Keemia maagilises maailmas,baariumon oma ainulaadse võlu ja laia kasutusalaga alati teadlaste tähelepanu köitnud. Kuigi see hõbevalge metallelement pole nii särav kui kuld või hõbe, mängib see paljudes valdkondades asendamatut rolli. Alates täppisinstrumentidest teaduslaborites kuni tööstusliku tootmise oluliste tooraineteni ja meditsiinivaldkonna diagnostiliste reagentideni on baarium oma ainulaadsete omaduste ja funktsioonidega kirjutanud keemia legendi.
Juba 1602. aastal röstis Itaalia linnas Porras kingsepp Cassio Lauro katse käigus baariumsulfaati sisaldavat barüüti põleva ainega ning avastas üllatusega, et see võib pimedas helenduda. See avastus äratas tolleaegsete teadlaste seas suurt huvi ning kivile pandi nimeks Porra kivi, millest sai Euroopa keemikute uurimistöö keskpunkt.
Kuid just Rootsi keemik Scheele kinnitas tõeliselt, et baarium on uus element. Ta avastas baariumoksiidi 1774. aastal ja nimetas seda "barüütaks" (raskeks mullaks). Ta uuris seda ainet põhjalikult ja uskus, et see koosneb uuest mullast (oksiidist) koos väävelhappega. Kaks aastat hiljem kuumutas ta edukalt selle uue mulla nitraati ja sai puhta oksiidi.
Kuigi Scheele avastas baariumi oksiidi, õnnestus Briti keemikul Davyl alles 1808. aastal bariidist valmistatud elektrolüüdi elektrolüüsi teel edukalt toota baariumimetalli. See avastus tähistas baariumi ametlikku kinnitust metallilise elemendina ja avas tee baariumi rakendustele erinevates valdkondades.
Sellest ajast alates on inimesed pidevalt süvendanud oma arusaamist baariumist. Teadlased on uurinud looduse saladusi ning edendanud teaduse ja tehnoloogia arengut, uurides baariumi omadusi ja käitumist. Baariumi rakendamine teadusuuringutes, tööstuses ja meditsiinivaldkonnas on samuti muutunud üha ulatuslikumaks, tuues inimellu mugavust ja hubasust. Baariumi võlu ei peitu mitte ainult selle praktilisuses, vaid ka selle taga peituvas teaduslikus müsteeriumis. Teadlased on pidevalt uurinud looduse saladusi ning edendanud teaduse ja tehnoloogia arengut, uurides baariumi omadusi ja käitumist. Samal ajal mängib baarium vaikselt rolli ka meie igapäevaelus, tuues meie ellu mugavust ja hubasust.
Asume sellele maagilisele baariumi uurimise teekonnale, paljastame selle salapärase loori ja hindame selle ainulaadset võlu. Järgnevas artiklis tutvustame põhjalikult baariumi omadusi ja rakendusi, samuti selle olulist rolli teadusuuringutes, tööstuses ja meditsiinis. Usun, et selle artikli lugemise kaudu saate baariumist sügavama arusaama ja teadmised.
1. Baariumi rakendusvaldkonnad
Baarium on levinud keemiline element. See on hõbevalge metall, mis esineb looduses mitmesuguste mineraalide kujul. Järgnevalt on toodud mõned baariumi igapäevased kasutusviisid.
Põlemine ja luminestsents: baarium on väga reaktiivne metall, mis ammoniaagi või hapnikuga kokkupuutel tekitab ereda leegi. See muudab baariumi laialdaselt kasutatavaks sellistes tööstusharudes nagu ilutulestikutootmine, raketid ja fosfori tootmine.
Meditsiinitööstus: Baariumühendeid kasutatakse laialdaselt ka meditsiinitööstuses. Baariumijahu (näiteks baariumitablette) kasutatakse seedetrakti röntgenuuringutel, et aidata arstidel jälgida seedesüsteemi toimimist. Baariumühendeid kasutatakse ka mõnedes radioaktiivsetes ravimeetodites, näiteks radioaktiivse joodi puhul kilpnäärmehaiguste raviks.
Klaas ja keraamika: Baariumühendeid kasutatakse sageli klaasi ja keraamika tootmisel tänu nende heale sulamistemperatuurile ja korrosioonikindlusele. Baariumühendid võivad suurendada keraamika kõvadust ja tugevust ning anda keraamikale mõningaid erilisi omadusi, nagu elektriisolatsioon ja kõrge murdumisnäitaja.
Metallisulamid: Baarium võib moodustada sulameid teiste metallelementidega ja neil sulamitel on mõned ainulaadsed omadused. Näiteks võivad baariumsulamid tõsta alumiiniumi- ja magneesiumisulamite sulamistemperatuuri, muutes need lihtsamaks töödeldavaks ja valatavaks. Lisaks kasutatakse magnetiliste omadustega baariumsulameid ka akuplaatide ja magnetiliste materjalide valmistamiseks.
