У чаробном свету хемије,баријумодувек је привлачио пажњу научника својим јединственим шармом и широком применом. Иако овај сребрно-бели метални елемент није тако блистав као злато или сребро, игра незаменљиву улогу у многим областима. Од прецизних инструмената у научноистраживачким лабораторијама до кључних сировина у индустријској производњи и дијагностичких реагенса у медицинској области, баријум је исписао легенду хемије својим јединственим својствима и функцијама.
Већ 1602. године, Касио Лауро, обућар у италијанском граду Пора, пржио је барит који садржи баријум сулфат са запаљивом супстанцом у експерименту и био је изненађен када је открио да може да светли у мраку. Ово откриће је изазвало велико интересовање међу тадашњим научницима, а камен је назван Пора камен и постао је фокус истраживања европских хемичара.
Међутим, шведски хемичар Шеле је заиста потврдио да је баријум нови елемент. Он је 1774. године открио баријум оксид и назвао га „Барита“ (тешка земља). Детаљно је проучавао ову супстанцу и веровао да је састављена од нове земље (оксида) комбиноване са сумпорном киселином. Две године касније, успешно је загрејао нитрат овог новог тла и добио чисти оксид.
Међутим, иако је Шеле открио оксид баријума, тек је 1808. године британски хемичар Дејви успешно произвео метал баријум електролизом електролита направљеног од барита. Ово откриће означило је званичну потврду баријума као металног елемента, а такође је отворило пут примене баријума у различитим областима.
Од тада, људска бића су континуирано продубљивала своје разумевање баријума. Научници су истраживали мистерије природе и промовисали напредак науке и технологије проучавајући својства и понашање баријума. Примена баријума у научним истраживањима, индустрији и медицинским областима такође је постала све шира, доносећи практичност и удобност људском животу. Шарм баријума не лежи само у његовој практичности, већ и у научној мистерији која стоји иза њега. Научници су континуирано истраживали мистерије природе и промовисали напредак науке и технологије проучавајући својства и понашање баријума. Истовремено, баријум такође тихо игра улогу у нашем свакодневном животу, доносећи практичност и удобност у наше животе.
Хајде да кренемо на ово магично путовање истраживања баријума, откријемо његов мистериозни вео и ценимо његов јединствени шарм. У следећем чланку ћемо свеобухватно представити својства и примену баријума, као и његову важну улогу у научним истраживањима, индустрији и медицини. Верујем да ћете читањем овог чланка стећи дубље разумевање и знање о баријуму.
1. Области примене баријума
Баријум је уобичајени хемијски елемент. То је сребрно-бели метал који постоји у облику разних минерала у природи. У наставку су наведене неке свакодневне употребе баријума.
Горење и луминесценција: Баријум је веома реактивни метал који производи јак пламен када дође у контакт са амонијаком или кисеоником. Због тога се баријум широко користи у индустријама као што су производња ватромета, бакљи и производња фосфора.
Медицинска индустрија: Једињења баријума се такође широко користе у медицинској индустрији. Баријумски оброци (као што су таблете баријума) се користе у гастроинтестиналним рендгенским прегледима како би помогли лекарима да прате функционисање система за варење. Једињења баријума се такође користе у неким радиоактивним терапијама, као што је радиоактивни јод за лечење болести штитне жлезде.
Стакло и керамика: Једињења баријума се често користе у производњи стакла и керамике због добре тачке топљења и отпорности на корозију. Једињења баријума могу побољшати тврдоћу и чврстоћу керамике и могу пружити нека посебна својства керамике, као што су електрична изолација и висок индекс преламања.
Металне легуре: Баријум може да формира легуре са другим металним елементима, а ове легуре имају нека јединствена својства. На пример, легуре баријума могу повећати тачку топљења легура алуминијума и магнезијума, што их чини лакшим за обраду и ливење. Поред тога, легуре баријума са магнетним својствима се такође користе за израду плоча за батерије и магнетних материјала.
Баријум је хемијски елемент са хемијским симболом Ba и атомским бројем 56. Баријум је земноалкални метал који се налази у 6. групи периодног система елемената, главној групи елемената.
2. Физичка својства баријума
Баријум (Ba)је земноалкални метал. 1. Изглед: Баријум је меки, сребрно-бели метал са изразитим металним сјајем када се сече.
2. Густина: Баријум има релативно високу густину од око 3,5 г/цм³. То је један од најгушћих метала на Земљи.
3. Тачке топљења и кључања: Тачка топљења баријума је око 727°C, а тачка кључања је око 1897°C.
4. Тврдоћа: Баријум је релативно мекан метал са Мосовом тврдоћом од око 1,25 на 20 степени Целзијуса.
5. Проводљивост: Баријум је добар проводник електрицитета са високом електричном проводљивошћу.
6. Дуктилност: Иако је баријум меки метал, он има одређени степен дуктилности и може се обрађивати у танке лимове или жице.
