БАРІЙ ГІДРОКСИД (БА (О) 2): ВЛАСТИВОСТІ, РИЗИКИ ТА ВИКОРИСТАННЯ - ХІМІЯ - 2025

Гідроксид барію являє собою хімічну сполуку формули Ва (ОН) ₂ (Н ₂ О) _х . Це міцна основа і може бути у безводній, моногідратній або октогідратній формі. Моногідратна форма, яка також називається баритовою водою, є найбільш поширеною і комерційно використовується. Структура безводних та моногідратних сполук представлена ​​на рисунку 1.

Гідроксид барію можна приготувати розчиненням оксиду барію (BaO) у воді: BaO + 9H ₂ O → Ba (OH) ₂ · 8H ₂ O. Він кристалізується як октагідрат, який стає моногідратом при нагріванні на повітрі. При 100 ° С у вакуумі моногідрат утворюватиме BaO та воду.

Фігура 1: структура безводного гідроксиду барію (зліва) та моногідрату (праворуч)

Моногідрат приймає шарувату структуру (малюнок 2). Центри Ba ²⁺ приймають восьмеричну геометрію. Кожен центр Ba ²⁺ пов'язаний двома водними лігандами та шістьма гідроксидними лігандами, які відповідно є подвійними і потрійними мостами до сусідніх центрів Ba ²⁺ .

В октагідраті окремі центри Ba ²⁺ знову мають вісім координат, але не ділять ліганди (барієва гідроксид, SF).

Фіг.2: кристалічна структура гідроксиду барію.

Властивості гідроксиду барію

Гідроксид барію - це білі або прозорі октаедричні кристали. Відсутність запаху та їдкого смаку (Національний центр інформації про біотехнології., 2017). Його зовнішній вигляд показаний на малюнку 3 (IndiaMART InterMESH Ltd., SF).

Малюнок 3: поява гідроксиду барію.

Безводна форма має молекулярну масу 171,34 г / моль, щільність 2,18 г / мл, температуру плавлення 407 ° С і температуру кипіння 780 ° С (Royal Society of Chemistry, 2015) .

Моногідратна форма має молекулярну масу 189,355 г / моль, щільність 3,743 г / мл та температуру плавлення 300 ° С (Royal Society of Chemistry, 2015).

Октогідратна форма має молекулярну масу 315,46 г / моль, щільність 2,18 г / мл та температуру плавлення 78 ° C (Royal Society of Chemistry, 2015).

З'єднання слабо розчиняється у воді та нерозчинний в ацетоні. Це міцна основа з рКа 0,15 та 0,64 для першого та другого ОН ^- відповідно.

Гідроксид барію реагує аналогічно гідроксиду натрію (NaOH), але менш розчинний у воді. Він нейтралізує кислоти екзотермічно, утворюючи солі плюс воду. Він може вступати в реакцію з алюмінієм і цинком, утворюючи оксиди металу або гідроксиди і утворюючи водень.

Він може ініціювати реакції полімеризації в полімеризуються органічних сполуках, особливо епоксидах.

Він може утворювати горючі та / або токсичні гази з солями амонію, нітридами, галогенованими органічними сполуками, різними металами, пероксидами та гідропероксидами. Суміші з хлорованими яснами вибухають при нагріванні або подрібненні (БАРІЙ ГІДРОКСИД МОНОГІДРАТ, 2016).

Гідроксид барію розкладається до оксиду барію при нагріванні до 800 ° С. В результаті реакції з діоксидом вуглецю утворюється карбонат барію. Його високощелочний водний розчин зазнає реакцій нейтралізації кислотами. Таким чином, він утворює сульфат барію та фосфат барію з сірчаною та фосфорною кислотами відповідно.

H ₂ SO ₄ + Ba (OH) ₂ BaSO ₄ + 2H ₂ O

В результаті реакції з сірководнем утворюється сульфід барію. Осадження багатьох нерозчинних або менш розчинних барієвих солей може бути результатом реакції подвійної заміни, коли водний розчин гідроксиду барію змішується з багатьма розчинами інших солей металів.

