Карбонат барію
Карбона́т ба́рію, ба́рій карбона́т — неорганічна сполука, барієва сіль ряду карбонатів складу BaCO3. За звичайних умов є білими, малорозчинними у воді кристалами.
Карбонат барію | |
---|---|
![]() | |
Назва за IUPAC | барій карбонат |
Інші назви | вуглекислий барій |
Ідентифікатори | |
Номер CAS | 513-77-9 |
Номер EINECS | 208-167-3 |
ChEBI | 190439 |
RTECS | CQ8600000 |
SMILES | C(=O)([O-])[O-].[Ba+2][1] |
InChI | InChI=1S/CH2O3.Ba/c2-1(3)4;/h(H2,2,3,4);/q;+2/p-2 |
Властивості | |
Молекулярна формула | BaCO3 |
Молекулярна маса | 197,336 г/моль |
Зовнішній вигляд | білі кристали |
Густина | 4,2865 г/см³ |
Тпл | розкл. при 1360 °C |
Розчинність (вода) | 0,0024 г / 100 г |
Показник заломлення (nD) | 1,6 |
Структура | |
Кристалічна структура | ортогональна |
Термохімія | |
Ст. ентальпія утворення ΔfH 298 |
-1213,0 кДж/моль |
Ст. ентропія S 298 |
112,1 Дж/(моль·K) |
Теплоємність, c p |
86,0 Дж/(моль·K) |
Пов'язані речовини | |
Інші аніони | сульфід барію, хлорид барію |
Інші катіони | карбонат кальцію, карбонат натрію |
Якщо не зазначено інше, дані наведено для речовин у стандартному стані (за 25 °C, 100 кПа) | |
Інструкція з використання шаблону | |
Примітки картки |
У природі сполука поширена у вигляді мінералів вітериту (BaCO3) й альстоніту (BaCO3·CaCO3, із домішками SrCO3)[2].
Застосовується у виробництві скла, цегли і бетону, магнітних матеріалів, у фотографії.
Фізичні властивості
ред.Карбонат барію може існувати у трьох модифікаціях: ромбічній γ-BaCO3 (стійка до 811 °C), гексагональній β-формі (стійка у проміжку 811—982 °C) та кубічній α-формі (від 912 °C і до температури плавління)
При нагрівання карбонату утворюється оксид барію (реакція підсилюється наявністю слідів води). Ці дві сполуки розчиняються одна в одній за підвищених температур (наприклад, при 1000 °C розчиняється 10 мол. % оксиду в карбонаті і 5 мол. % карбонату в оксиді).
У воді BaCO3 майже не розчиняється (добуток розчинності 2,58⋅10-9). Часткове розчинення можливе при насиченні води вуглекислим газом (процес відбувається за рахунок утворення розчинного гідрокарбонату).
Отримання
ред.Основною сировиною для отримання карбонату барію є природний сульфат барію BaSO4 (барит). Його відновлюють при взаємодії з коксом:
Реакцію проводять при температурі 1100—1200 °C (відхилення від цих меж на 50 °C помітно зменшує швидкість реакції) протягом 10 хвилин. Після завершення взаємодії розчинний сульфід барію вимивають гарячою водою, відділяючи від мінеральних залишків. Інший продукт відновлення, оксид вуглецю CO2, регенерується коксом і повертається у піч:
У випадку присутності у руді домішок SiO2 відбувається втрата як сировини, так і продукту — внаслідок утворення нерозчинного ортосилікату:
Наступною стадією є осадження карбонату. Переважним способом є його осадження шляхом пропускання вуглекислого газу (його отримують як продукт згоряння):
Іншим способом є содовий процес:
Взаємодія проводиться між 15% розчином сульфіду і 30% розчином карбонату натрію у резервуарі з перемішуванням.
Економічно обидва способи є рівноцінними, тому вибір між ними здійснюється з міркувань застосування побічних продуктів — сірководню чи сульфіду натрію: сірководень може бути сировиною для отримання сірки чи сульфатної кислоти, а з розчину сульфіду отримують кристалогідрати Na2S (з 60% солі).
Хімічні властивості
ред.При нагріванні більше 1360 °C розкладається із утворенням оксиду барію:
Він є практично нерозчинним у воді; під тиском вуглекислого газу частково переходить у розчинний гідрокарбонат:
Як типовий карбонат, легко розкладається кислотами, утворюючи відповідну сіль і нестійку карбонатну кислоту:
- (розчинення у флуоридній кислоті, висушування розчину і прокалювання залишку)
Карбонат барію бере участь у реакціях обміну з іншими солями:
Кристалічний карбонат при нагріванні реагує з деякими неметалами:
Сполука має виражені осно́вні властивості і при сплавленні взаємодіє з амфотерними оксидами:
При нагріванні з коксом відновлюється:
Застосування
ред.Значна кількість карбонату барію йде на виробництво скла: його додавання надає склу міцність, збільшує густину і вагу, заломлення світла, а також поглинає рентгенівське випромінювання. BaCO3 додається до цегли і бетонів, щоб зменшити вивітрювання і збільшити опір матеріалу до дії сульфатів у воді (з якими він утворює нарозчинні сполуки).
Карбонат барію дрібної фракції застосовується для отримання фериту барію — промислово важливого магнітного матеріалу. А продукт реакції карбонату з оксидом титану TiO2, титанат барію, є фероелектриком із надвисокою діелектричною проникністю.
У фотографічній справі карбонат барію є реагентом для отримання сульфату барію, що зумовлює появу білих кольорів.
Див. також
ред.Примітки
ред.- ↑ BARIUM CARBONATE
- ↑ Handbook of mineralogy — Alstonite [Архівовано 24 вересня 2015 у Wayback Machine.] (англ.)
Джерела
ред.- CRC Handbook of Chemistry and Physics / Lide, D. R., editor. — 86th. — Boca Raton (FL) : CRC Press, 2005. — 2656 p. — ISBN 0-8493-0486-5. (англ.)
- Patnaik, P. Handbook of Inorganic Chemicals. — McGraw-Hill, 2003. — 1086 p. — ISBN 0-07-049439-8. (англ.)
- Dibello, P. M., Manganaro, J. L., Aguinaldo, E. R., Mahmood, T., Lindahl, C. B. Barium Compounds // Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. — 4th. — New York : John Wiley & Sons, 2004. — Vol. 3. — P. 477—480. — ISBN 978-0-471-48517-9. — DOI: (англ.)
- Lange's Handbook of Chemistry / Dean, John A., editor. — 15th. — New York : McGraw-Hill, 1999. — ISBN 0-07-016384-7. (англ.)
- Jager, P., Riechers, H. H., Wagner, H., Winkler, J., Wolf H. U. Barium and Barium Compounds // Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. — 6th. — Weinheim : Wiley-VCH, 2005. — P. 11—13. — DOI: (англ.)
- Рипан Р., Четяну И. Неорганическая химия: Химия металлов / Под ред. В. И. Спицына. — М. : Мир, 1971. — Т. 1. — С. 254—255. (рос.)
- Лидин Р. А., Молочко В. А., Андреева Л. Л. Химические свойства неорганических веществ / Под ред. Р. А. Лидина. — 3-е. — М. : Химия, 2000. — 480 с. — ISBN 5-7245-1163-0. (рос.)