7. Хемијска активност: Баријум не реагује снажно са већином неметала и многим металима на собној температури, али формира оксиде на високим температурама и на ваздуху. Може да формира једињења са многим неметалним елементима, као што су оксиди, сулфиди итд.
8. Облици постојања: Минерали који садрже баријум у земљиној кори, као што су барит (баријум сулфат) итд. Баријум може постојати и у облику хидрата, оксида, карбоната итд. у природи.
9. Радиоактивност: Баријум има разне радиоактивне изотопе, међу којима је баријум-133 уобичајени радиоактивни изотоп који се користи у медицинском снимању и применама у нуклеарној медицини.
10. Примена: Једињења баријума се широко користе у индустрији, као што су стакло, гума, катализатори хемијске индустрије, електронске цеви итд. Његов сулфат се често користи као контрастно средство у медицинским прегледима. Баријум је важан метални елемент, а његова својства га чине широко примењивим у многим областима.
3. Хемијска својства баријума
Метална својства: Баријум је метална чврста супстанца сребрно-белог изгледа и добре електричне проводљивости.
Густина и тачка топљења: Баријум је релативно густ елемент са густином од 3,51 г/цм3. Баријум има ниску тачку топљења од око 727 степени Целзијуса (1341 степен Фаренхајта).
Реактивност: Баријум брзо реагује са већином неметалних елемената, посебно са халогенима (као што су хлор и бром), стварајући одговарајућа једињења баријума. На пример, баријум реагује са хлором и производи баријум хлорид.
Оксидабилност: Баријум се може оксидовати да би се формирао баријум оксид. Баријум оксид се широко користи у индустријама као што су топљење метала и производња стакла. Висока активност: Баријум има високу хемијску активност и лако реагује са водом ослобађајући водоник и стварајући баријум хидроксид.
4. Биолошка својства баријума
Улога и биолошка својствабаријуму организмима нису у потпуности схваћени, али је познато да баријум има одређену токсичност за организме.
Пут уноса: Људи углавном уносе баријум путем хране и воде за пиће. Неке намирнице могу садржати трагове баријума, као што су житарице, месо и млечни производи. Поред тога, подземне воде понекад садрже веће концентрације баријума.
Биолошка апсорпција и метаболизам: Организми могу апсорбовати баријум и дистрибуирати га у телу путем циркулације крви. Баријум се углавном акумулира у бубрезима и костима, посебно у већим концентрацијама у костима.
Биолошка функција: Још увек није утврђено да баријум има неке есенцијалне физиолошке функције у организмима. Стога, биолошка функција баријума остаје контроверзна.
5. Биолошка својства баријума
Токсичност: Високе концентрације баријумових јона или баријумових једињења су токсичне за људски организам. Прекомерни унос баријума може изазвати акутне симптоме тровања, укључујући повраћање, дијареју, мишићну слабост, аритмију итд. Тешко тровање може изазвати оштећење нервног система, оштећење бубрега и срчане проблеме.
Накупљање у костима: Баријум се може накупљати у костима људског тела, посебно код старијих особа. Дуготрајно излагање високим концентрацијама баријума може изазвати болести костију као што је остеопороза.
Кардиоваскуларни ефекти: Баријум, као и натријум, може ометати јонску равнотежу и електричну активност, утичући на функцију срца. Прекомерни унос баријума може изазвати абнормалне срчане ритмове и повећати ризик од срчаног удара.
Канцерогеност: Иако још увек постоје контроверзе о канцерогености баријума, неке студије су показале да дуготрајно излагање високим концентрацијама баријума може повећати ризик од одређених врста рака, као што су рак желуца и рак једњака. Због токсичности и потенцијалне опасности од баријума, људи треба да буду опрезни и избегавају прекомерни унос или дуготрајно излагање високим концентрацијама баријума. Концентрације баријума у води за пиће и храни треба пратити и контролисати како би се заштитило људско здравље. Ако сумњате на тровање или имате повезане симптоме, одмах потражите медицинску помоћ.
6. Баријум у природи
Минерали баријума: Баријум може постојати у Земљиној кори у облику минерала. Неки уобичајени минерали баријума укључују барит и витерит. Ове руде се често јављају са другим минералима, као што су олово, цинк и сребро.
Растворен у подземним водама и стенама: Баријум може постојати у подземним водама и стенама у раствореном стању. Подземне воде садрже трагове раствореног баријума, а његова концентрација зависи од геолошких услова и хемијских својстава воденог тела. Баријумове соли: Баријум може да формира различите соли, као што су баријум хлорид, баријум нитрат и баријум карбонат. Ова једињења могу постојати у природи као природни минерали.
Садржај у земљишту:Баријумможе постојати у земљишту у различитим облицима, од којих неки настају растварањем природних минералних честица или стена. Садржај баријума у земљишту је обично низак, али у одређеним специфичним подручјима може бити високих концентрација баријума.