Змішування твердого гідратованого гідроксиду барію з твердим хлоридом амонію в склянці призводить до ендотермічної реакції з утворенням рідини з виділенням аміаку. Температура різко падає приблизно до -20 ° C (Королівське товариство хімії, 2017).

Ba (OH) ₂ (s) + 2NH ₄ Cl (s) → BaCl ₂ (aq) + 2NH ₃ (g) + H ₂ O

Фігура 4: ендотермічна реакція між гідроксидом барію та хлоридом амонію

Ba (OH) 2 реагує з вуглекислим газом, утворюючи карбонат барію. Це виражається наступною хімічною реакцією:

Ba (OH) 2 + CO2 → BaCO3 + H2O.

Реактивність та небезпека

Гідроксид барію класифікується як стабільна негорюча сполука, яка швидко та екзотермічно реагує з кислотами та є несумісною з вуглекислим газом та вологою. З'єднання токсичне і, як сильна основа, є корозійним.

Вдихання, прийом всередину або контакт шкіри з матеріалом можуть спричинити серйозні травми або смерть. Контакт з розплавленою речовиною може спричинити сильні опіки шкіри та очей.

Слід уникати контакту зі шкірою. Наслідки контакту або вдихання можуть затягнутися. Вогонь може утворювати дратівливі, корозійні та / або токсичні гази. Стічні води, що контролюють пожежу, можуть бути агресивними та / або токсичними та викликати забруднення.

Зоровий контакт

Якщо сполука потрапляє в очі, контактні лінзи слід перевірити та зняти. Очі слід негайно промити великою кількістю води не менше 15 хвилин холодною водою.

Контакт зі шкірою

У разі контакту зі шкірою уражену ділянку слід негайно промити не менше 15 хвилин великою кількістю води або слабкої кислоти, наприклад, оцту, знімаючи забруднену одяг та взуття. Покрийте роздратовану шкіру емоційним засобом.

Перед повторним використанням мийте одяг та взуття. Якщо контакт сильний, вимийте дезінфікуючим милом і покрийте забруднену шкіру антибактеріальним кремом.

Вдихання

У разі вдихання потерпілого слід перенести в прохолодне місце. Якщо не дихає, дається штучне дихання. Якщо дихання утруднене, дайте кисень.

Поглинання

Якщо з’єднання приймається всередину, блювоту не слід викликати. Розкріпіть тісний одяг, наприклад комір сорочки, пояс або краватку.

У всіх випадках слід негайно звернутися до лікаря (Лист даних про безпеку матеріалів Моногідрат гідроксиду барію, 2013).

Програми

1- Промисловість

Промислово, гідроксид барію використовується як попередник інших сполук барію. Моногідрат використовується для зневоднення та видалення сульфату з різних продуктів. Ця програма використовує дуже низьку розчинність сульфату барію. Це промислове застосування також застосовується для лабораторних цілей.

Гідроксид барію використовується як добавка в термопласти (наприклад, фенольні смоли), подряпини та стабілізатори ПВХ для поліпшення пластичних властивостей. Цей матеріал використовується як добавка загального призначення для мастильних матеріалів і мастил.

Інші промислові застосування гідроксиду барію включають виробництво цукру, виробництво мила, омилення жиру, плавлення силікатів та хімічний синтез інших сполук барію та органічних сполук (БАРІЙ ГІДРОКСИД, СФ).

2- Лабораторна

Гідроксид барію використовується в аналітичній хімії для титрування слабких кислот, зокрема органічних кислот. Його прозорий водний розчин гарантовано не містить карбонатів на відміну від гідроксиду натрію та гідроксиду калію, оскільки карбонат барію нерозчинний у воді.

Це дозволяє використовувати такі показники, як фенолфталеїн або тимолфталеїн (з лужними змінами кольору) без ризику помилок титрування, спричинених наявністю карбонатних іонів, які значно менш основні (Mendham, Denney, Barnes, & Thomas, 2000).