Baarium on keemiline element keemilise sümboliga Ba ja aatomnumbriga 56. Baarium on leelismuldmetall, mis kuulub perioodilisustabeli 6. rühma ehk põhirühma elementidesse.
2. Baariumi füüsikalised omadused
Baarium (Ba)on leelismuldmetall. 1. Välimus: Baarium on pehme, hõbevalge metall, millel on lõikamisel selgelt eristuv metalliline läige.
2. Tihedus: Baariumi tihedus on suhteliselt kõrge, umbes 3,5 g/cm³. See on üks tihedamaid metalle Maal.
3. Sulamis- ja keemistemperatuurid: baariumi sulamistemperatuur on umbes 727 °C ja keemistemperatuur umbes 1897 °C.
4. Kõvadus: Baarium on suhteliselt pehme metall, mille Mohsi kõvadus on 20 kraadi Celsiuse juures umbes 1,25.
5. Juhtivus: Baarium on hea elektrijuht, millel on kõrge elektrijuhtivus.
6. Plastilisus: Kuigi baarium on pehme metall, on sellel teatav plastsus ja seda saab töödelda õhukesteks lehtedeks või traatideks.
7. Keemiline aktiivsus: Baarium ei reageeri toatemperatuuril tugevalt enamiku mittemetallide ja paljude metallidega, kuid kõrgel temperatuuril ja õhus moodustab see oksiide. See võib moodustada ühendeid paljude mittemetalliliste elementidega, näiteks oksiidide, sulfiidide jne.
8. Esinemisvormid: Maakoores leiduvad baariumi sisaldavad mineraalid, näiteks bariit (baariumsulfaat) jne. Baarium võib looduses esineda ka hüdraatide, oksiidide, karbonaatide jne kujul.
9. Radioaktiivsus: Baariumil on mitmesuguseid radioaktiivseid isotoope, mille hulgas on baarium-133 tavaline radioaktiivne isotoop, mida kasutatakse meditsiinilises pildistamises ja tuumameditsiini rakendustes.
10. Kasutamine: Baariumühendeid kasutatakse laialdaselt tööstuses, näiteks klaasi, kummi, keemiatööstuse katalüsaatorite, elektronlampide jms tootmisel. Selle sulfaati kasutatakse sageli kontrastainena meditsiinilistes uuringutes. Baarium on oluline metalliline element ja selle omadused muudavad selle laialdaselt kasutatavaks paljudes valdkondades.
3. Baariumi keemilised omadused
Metallilised omadused: Baarium on hõbevalge välimuse ja hea elektrijuhtivusega metalliline tahke aine.
Tihedus ja sulamistemperatuur: Baarium on suhteliselt tihe element tihedusega 3,51 g/cm3. Baariumi sulamistemperatuur on madal, umbes 727 kraadi Celsiuse järgi (1341 kraadi Fahrenheiti järgi).
Reaktsioonivõime: Baarium reageerib kiiresti enamiku mittemetalliliste elementidega, eriti halogeenidega (näiteks kloori ja broomiga), moodustades vastavad baariumiühendid. Näiteks reageerib baarium klooriga, moodustades baariumkloriidi.
Oksüdeeritavus: Baariumi saab oksüdeerida baariumoksiidiks. Baariumoksiidi kasutatakse laialdaselt sellistes tööstusharudes nagu metallide sulatamine ja klaasitootmine. Suur aktiivsus: Baariumil on kõrge keemiline aktiivsus ja see reageerib veega kergesti, vabastades vesinikku ja tekitades baariumhüdroksiidi.
4. Baariumi bioloogilised omadused
Roll ja bioloogilised omadusedbaariumorganismides ei ole täielikult teada, kuid on teada, et baariumil on organismidele teatav toksilisus.
Manustamisviis: Inimesed saavad baariumi peamiselt toidu ja joogivee kaudu. Mõned toiduained, näiteks teravili, liha ja piimatooted, võivad sisaldada baariumi jälgi. Lisaks sisaldab põhjavesi mõnikord suuremas kontsentratsioonis baariumi.
Bioloogiline imendumine ja metabolism: Baariumi võivad organismid omastada ja see levib organismis vereringe kaudu. Baarium koguneb peamiselt neerudesse ja luudesse, eriti suuremates kontsentratsioonides luudes.
Bioloogiline funktsioon: Baariumil ei ole organismides veel olulisi füsioloogilisi funktsioone. Seetõttu on baariumi bioloogiline funktsioon endiselt vastuoluline.
