Keemia maagilises maailmasbaariumon alati pälvinud teadlaste tähelepanu oma ainulaadse võlu ja laialdase rakendusega. Kuigi see hõbevalge metallelement ei ole nii pimestav kui kuld või hõbe, mängib see paljudes valdkondades asendamatut rolli. Alates täppisinstrumentidest teaduslikes uurimislaborites ja lõpetades tööstusliku tootmise võtmetoorainetega kuni meditsiinivaldkonna diagnostiliste reagentideni – baarium on kirjutanud oma ainulaadsete omaduste ja funktsioonidega legendi keemiast.
Juba 1602. aastal röstis Itaalia Porra linna kingsepp Cassio Lauro ühes katses põleva ainega baariumsulfaati sisaldavat bariiti ja avastas üllatusega, et see võib pimedas helendama. See avastus tekitas tollastes teadlastes suurt huvi ja kivi nimetati Porra kiviks ning see sai Euroopa keemikute uurimistöö keskpunktiks.
Kuid just Rootsi keemik Scheele kinnitas, et baarium on uus element. Ta avastas baariumoksiidi 1774. aastal ja nimetas seda "Barytaks" (raske muld). Ta uuris seda ainet põhjalikult ja uskus, et see koosneb uuest muldast (oksiidist), mis on ühendatud väävelhappega. Kaks aastat hiljem soojendas ta edukalt selle uue pinnase nitraati ja sai puhta oksiidi.
Kuigi Scheele avastas baariumi oksiidi, tootis Briti keemik Davy bariidist valmistatud elektrolüüdi elektrolüüsimise teel edukalt baariumi metalli alles 1808. aastal. See avastus tähistas baariumi kui metallilise elemendi ametlikku kinnitamist ning avas ka baariumi kasutamise teekonna erinevates valdkondades.
Sellest ajast peale on inimesed baariumi mõistmist pidevalt süvendanud. Teadlased on baariumi omadusi ja käitumist uurides uurinud looduse saladusi ning edendanud teaduse ja tehnoloogia arengut. Baariumi kasutamine teadusuuringutes, tööstuses ja meditsiinis on samuti muutunud üha ulatuslikumaks, tuues inimeste ellu mugavust ja mugavust. Baariumi võlu ei seisne mitte ainult selle praktilisuses, vaid ka selle taga peituvas teaduslikus saladuses. Teadlased on pidevalt uurinud looduse saladusi ning edendanud teaduse ja tehnoloogia arengut, uurides baariumi omadusi ja käitumist. Samas on baarium vaikselt ka meie igapäevaelus oma rolli mängimas, tuues meie ellu mugavust ja mugavust.
Alustagem selle maagilise baariumi uurimise teekonnaga, paljastame selle salapärase loori ja hindame selle ainulaadset võlu. Järgmises artiklis tutvustame põhjalikult baariumi omadusi ja rakendusi, samuti selle olulist rolli teadusuuringutes, tööstuses ja meditsiinis. Usun, et seda artiklit lugedes saate baariumist sügavamalt aru ja teadmisi.
1. Baariumi kasutusvaldkonnad
Baarium on tavaline keemiline element. See on hõbevalge metall, mis esineb looduses erinevate mineraalide kujul. Järgnevalt on toodud mõned baariumi igapäevased kasutusviisid
Põlemine ja luminestsents: Baarium on väga reaktsioonivõimeline metall, mis tekitab ammoniaagi või hapnikuga kokkupuutel ereda leegi. Seetõttu kasutatakse baariumit laialdaselt sellistes tööstusharudes nagu ilutulestike tootmine, rakette ja fosfori tootmine.
Meditsiinitööstus: baariumiühendeid kasutatakse laialdaselt ka meditsiinitööstuses. Baariumitoite (näiteks baariumitablette) kasutatakse seedetrakti röntgenuuringutes, et aidata arstidel jälgida seedesüsteemi toimimist. Baariumiühendeid kasutatakse ka mõnes radioaktiivses ravis, näiteks radioaktiivse joodi puhul kilpnäärmehaiguste raviks.
Klaas ja keraamika: baariumiühendeid kasutatakse sageli klaasi- ja keraamikatööstuses nende hea sulamistemperatuuri ja korrosioonikindluse tõttu. Baariumiühendid võivad suurendada keraamika kõvadust ja tugevust ning pakkuda keraamikale mõningaid eriomadusi, nagu elektriisolatsioon ja kõrge murdumisnäitaja.
Metallisulamid: baarium võib moodustada sulameid teiste metallielementidega ja neil sulamitel on mõned ainulaadsed omadused. Näiteks võivad baariumisulamid tõsta alumiiniumi- ja magneesiumisulamite sulamistemperatuuri, muutes nende töötlemise ja valamise lihtsamaks. Lisaks kasutatakse magnetiliste omadustega baariumisulameid ka akuplaatide ja magnetmaterjalide valmistamiseks.
