Сульфат бария
 | |||
 | |||
| |||
| Идентификаторы | |||
|---|---|---|---|
3D model ( JSmol ) | |||
| КЭБ | |||
| ХЭМБЛ | |||
| ХимическийПаук | |||
| Лекарственный Банк | |||
| Информационная карта ECHA | 100.028.896 | ||
| Номер ЕС |
| ||
| КЕГГ | |||
ПабХим CID | |||
| номер РТЭКС |
| ||
| НЕКОТОРЫЙ | |||
| Число | 1564 | ||
Панель управления CompTox ( EPA ) | |||
| Характеристики | |||
| BaSO 4 | |||
| Молярная масса | 233.39 g/mol | ||
| Появление | белый кристаллический | ||
| Запах | без запаха | ||
| Плотность | 4,49 г/см 3 | ||
| Температура плавления | 1580 ° C (2880 ° F; 1850 К) | ||
| Точка кипения | 1600 ° C (2910 ° F; 1870 К) (разлагается) | ||
| 0,2448 мг/100 мл (20 °С) 0,285 мг/100 мл (30 °С) | |||
Произведение растворимости ( K sp ) | 1.0842 × 10 −10 (25 °С) | ||
| Растворимость | нерастворим в спирте , [1] растворим в концентрированной горячей серной кислоте | ||
| −71.3·10 −6 см 3 /моль | |||
Показатель преломления ( n D ) | 1,636 (альфа) | ||
| Структура | |||
| орторомбический | |||
| Термохимия | |||
Теплоемкость ( С ) | 101,7 Дж/(моль К) | ||
Стандартный моляр энтропия ( S ⦵ 298 ) | 132 Дж/(моль К) [2] | ||
Стандартная энтальпия образование (Δ f H ⦵ 298 ) | −1465 кДж/моль [2] | ||
| Фармакология | |||
| V08BA01 ( ВОЗ ) | |||
| внутрь, ректально | |||
| Фармакокинетика : | |||
| незначительный во рту | |||
| ректальный | |||
| Юридический статус |
| ||
| Опасности | |||
| СГС Маркировка : | |||
| П260 , П264 , П270 , П273 , П314 , П501 | |||
| NFPA 704 (огненный алмаз) | |||
| точка возгорания | негорючий [3] | ||
| NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США): | |||
ПЭЛ (допустимо) | СВВ 15 мг/м 3 (всего) TWA 5 мг/м 3 (соответственно) [3] | ||
РЕЛ (рекомендуется) | СВВ 10 мг/м 3 (всего) TWA 5 мг/м 3 (соответственно) [3] | ||
IDLH (Непосредственная опасность) | без даты [3] | ||
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |||
Сульфат бария или сульфат ) — соединение с химической формулой BaSO4 неорганическое . ( Это белое кристаллическое твердое вещество, не имеющее запаха и нерастворимое в воде . Он встречается в природе как минерал барит , который является основным коммерческим источником бария и материалов, полученных из него. Его непрозрачный белый внешний вид и высокая плотность используются в основных сферах применения. [4]
Использование
[ редактировать ]Буровые растворы
[ редактировать ]Около 80% мирового производства сульфата бария, в основном очищенного минерала, потребляется в качестве компонента для нефтяных скважин бурового раствора . Увеличивает плотность жидкости, [5] повышение гидростатического давления в скважине и снижение вероятности выброса .
Рентгеноконтрастное вещество
[ редактировать ]Сульфат бария в суспензии часто используется в медицине в качестве рентгеноконтрастного вещества при рентгенографии и других диагностических процедурах. Его чаще всего используют для визуализации желудочно-кишечного тракта во время так называемой « бариевой еды ». Его вводят перорально или с помощью клизмы в виде суспензии мелких частиц в густом молочноподобном растворе (часто с добавлением подсластителей и ароматизаторов). Хотя барий является тяжелым металлом , а его водорастворимые соединения часто очень токсичны, низкая растворимость сульфата бария защищает пациента от поглощения вредных количеств металла. Сульфат бария также легко выводится из организма, в отличие от Торотраста , который он заменил. Из-за относительно большого атомного номера ( Z = 56) бария его соединения сильнее поглощают рентгеновские лучи, чем соединения, полученные из более легких ядер.
