmerno topnih spojin v vodi. Lahko ga dobimo iz dveh zelo topnih soli. Vzemimo vodno raztopino natrijevega sulfata - Na2S04. Njegova molekula v vodi disociira na tri ione: dve Na + in eno SO 4 2- .
Na 2 SO 4 → 2Na + + SO 4 2- 
Vzemimo tudi vodno raztopino barijevega klorida - BaCl 2 , katere molekula disocira na tri ione: en Ba 2+ in dva Cl - .
BaCl 2 → Ba 2+ + 2Cl -
Zmešamo vodno raztopino sulfata in zmes, ki vsebuje klorid. Barijev sulfat nastane kot posledica združevanja dveh molskih ionov z enako velikostjo in nasprotno v signalni naboj.
Ba 2+ + SO 4 2- → BaSO 4
Spodaj lahko vidite celotno enačbo te reakcije (tako imenovano molekularno).
Na2S04 + BaCl2 → 2NaCl + BaSO 4 
Rezultat je netopna oborina barijevega sulfata.
Blago Barite
V praksi je surovina za pridobivanje tržnega barijevega sulfata, namenjena za uporabo v vrtalnih tekočinah za vrtanje naftnih in plinskih vrtin, praviloma mineralni barit.
Izraz "primarni" barit se nanaša na blagovne proizvode, ki vključujejo surovine (pridobljene iz rudnikov in kamnolomov), pa tudi enostavne proizvode za obogatitev z metodami, kot so pranje, sedimentacija, ločevanje v težkih medijih, flotacija. Večina surovega barita zahteva njegovo minimalno čistost in gostoto. Mineralno sredstvo, ki se uporablja kot polnilo, se zdrobi in preseje do enotne velikosti, tako da ima vsaj 97% njegovih delcev velikost do 75 mikronov in ne več kot 30% manj kot 6 mikronov. Primarni barit mora biti tudi dovolj gost, tako da njegova specifična teža znaša 4,2 g / cm 3 ali več, hkrati pa je dovolj mehka, da ne poškoduje ležajev.
Priprava kemično čistega proizvoda
Mineralni barit je pogosto onesnažen z različnimi nečistočami, predvsem železovimi oksidi, ki ga barvajo v različnih barvah. Obdeluje se s karbotermno metodo (ogrevanje s koksom). Rezultat je barijev sulfid.
BaSO 4 + 4 С → BaS + 4 СО
Slednji je, za razliko od sulfata, topen v vodi in zlahka reagira s kisikom, halogeni in kislinami.
BaS + H2SO4 → BaS04 + H2S
Da bi dobili izdelek visoke čistosti, uporabite žveplove kisline. Barijev sulfat, ki ga tvori ta proces, se pogosto imenuje blanfix, ki v francoščini pomeni »belo fiksno«. Pogosto ga najdemo v potrošniških izdelkih, kot so barve.
V laboratorijskih pogojih se barijev sulfat tvori z združevanjem barijevih ionov in sulfatnih ionov v raztopini (glej zgoraj). Ker je sulfat zaradi netopnosti najmanj toksične barijeve soli, se včasih obdelajo odpadki, ki vsebujejo njegove druge soli natrijevega sulfata da vežemo ves barij, ki je zelo strupen.
Od sulfata do hidroksida in nazaj
V preteklosti je bil barit uporabljen za proizvodnjo barijevega hidroksida Ba (OH) 2 , ki je potreben za rafiniranje sladkorja. Na splošno je to zelo zanimiva in široko uporabljena spojina v industriji. Je lahko topen v vodi, tvori raztopino, znano kot baritska voda. Za vezavo sulfatnih ionov v različnih sestavah je primerno uporabiti tvorbo netopnega BaSO4.
Videli smo zgoraj, da je pri segrevanju v prisotnosti koksa iz sulfata enostavno pridobiti vodotopni barijev sulfid - BaS. Slednji v stiku z vročo vodo tvori hidroksid.
BaS + 2H2O → Ba (OH) 2 + H2S
Barijev hidroksid in natrijev sulfat, vzeti v raztopini, v mešanici, bosta dali netopno oborino barijevega sulfata in kavstični natrij.
Ba (OH) 2 + Na2S04 = BaS04 + 2NaOH
Izkazalo se je, da se naravni barijev sulfat (barit) najprej industrijsko pretvori v barijev hidroksid in nato služi za pridobitev istega sulfata pri čiščenju različnih solnih sistemov iz sulfatnih ionov. Na enak način bo reakcija potekala pri čiščenju iz SO 4 ionov - raztopine bakrovega sulfata. Če naredimo zmes barijevega hidroksida + bakrovega sulfata, potem je rezultat bakrov hidroksid in netopen barijev sulfat.