Треба напоменути да облик и садржај баријума могу варирати у различитим геолошким срединама и регионима, тако да се приликом разматрања баријума морају узети у обзир специфични географски и геолошки услови.
7. Рударство и производња баријума
Процес вађења и припреме баријума обично укључује следеће кораке:
1. Вађење баријумске руде: Главни минерал баријумске руде је барит, такође познат као баријум сулфат. Обично се налази у Земљиној кори и широко је распрострањен у стенама и минералним наслагама на Земљи. Рударство обично укључује процесе као што су минирање, експлоатација, дробљење и сортирање руде како би се добиле руде које садрже баријум сулфат.
2. Припрема концентрата: Екстракција баријума из баријумске руде захтева третман концентрата руде. Припрема концентрата обично укључује ручно одабир и кораке флотације како би се уклониле нечистоће и добила руда која садржи више од 96% баријум сулфата.
3. Припрема баријум сулфата: Концентрат се подвргава корацима као што су уклањање гвожђа и силицијума да би се коначно добио баријум сулфат (BaSO4).
4. Припрема баријум сулфида: Да би се баријум припремио из баријум сулфата, баријум сулфат је потребно претворити у баријум сулфид, такође познат као црни пепео. Прах руде баријум сулфата са величином честица мањом од 20 меша се обично меша са прахом угља или петролног кокса у тежинском односу 4:1. Смеша се пржи на 1100℃ у ревербераторној пећи, а баријум сулфат се редукује до баријум сулфида.
5. Растварање баријум сулфида: Раствор баријум сулфида може се добити испирањем топлом водом.
6. Припрема баријум оксида: Да би се баријум сулфид претворио у баријум оксид, раствору баријум сулфида се обично додаје натријум карбонат или угљен-диоксид. Након мешања баријум карбоната и угљеничног праха, калцинација на температури изнад 800℃ може произвести баријум оксид.
7. Хлађење и обрада: Треба напоменути да се баријум оксид оксидује и формира баријум пероксид на 500-700℃, а баријум пероксид се може разложити и формирати баријум оксид на 700-800℃. Да би се избегло стварање баријум пероксида, калцинисани производ треба хладити или гасити под заштитом инертног гаса.
Горе наведено је општи процес вађења и припреме баријумског елемента. Ови процеси могу да варирају у зависности од индустријског процеса и опреме, али општи принципи остају исти. Баријум је важан индустријски метал који се користи у разним применама, укључујући хемијску индустрију, медицину, електронику и друге области.
8. Уобичајене методе детекције баријумског елемента
Баријумје уобичајени елемент који се често користи у разним индустријским и научним применама. У аналитичкој хемији, методе за детекцију баријума обично укључују квалитативну анализу и квантитативну анализу. Следи детаљан увод у уобичајено коришћене методе детекције елемента баријума:
1. Пламена атомска апсорпциона спектрометрија (FAAS): Ово је често коришћена квантитативна метода анализе погодна за узорке са вишим концентрацијама. Раствор узорка се прска у пламен, а атоми баријума апсорбују светлост одређене таласне дужине. Интензитет апсорбоване светлости се мери и пропорционалан је концентрацији баријума.
2. Пламена атомска емисиона спектрометрија (FAES): Ова метода детектује баријум прскањем раствора узорка у пламен, побуђујући атоме баријума да емитују светлост одређене таласне дужине. У поређењу са FAAS, FAES се генерално користи за детекцију нижих концентрација баријума.
3. Атомска флуоресцентна спектрометрија (AAS): Ова метода је слична FAAS-у, али користи флуоресцентни спектрометар за детекцију присуства баријума. Може се користити за мерење трагова баријума.
4. Јонска хроматографија: Ова метода је погодна за анализу баријума у узорцима воде. Јони баријума се одвајају и детектују јонском хроматографијом. Може се користити за мерење концентрације баријума у узорцима воде.
5. Рендгенска флуоресцентна спектрометрија (XRF): Ово је недеструктивна аналитичка метода погодна за детекцију баријума у чврстим узорцима. Након што је узорак побуђен рендгенским зрацима, атоми баријума емитују специфичну флуоресценцију, а садржај баријума се одређује мерењем интензитета флуоресценције.
6. Масена спектрометрија: Масена спектрометрија се може користити за одређивање изотопског састава баријума и одређивање садржаја баријума. Ова метода се обично користи за анализе високе осетљивости и може да детектује веома ниске концентрације баријума. Изнад су наведене неке уобичајено коришћене методе за детекцију баријума. Конкретна метода коју треба изабрати зависи од природе узорка, опсега концентрације баријума и сврхе анализе. Ако су вам потребне додатне информације или имате друга питања, слободно ме обавестите. Ове методе се широко користе у лабораторијским и индустријским применама за прецизно и поуздано мерење и детекцију присуства и концентрације баријума. Конкретна метода коју треба користити зависи од врсте узорка који треба измерити, опсега садржаја баријума и специфичне сврхе анализе.
Време објаве: 09.12.2024.