Пигмент
[ редактировать ]Большая часть синтетического сульфата бария используется в качестве компонента белого пигмента для красок. В масляной краске сульфат бария почти прозрачен. [ нужна ссылка ] и используется в качестве заполнителя или для изменения консистенции. Один крупный производитель масляных красок для художников продает «перманентные белила», содержащие смесь пигмента титановых белил ( TiO 2 ) и сульфата бария. Комбинация сульфата бария и сульфида цинка (ZnS) представляет собой неорганический пигмент, называемый литопоном . В фотографии его используют в качестве покрытия для некоторых фотобумаг. [5] Он также используется в качестве покрытия для равномерного рассеивания света.
Светоотражающая краска для охлаждения
[ редактировать ]Сульфат бария хорошо отражает как видимый, так и ультрафиолетовый свет. [6] Исследователи использовали его в качестве ингредиента в краске, которая отражает 98,1% солнечного излучения , позволяя поверхностям, на которые оно было нанесено, оставаться прохладными в условиях солнечного света. Имеющиеся в продаже белые краски отражают только 80–90% солнечной радиации. [7] За счет использования гексагональных нанопластинок нитрида бора толщина слоя этого типа краски была уменьшена до 0,15 мм. [6]
Осветлитель бумаги
[ редактировать ]Тонкий слой сульфата бария, называемый баритом, сначала наносится на основную поверхность большинства фотобумаг для увеличения отражательной способности изображения. Первая такая бумага была представлена в 1884 году в Германии . [8] светочувствительную эмульсию галогенида серебра Затем поверх слоя барита наносят . Баритовое покрытие ограничивает проникновение эмульсии в волокна бумаги и делает эмульсию более однородной, что приводит к более однородному черному цвету. [9] Затем могут присутствовать дополнительные покрытия для фиксации и защиты изображения. Барит также использовался для придания блеска бумаге, предназначенной для струйной печати . [10]
Пластиковый наполнитель
[ редактировать ]Сульфат бария обычно используется в качестве наполнителя пластмасс для увеличения плотности полимера в приложениях для демпфирования вибраций. В полипропиленовых и полистирольных пластиках его применяют в качестве наполнителя в пропорциях до 70%. Он оказывает эффект повышения кислото- и щелочестойкости и непрозрачности. Такие композиты также используются в качестве материалов для защиты от рентгеновского излучения из-за их повышенной рентгеноконтрастности. [11] В тех случаях, когда обрабатываемость и вес вызывают беспокойство, композиты с высокой массовой долей (70–80%) сульфата бария могут быть предпочтительнее более часто используемых стальных экранов. [12]
Нишевое использование
[ редактировать ]Сульфат бария используется при анализе почвы. В тестах на pH почвы и другие качества почвы используются цветные индикаторы, а мелкие частицы (обычно глины) из почвы могут затуманить тестовую смесь и затруднить восприятие цвета индикатора. Сульфат бария, добавленный в смесь, связывается с этими частицами, делая их тяжелее, и они падают на дно, оставляя раствор более прозрачным.
В колориметрии сульфат бария используется в качестве почти идеального рассеивателя при измерении источников света.
При литье металлов используемые формы часто покрывают сульфатом бария, чтобы предотвратить сцепление расплавленного металла с формой.
Он также используется в тормозных накладках , анакустических пенах, порошковых покрытиях и корневых каналов пломбировании .
Сульфат бария входит в состав «резиновых» гранул, используемых чилийской полицией . [13] Вместе с кремнеземом это помогает гранулам достичь твердости по Шору А 96,5 . [13]
Поддержка катализатора
[ редактировать ]Сульфат бария используется в качестве носителя катализатора при селективном гидрировании функциональных групп, чувствительных к чрезмерному восстановлению . При низкой площади поверхности время контакта подложки с катализатором короче и, таким образом, достигается селективность. Палладий на сульфате бария также используется в качестве катализатора восстановления Розенмунда .
Пиротехника
[ редактировать ]Поскольку соединения бария излучают характерный зеленый свет при нагревании при высокой температуре, соли бария часто используются в зеленых пиротехнических формулах, хотя нитратные и хлоратные более распространены соли. Сульфат бария широко используется в качестве компонента «стробоскопических» пиротехнических составов.