5. Baariumi bioloogilised omadused
Toksilisus: Baariumiioonide või baariumiühendite suured kontsentratsioonid on inimorganismile mürgised. Baariumi liigne tarbimine võib põhjustada ägedaid mürgistussümptomeid, sealhulgas oksendamist, kõhulahtisust, lihasnõrkust, arütmiat jne. Raske mürgistus võib põhjustada närvisüsteemi kahjustusi, neerukahjustusi ja südameprobleeme.
Luukoe kogunemine: Baarium võib inimkehas luudesse koguneda, eriti eakatel. Pikaajaline kokkupuude baariumi kõrge kontsentratsiooniga võib põhjustada luuhaigusi, näiteks osteoporoosi.
Kardiovaskulaarsed mõjud: Baarium, nagu naatrium, võib häirida ioonide tasakaalu ja elektrilist aktiivsust, mõjutades südamefunktsiooni. Baariumi liigne tarbimine võib põhjustada südamerütmihäireid ja suurendada südameatakkide riski.
Kantserogeensus: Kuigi baariumi kantserogeensuse osas on endiselt lahkarvamusi, on mõned uuringud näidanud, et pikaajaline kokkupuude baariumi kõrge kontsentratsiooniga võib suurendada teatud vähivormide, näiteks mao- ja söögitoruvähi riski. Baariumi toksilisuse ja võimaliku ohtlikkuse tõttu peaksid inimesed olema ettevaatlikud ja vältima baariumi liigset tarbimist või pikaajalist kokkupuudet kõrge kontsentratsiooniga. Baariumi kontsentratsiooni joogivees ja toidus tuleks jälgida ja kontrollida, et kaitsta inimeste tervist. Kui kahtlustate mürgistust või teil on sellega seotud sümptomeid, pöörduge viivitamatult arsti poole.
6. Baarium looduses
Baariumimineraalid: Baarium võib maakoores esineda mineraalide kujul. Mõned levinud baariumimineraalid on bariit ja viteriit. Need maagid esinevad sageli koos teiste mineraalidega, näiteks plii, tsingi ja hõbedaga.
Lahustunud põhjavees ja kivimites: Baarium võib esineda põhjavees ja kivimites lahustunud olekus. Põhjavesi sisaldab lahustunud baariumi jälgi ning selle kontsentratsioon sõltub geoloogilistest tingimustest ja veekogu keemilistest omadustest. Baariumisoolad: Baarium võib moodustada erinevaid sooli, näiteks baariumkloriidi, baariumnitraati ja baariumkarbonaati. Need ühendid võivad looduses esineda looduslike mineraalidena.
Sisu mullas:Baariumvõib pinnases esineda erinevates vormides, millest mõned pärinevad looduslike mineraalosakeste või kivimite lahustumisest. Baariumi sisaldus pinnases on tavaliselt madal, kuid teatud piirkondades võib baariumi kontsentratsioon olla kõrge.
Tuleb märkida, et baariumi vorm ja sisaldus võivad erinevates geoloogilistes keskkondades ja piirkondades erineda, seega tuleb baariumi arutamisel arvesse võtta konkreetseid geograafilisi ja geoloogilisi tingimusi.
7. Baariumi kaevandamine ja tootmine
Baariumi kaevandamise ja ettevalmistamise protsess hõlmab tavaliselt järgmisi samme:
1. Baariumimaagi kaevandamine: Baariumimaagi peamine mineraal on bariit, tuntud ka kui baariumsulfaat. Seda leidub tavaliselt maakoores ning see on laialt levinud kivimites ja mineraalide leiukohtades Maal. Kaevandamine hõlmab tavaliselt selliseid protsesse nagu maagi lõhkamine, kaevandamine, purustamine ja sorteerimine, et saada baariumsulfaati sisaldavaid maake.
2. Kontsentraadi ettevalmistamine: baariumi eraldamine baariumimaagist nõuab maagi kontsentraadiga töötlemist. Kontsentraadi ettevalmistamine hõlmab tavaliselt käsitsi valimist ja flotatsiooni, et eemaldada lisandid ja saada maak, mis sisaldab üle 96% baariumsulfaati.
3. Baariumsulfaadi valmistamine: kontsentraadist eemaldatakse raud ja räni, et lõpuks saada baariumsulfaat (BaSO4).
4. Baariumsulfiidi valmistamine: baariumi valmistamiseks baariumsulfaadist tuleb baariumsulfaat muuta baariumsulfiidiks ehk mustaks tuhaks. Alla 20 mešši suuruste osakestega baariumsulfaadimaagi pulber segatakse tavaliselt kivisöe või naftakoksipulbriga kaaluvahekorras 4:1. Segu röstitakse 1100 ℃ juures järelkajaahjus ja baariumsulfaat redutseeritakse baariumsulfiidiks.
