Carbonat de bariu: proprietăți, structură chimică, utilizări
Carbonatul de bariu este o sare anorganică a metalului de bariu, penultimă din grupa 2 a mesei periodice și aparținând metalelor alcalino-pământoase. Formula sa chimică este BaCO 3 și este disponibilă pe piață ca o pulbere cristalină albă.
Cum obții? Metalul de bariu se găsește în minerale, cum ar fi bariț (BaSO 4 ) și albită (BaCO 3 ). Whiterite este asociat cu alte minerale care scad nivelul de puritate din cristalele albe în schimbul colorărilor.
Pentru a genera BaCO3 pentru utilizare sintetică, este necesar să se elimine impuritățile din albit, așa cum este indicat de următoarele reacții:
BaCO3 (s, impure) + 2NH4Cl (s) + Q (căldură) => BaCl2 (aq) + 2NH3 (g) + H 2O
BaCl2 (aq) + (NH4) 2C03 (s) => BaCO3 (s) + 2NH4CI (aq)
Barițul este, însă, 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 BaCO 3 duce la :
BaS (+) + Na2C03 (s) => BaCO3 (s) + Na2S (s)
BaS (+) + C02 (g) + H20 (l) => BaCO3 (s) + (NH4) 2S
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), care explică solubilitatea acesteia în aceste medii acide. În cazul acidului sulfuric, se precipită ca sarea insolubilă BaSO 4 .
BaCO3 (s) + 2HCI (aq) => BaCl2 (aq) + C02 (g) + H20 (l)
BaCO3 + H2SO4 (aq) => BaS04 (s) + C02 (g) + H20 (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 este supus descompunerii chimice în loc de fierbere. Acest proces are loc pentru toți carbonații metalici: MCO 3 (s) => MO (s) + CO 2 (g).
Descompunere termică
BaCO3 (s) => BaO (s) + C02 (g)
Dacă solidele ionice se caracterizează prin faptul că sunt foarte stabile, de ce se descompun carbonații? Metalul M modifică temperatura la care solidul se descompune? Ioniunile care alcătuiesc carbonatul de bariu sunt Ba2 + și CO3 2, ambele voluminoase (adică cu raze ionice mari). CO 2 2- este responsabil de descompunerea:
CO 2 2- (s) => 02- (g) + C02 (g)
Ionul de oxid (O2-) se leagă de metal pentru a forma MO, oxidul metalic. MO generează o nouă structură ionică în care, ca regulă generală, cu cât ionii săi sunt mai apropiați, cu atât mai stabilă este structura rezultantă (entalpia rețelei). Opusul are loc dacă ionii M + și O2 - au raze radiale foarte inegale.
Dacă entalpia rețelei pentru MO este mare, reacția de descompunere este favorizată din punct de vedere 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 O2-), 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 CO 2 are o dublă legătură care rezonează între trei atomi de oxigen, doi dintre aceștia încărcați negativ pentru a atrage cationul Ba2 +.
În timp ce ambii ioni pot fi considerați sfere încărcate, CO 3 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 3 nu este solubil în apă? Explicația se bazează doar pe faptul că ionii sunt mai bine stabilizați în rețeaua cristalină decât hidratat de straturile sferice moleculare de apă.
Din alt unghi, moleculele de apă consideră dificilă depășirea atracțiilor electrostatice puternice dintre cele două ioni. În cadrul acestor rețele cristaline, pot avea impurități care dau culoare cristalelor albe.
aplicații
La prima vedere, o parte din BaCO 3 nu poate promite nici o aplicație practică în viața de zi cu zi, dar dacă te uiți la un cristal de albire albită, alb ca lapte, motivul cererii tale economice începe să aibă sens.
Se folosește pentru a face o sticlă de bariu sau ca aditiv pentru a le întări. Este, de asemenea, utilizat în fabricarea de pahare optice.
Datorită entalpiei mari a rețelei și a insolubilității, este utilizată la fabricarea diferitelor tipuri de aliaje, cauciucuri, supape, acoperiri de podea, vopsele, ceramică, lubrifianți, materiale plastice, unsori și cimenturi.
De asemenea, este folosit ca 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.
BaCO 3 poate fi sintetizat ca nanoparticule, exprimând la scări foarte mici noi proprietăți interesante ale albritei. Aceste nanoparticule sunt folosite pentru impregnarea suprafețelor metalice, în special a catalizatorilor chimici.
S-a găsit că ameliorează catalizatorii de oxidare și într-o oarecare măsură favorizează migrarea moleculelor de oxigen prin suprafața lor.
Acestea sunt considerate instrumente de accelerare a proceselor în care sunt încorporate oxigenul. Și, în final, sunt obișnuiți să sintetizeze materiale supramoleculare.
riscuri
BaCO 3 este otrăvitor prin ingerare, determinând o infinitate de simptome neplăcute care duc la moarte din cauza insuficienței respiratorii sau a stopării cardiace; Din acest motiv nu se recomandă transportul împreună cu produsele comestibile.
Aceasta provoacă roșeață a ochilor și a pielii, în plus față de tuse și durere în gât. Este un compus toxic, deși poate fi ușor manipulat cu mâinile goale dacă ingerarea sa este evitată cu orice preț.
Nu este inflamabil, dar la temperaturi ridicate se descompune formând BaO și CO 2, produse toxice și oxidanți care pot arde alte materiale.
În organism, bariul este depozitat în oase și în alte țesuturi, supunând calciului în multe procese fiziologice. De asemenea, blochează canalele prin care circulă ionii K +, împiedicând difuzia lor prin membranele celulare.