Медная промышленность
[ редактировать ]Поскольку сульфат бария имеет высокую температуру плавления и нерастворим в воде, его используют в качестве разделительного материала при отливке медных анодных пластин . Анодные . пластины отливают в медные формы, поэтому во избежание прямого контакта жидкой меди с твердой медной формой в качестве покрытия на поверхности формы используют суспензию мелкодисперсного порошка сульфата бария в воде Таким образом, когда расплавленная медь затвердевает в форме анодной пластины, ее можно легко высвободить из формы.
Радиометрические измерения
[ редактировать ]Сульфат бария иногда используется, помимо политетрафторэтилена (ПТФЭ), для покрытия внутренней части интегрирующих сфер из-за высокой отражательной способности материала и близких к ламбертовским характеристикам .
3D-печать огнестрельного оружия
[ редактировать ]Сульфат бария включен в список материалов, разрешенных Бюро по алкоголю, табаку, огнестрельному оружию и взрывчатым веществам (BATFE) для производства огнестрельного оружия и/или его компонентов, изготовленных из пластика, для достижения соответствия федеральному требованию США о том, что рентгеновское излучение Машина должна быть способна точно отображать форму пластикового огнестрельного оружия или его компонента. [14]
Производство
[ редактировать ]Почти весь барий, потребляемый в коммерческих целях, получают из барита , который часто бывает сильно загрязнен. Барит обрабатывается методом термохимической сульфатредукции (TSR), также известной как карботермическое восстановление (нагревание коксом ) , с получением сульфида бария :
- BaSO 4 + 4 C → BaS + 4 CO
В отличие от сульфата бария сульфид бария растворим в воде и легко превращается в оксид, карбонат и галогениды. Для получения особо чистого сульфата бария сульфид или хлорид обрабатывают серной кислотой или сульфатными солями:
- BaS + H 2 SO 4 → BaSO 4 + H 2 S
Сульфат бария, полученный таким способом, часто называют blanc fixe , что в переводе с французского означает «постоянный белый цвет». Blanc fixe — это форма бария, встречающаяся в потребительских товарах, таких как краски. [5]
В лаборатории сульфат бария получают путем объединения растворов ионов бария и сульфатных солей. Поскольку сульфат бария является наименее токсичной солью бария из-за его нерастворимости, отходы, содержащие соли бария, иногда обрабатывают сульфатом натрия для иммобилизации (детоксикации) бария. Сульфат бария – одна из наиболее нерастворимых солей сульфата. Его низкая растворимость используется в качественном неорганическом анализе как тест на содержание Ba. 2+ ионов, а также для сульфата.
Необработанное сырье, такое как природный барит, образовавшийся в гидротермальных условиях, может содержать множество примесей, кварца или даже аморфного кремнезема . [15]
История
[ редактировать ]Сульфат бария восстанавливается до сульфида бария углеродом . Случайное открытие этого преобразования много веков назад привело к открытию первого синтетического люминофора . [4] Сульфид, в отличие от сульфата, растворим в воде.
В начале 20-го века, в период японской колонизации, было обнаружено, что хокутолит существует в природе в районе горячих источников Бэйтоу недалеко от города Тайбэй, Тайвань. Хокутолит — радиоактивный минерал, состоящий в основном из PbSO 4 и BaSO 4 , но также содержащий следы урана, тория и радия. Японцы собирали эти элементы для промышленного использования, а также разработали десятки « лечебных термальных ванн ». в этом районе [16]
Аспекты безопасности
[ редактировать ]Хотя растворимые соли бария умеренно токсичны для человека, сульфат бария нетоксичен из-за своей нерастворимости. Наиболее распространенным способом непреднамеренного отравления барием является употребление растворимых солей бария, ошибочно обозначенных как BaSO 4 . Во время инцидента в Селобаре (Бразилия, 2003 г.) девять пациентов умерли от неправильно приготовленного рентгеноконтрастного вещества. Что касается профессионального воздействия, Управление по охране труда установило допустимый предел воздействия на уровне 15 мг/м. 3 , в то время как Национальный институт охраны труда рекомендует предел воздействия на уровне 10 мг/м. 3 . Для респираторного воздействия оба агентства установили предел профессионального воздействия на уровне 5 мг/м. 3 . [17]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Справочник CRC по химии и физике (85-е изд.). ЦРК Пресс. 2004. стр. 4–45 . ISBN 0-8493-0485-7 .
- ^ Jump up to: а б Зумдал, Стивен С. (2009). Химические принципы (6-е изд.). Компания Хоутон Миффлин. ISBN 978-0-618-94690-7 .