5. Baariumsulfiidi lahustamine: Baariumsulfaadi baariumsulfiidi lahust saab kuuma veega leostamise teel.
6. Baariumoksiidi valmistamine: Baariumsulfiidi baariumoksiidiks muundamiseks lisatakse baariumsulfiidi lahusele tavaliselt naatriumkarbonaati või süsinikdioksiidi. Pärast baariumkarbonaadi ja süsinikupulbri segamist kaltsineeritakse üle 800 ℃ temperatuuril baariumoksiidi.
7. Jahutamine ja töötlemine: Tuleb märkida, et baariumoksiid oksüdeerub baariumperoksiidiks temperatuuril 500–700 ℃ ja baariumperoksiid laguneb baariumperoksiidiks temperatuuril 700–800 ℃. Baariumperoksiidi tekke vältimiseks tuleb kaltsineeritud toodet jahutada või kustutada inertse gaasi kaitse all.
Ülaltoodud on baariumi elemendi üldine kaevandamise ja valmistamise protsess. Need protsessid võivad tööstusprotsessist ja seadmetest olenevalt erineda, kuid üldised põhimõtted jäävad samaks. Baarium on oluline tööstusmetall, mida kasutatakse mitmesugustes rakendustes, sealhulgas keemiatööstuses, meditsiinis, elektroonikas ja muudes valdkondades.
8. Baariumelemendi levinumad tuvastamismeetodid
Baariumon tavaline element, mida tavaliselt kasutatakse erinevates tööstuslikes ja teaduslikes rakendustes. Analüütilises keemias hõlmavad baariumi tuvastamise meetodid tavaliselt kvalitatiivset analüüsi ja kvantitatiivset analüüsi. Järgnevalt on toodud üksikasjalik sissejuhatus baariumielemendi tavaliselt kasutatavatesse tuvastamismeetoditesse:
1. Leegi aatomabsorptsioonspektromeetria (FAAS): See on laialdaselt kasutatav kvantitatiivne analüüsimeetod, mis sobib suurema kontsentratsiooniga proovide jaoks. Proovilahus pihustatakse leeki ja baariumi aatomid neelavad kindla lainepikkusega valgust. Neeldunud valguse intensiivsust mõõdetakse ja see on proportsionaalne baariumi kontsentratsiooniga.
2. Leegiaatomiemissioonspektromeetria (FAES): See meetod tuvastab baariumi, pihustades proovilahust leeki, ergastades baariumi aatomeid kiirgama kindla lainepikkusega valgust. Võrreldes FAAS-iga kasutatakse FAES-i üldiselt madalamate baariumi kontsentratsioonide tuvastamiseks.
3. Aatomfluorestsentsspektromeetria (AAS): See meetod sarnaneb FAAS-iga, kuid kasutab baariumi olemasolu tuvastamiseks fluorestsentsspektromeetrit. Seda saab kasutada baariumi jälgede mõõtmiseks.
4. Ioonkromatograafia: See meetod sobib baariumi analüüsimiseks veeproovides. Baariumiioonid eraldatakse ja tuvastatakse ioonkromatograafia abil. Seda saab kasutada baariumi kontsentratsiooni mõõtmiseks veeproovides.
5. Röntgenfluorestsentsspektromeetria (XRF): See on mittepurustav analüütiline meetod baariumi tuvastamiseks tahketes proovides. Pärast proovi ergastamist röntgenikiirgusega kiirgavad baariumi aatomid spetsiifilist fluorestsentsi ja baariumi sisaldus määratakse fluorestsentsi intensiivsuse mõõtmise teel.
6. Massispektromeetria: Massispektromeetriat saab kasutada baariumi isotoopkoostise ja baariumi sisalduse määramiseks. Seda meetodit kasutatakse tavaliselt suure tundlikkusega analüüsiks ja see suudab tuvastada väga madalaid baariumi kontsentratsioone. Ülaltoodud on mõned baariumi tuvastamiseks tavaliselt kasutatavad meetodid. Konkreetse meetodi valimine sõltub proovi olemusest, baariumi kontsentratsioonivahemikust ja analüüsi eesmärgist. Kui vajate lisateavet või teil on muid küsimusi, andke mulle julgelt teada. Neid meetodeid kasutatakse laialdaselt laboris ja tööstuslikes rakendustes baariumi olemasolu ja kontsentratsiooni täpseks ja usaldusväärseks mõõtmiseks ja tuvastamiseks. Kasutatav konkreetne meetod sõltub mõõdetava proovi tüübist, baariumi sisalduse vahemikust ja analüüsi konkreetsest eesmärgist.
Postituse aeg: 09. dets. 2024