Гідроксид барію періодично використовується в органічному синтезі як сильна основа, наприклад для гідролізу складних ефірів і нітрилів:

Гідроксид барію також використовується при декарбоксилюванні амінокислот, які виділяють карбонат барію в процесі.

Його також використовують у приготуванні циклопентанону, діацетонового спирту та гама-лактону D-Gulonic.

3- Каталізатор у реакції Віттіга-Хорнера

Реакція Віттіга-Хорнера, також відома як реакція Горнера-Вадсворта-Еммона (або реакція HWE) - це хімічна реакція, що використовується в органічній хімії для стабілізації карбаніонів фосфонатів з альдегідів (або кетонів) для отримання переважно Е-алкенів (транс ).

Сонікохімічна реакція Віттіга-Хорнера каталізується активованим гідроксидом барію і проводиться в умовах інтерфейсу тверда рідина.

Звукохімічний процес відбувається при кімнатній температурі і з меншою вагою каталізатора та часом реакції, ніж термічний процес. За цих умов отримують врожайність, аналогічну тепловому процесу.

У роботі (JV Sinisterra, 1987) проаналізовано вплив на продуктивність часу ультразвуку, вагу каталізатора та розчинника. Для проведення реакції необхідно додати невелику кількість води.

Проаналізовано характер активного сайту каталізатора, що діє в процесі. Для сонохімічного процесу пропонується механізм ETC.

4- Інше використання

Барій гідроксид має інші напрямки. Він використовується для ряду цілей, таких як:

• Виробництво лугу.
• Будівельне скло.
• Вулканізація синтетичного каучуку.
• Інгібітори корозії.
• Як бурові рідини, пестициди та мастила.
• Для котельного засобу.
• Для рафінування рослинних і тваринних олій.
• Для фрескового живопису.
• У воді пом'якшується.
• Як інгредієнт гомеопатичних засобів.
• Для очищення розливів кислоти.
• Його також використовують у цукровій промисловості для приготування бурякового цукру.
• Будівельні матеріали.
• Електричні та електронні вироби.
• Підлогові покриття.

Список літератури

1. МОНОГІДРАТ БАРІЙУ ГІДРОКСИДУ (2016). Відновлено з камеохімічних речовин: cameochemicals.noaa.gov.
2. Барій гідроксид. (СФ). Відновлюється від chemistrylearner: chemistrylearner.com.
3. БАРІЙ ГІДРОКСИД (СФ). Відновлено з Chemicalland21: chemicalland21.com.
4. IndiaMART InterMESH Ltd .. (СФ). Барій гідроксид. Відновлено з indiamart: dir.indiamart.com.
5. В. Синістерра, А.Ф. (1987). Ba (OH) 2 як каталізатор в органічних реакціях. 17. Міжфазова реакція твердої рідини Віттіг-Хорнера в сонохімічних умовах. Журнал органічної хімії 52 (17), 3875-3879. researchgate.net.
6. Лист даних про безпеку матеріалів Моногідрат гідроксиду барію. (2013 р., 21 травня). Отримано з sciencelab: sciencelab.com/msds.
7. Mendham, J., Denney, RC, Barnes, JD, & Thomas, MJ (2000). Кількісний хімічний аналіз Фогеля (6-е видання). Нью-Йорк: Prentice Hall.
8. Національний центр інформації про біотехнології. (2017 р., 28 березня). PubChem Складова база даних; CID = 16211219. Відновлено з PubChem: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
9. Королівське хімічне товариство. (2015). Барій гідроксид. Відновлено у chemspider: chemspider.com.
10. Королівське хімічне товариство. (2015). Гідрат оксиду барію (1: 2: 1). Відновлено у chemspider: chemspider.com.
11. Королівське хімічне товариство. (2015). Дигідроксибарій гідрат (1: 1). Відновлено у chemspider: chemspider.com.
12. Королівське хімічне товариство. (2017). Ендотермічні тверді-тверді реакції. Відновлено з: Learn-chemistry: rsc.org.