- ^ Jump up to: а б с д Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям. «#0047» . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
- ^ Jump up to: а б Холлеман А.Ф. и Виберг Э. (2001) Неорганическая химия , Сан-Диего, Калифорния. Академическая пресса, ISBN 0-12-352651-5 .
- ^ Jump up to: а б с Кресс, Роберт; Баудис, Ульрих; Хантер, Пол; Ричерс, Х. Германн; Вагнер, Хайнц; Винклер, Йохен; Вольф, Ханс Уве (2007). «Барий и соединения бария». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . дои : 10.1002/14356007.a03_325.pub2 . ISBN 978-3-527-30673-2 .
- ^ Jump up to: а б Пуйу, Тиби (04 октября 2022 г.). «Самая белая краска в мире теперь достаточно тонкая, чтобы покрывать и охлаждать автомобили, поезда и самолеты» . ЗМЭ Наука . Проверено 12 октября 2022 г.
- ^ Уайлс, Кайла (16 сентября 2021 г.). «Рекорд Purdue по самой белой краске появился в последнем издании Книги рекордов Гиннеса » . Purdue.edu . Проверено 12 октября 2022 г.
- ^ Институт консервации Гетти, Серебряный желатин. Атлас аналитических признаков фотографических процессов . Фонд Дж. Пола Гетти, 2013 г.
- ^ Сальваджо, Нанетт Л. Основные фотографические материалы и процессы. Тейлор и Фрэнсис США, 27 октября 2008 г., с. 362.
- ^ Никитас, Теано. «Бумага для струйной печати, которая придаст вашим фотографиям изюминку: вам и вашим клиентам наскучили распечатки фотографий? Обратите внимание на нашу любимую художественную и специальную бумагу для струйной печати, которая обязательно выделит ваши изображения». Фото «Новости района» июль 2012: 36+. Генеральный справочный центр ЗОЛОТО. Веб. 3 ноября 2012 г.
- ^ Лопрести, Маттиа; Альберто, Габриэле; Кантамесса, Симона; Кантино, Джорджио; Контерозито, Элеонора; Пэйлин, Лука; Миланезио, Марко (28 января 2020 г.). «Легкие, легко формуемые и нетоксичные композиты на основе полимеров для жесткой рентгеновской защиты: теоретическое и экспериментальное исследование» . Международный журнал молекулярных наук . 21 (3): 833. doi : 10.3390/ijms21030833 . ПМЦ 7037949 . ПМИД 32012889 .
- ^ Лопрести, Маттиа; Альберто, Габриэле; Кантамесса, Симона; Кантино, Джорджио; Контерозито, Элеонора; Пэйлин, Лука; Миланезио, Марко (28 января 2020 г.). «Легкие, легко формуемые и нетоксичные композиты на основе полимеров для жесткой рентгеновской защиты: теоретическое и экспериментальное исследование» . Международный журнал молекулярных наук . 21 (3): 833. doi : 10.3390/ijms21030833 . ISSN 1422-0067 . ПМЦ 7037949 . ПМИД 32012889 .
- ^ Jump up to: а б «Расследование Университета Чили подтвердило, что пули, используемые карабинерами, содержат только 20 процентов каучука» . Университет Чили . 18 ноября 2019 г. . Проверено 29 июня 2020 г.
- ^ «Является ли огнестрельное оружие незаконным, если оно сделано из пластика?» . 23 сентября 2016 года . Проверено 4 марта 2023 г.
- ^ Феделе, Л.; Тодеска, Р.; Бони, М. (1 февраля 2003 г.). «Барито-кремнеземная минерализация в межордовикском несогласии на юго-западе Сардинии (Италия): исследование флюидных включений». Минералогия и петрология . 77 (3–4): 197–213. Бибкод : 2003МинПе..77..197F . дои : 10.1007/s00710-002-0200-9 . S2CID 129874363 .
- ^ Чу, Тие-Чи; Ван, Дженг-лонг (2000). «Радиоактивное неравновесие ряда нуклидов урана и тория в горячих источниках и речной воде из бассейна горячих источников Пэйтоу в Тайбэе» . Журнал ядерных и радиохимических наук . 1 (1): 5–10. дои : 10.14494/jnrs2000.1.5 .
- ^ «Сульфат бария» . Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям . Центры по контролю и профилактике заболеваний. 4 апреля 2011 года . Проверено 18 ноября 2013 г.