CuSO 4 + Ba (OH) 2 → Cu (OH) 2 + BaSO4 ↓
Tudi v sami reakciji z žveplovo kislino bodo njeni sulfatni ioni popolnoma vezani z barijem.
Uporabite ga v blatu
Približno 80% svetovne proizvodnje očiščenega in zemeljskega barita se uporablja kot sestavni del vrtalnih tekočin pri ustvarjanju naftnih in plinskih vrtin. Dodatek poveča gostoto tekočine, ki se vbrizga v vodnjak, z namenom boljše odpornosti na visoki formacijski tlak in preprečevanje izlitja.
Ko se vrtine vrtajo, se grelec razširi skozi drugo obliko, od katerih ima vsaka svoje značilnosti. Večja kot je globina, večji mora biti odstotek barita v strukturi raztopine. Dodatna prednost je, da je barijev sulfat nemagnetna snov, tako da ne moti različnih meritev v vrtini z elektronskimi napravami.
Industrija barv in papirja
Večina sintetičnih BaSO 4 se uporablja kot sestavni del belega pigmenta za barve. Tako se blanc, pritrjen v mešanici s titanovim dioksidom (TiO 2 ), prodaja kot bela oljna barva, ki se uporablja pri barvanju.
Kombinacija BaSO 4 in ZnS (cinkov sulfid) proizvaja anorganski pigment, imenovan lithopone. Uporablja se kot premaz za določene vrste fotografskega papirja.
V zadnjem času se je barijev sulfat uporabljal za osvetljevanje papirja, izdelanega za brizgalne tiskalnike.
Uporaba v kemični industriji in barvni metalurgiji
Pri proizvodnji polipropilena in polistirena BaSO 4 kot polnilo v deležu do 70%. Ima učinek povečanja odpornosti plastike na kisline in alkalije, prav tako pa jim daje tudi motnost.
Uporablja se tudi za proizvodnjo drugih barijevih spojin, zlasti karbonata, ki se uporablja za proizvodnjo LED stekel za televizijske in računalniške zaslone (zgodovinsko v katodnih ceveh).
Kalupi, ki se uporabljajo v litju kovin, pogosto prekrivajo barij s sulfatom, da se prepreči adhezija na staljeno kovino. To se opravi pri izdelavi anodnih bakrenih plošč. Odlivajo se v bakrene kalupe, prevlečene s plastjo barijevega sulfata. Ko se tekoči baker strdi kot končna anodna plošča, jo je mogoče enostavno odstraniti iz kalupa.
Pirotehnične naprave
Ker barijeve spojine pri sežiganju oddajajo zeleno svetlobo, soli te snovi pogosto uporabljajo pirotehnične formule. Čeprav sta nitrat in klorat pogostejša od sulfata, se slednji pogosto uporablja kot sestavni del pirotehničnih stroboskopov.
Radiokontrastna zdravila
Barijev sulfat je radiološko sredstvo, ki se uporablja za diagnosticiranje določenih zdravstvenih težav. Ker so take snovi neprozorne x žarki (blokirajte jih zaradi visoke gostote), potem se področja telesa, v katerih so lokalizirana, pojavijo kot bele lise na rentgenskem filmu. To ustvarja potrebno razlikovanje med enim (diagnostibilnim) organom in drugimi (okoliškimi) tkivi. Kontrast bo zdravniku pomagal videti kakšne posebne pogoje, ki lahko obstajajo v tem organu ali delu telesa.
Barijev sulfat se jemlje peroralno ali rektalno z klistirjem. V prvem primeru je požiralnik, želodec ali tanko črevo neprosojen za rentgenske žarke. Tako jih je mogoče fotografirati. Če se snov daje z uporabo klistirja, se lahko kolon ali črevo vidita in fiksirata z rentgenskimi žarki.
Odmerek barijevega sulfata bo pri različnih bolnikih različen, vse je odvisno od vrste testa. Zdravilo je na voljo v obliki posebne medicinske barijeve suspenzije ali tablet. Različni testi, ki zahtevajo kontrast in rentgensko opremo, zahtevajo različne količine suspenzije (v nekaterih primerih je treba zdravilo vzeti v obliki tablet). Kontrast naj se uporablja samo pod neposrednim nadzorom zdravnika.