Baarium on keemiline element keemilise sümboliga Ba ja aatomnumbriga 56. Baarium on leelismuldmetall, mis kuulub perioodilisuse tabeli 6. rühma, põhirühma elemendid.
2. Baariumi füüsikalised omadused
Baarium (Ba)on leelismuldmetalli element. 1. Välimus: Baarium on pehme, hõbevalge metall, millel on lõikamisel selge metalliline läige.
2. Tihedus: baariumi tihedus on suhteliselt kõrge, umbes 3,5 g/cm³. See on üks tihedamaid metalle maa peal.
3. Sulamis- ja keemistemperatuur: baariumi sulamistemperatuur on umbes 727 °C ja keemistemperatuur on umbes 1897 °C.
4. Kõvadus: Baarium on suhteliselt pehme metall, mille Mohsi kõvadus on 20 kraadi Celsiuse järgi umbes 1,25.
5. Juhtivus: Baarium on hea elektrijuht, millel on kõrge elektrijuhtivus.
6. Plastilisus: kuigi baarium on pehme metall, on sellel teatud plastsus ja seda saab töödelda õhukesteks lehtedeks või juhtmeteks.
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, nagu oksiidid, sulfiidid jne.
8. Eksisteerimise vormid: Maakoores baariumi sisaldavad mineraalid, nagu bariit (baariumsulfaat) jne. Baarium võib looduses esineda ka hüdraatide, oksiidide, karbonaatide jne kujul.
9. Radioaktiivsus: baariumis on mitmesuguseid radioaktiivseid isotoope, sealhulgas baarium-133 on tavaline radioaktiivne isotoop, mida kasutatakse meditsiinilises kuvamises ja tuumameditsiini rakendustes.
10. Kasutusala: baariumiühendeid kasutatakse laialdaselt tööstuses, nagu klaas, kumm, keemiatööstuse katalüsaatorid, elektrontorud jne. Selle sulfaati kasutatakse sageli kontrastainena meditsiinilistes läbivaatustes. Baarium on oluline metallielement ja selle omadused muuta see paljudes valdkondades laialdaseks kasutamiseks.
3. Baariumi keemilised omadused
Metallilised omadused: Baarium on hõbevalge välimusega ja hea elektrijuhtivusega metalliline tahke aine.
Tihedus ja sulamistemperatuur: Baarium on suhteliselt tihe element, mille tihedus on 3,51 g/cm3. Baariumi madal sulamistemperatuur on umbes 727 kraadi Celsiuse järgi (1341 kraadi Fahrenheiti järgi).
Reaktsioonivõime: Baarium reageerib kiiresti enamiku mittemetalliliste elementidega, eriti halogeenidega (nagu kloor ja broom), tekitades vastavaid baariumiühendeid. Näiteks baarium reageerib klooriga ja tekitab baariumkloriidi.
Oksüdeeritavus: baariumi saab oksüdeerida, moodustades baariumoksiidi. Baariumoksiidi kasutatakse laialdaselt sellistes tööstusharudes nagu metallisulatus ja klaasitootmine. Kõrge aktiivsus: baariumil on kõrge keemiline aktiivsus ja see reageerib kergesti veega, 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.
Sissepääsutee: Inimesed neelavad baariumi peamiselt toidu ja joogivee kaudu. Mõned toidud, näiteks teraviljad, liha ja piimatooted, võivad sisaldada vähesel määral baariumi. Lisaks sisaldab põhjavesi mõnikord kõrgemaid baariumi kontsentratsioone.
Bioloogiline imendumine ja ainevahetus: baariumi võivad organismid omastada ja vereringe kaudu organismis levida. Baarium koguneb peamiselt neerudesse ja luudesse, eriti suuremates kontsentratsioonides luudes.
Bioloogiline funktsioon: baariumil ei ole veel leitud organismides olulisi füsioloogilisi funktsioone. Seetõttu on baariumi bioloogiline funktsioon endiselt vastuoluline.
5. Baariumi bioloogilised omadused
Toksilisus: baariumiioonide või baariumiühendite kõrge kontsentratsioon on inimkehale mürgine. Baariumi liigne tarbimine võib põhjustada ägedaid mürgistusnähte, sealhulgas oksendamist, kõhulahtisust, lihasnõrkust, arütmiat jne. Raske mürgistus võib põhjustada närvisüsteemi kahjustusi, neerukahjustusi ja südameprobleeme.
Luude kogunemine: Baarium võib koguneda inimkeha luudesse, eriti eakatel inimestel. Pikaajaline kokkupuude baariumi kõrge kontsentratsiooniga võib põhjustada luuhaigusi, nagu osteoporoos.
Mõju südame-veresoonkonnale: Baarium, nagu ka naatrium, võib häirida ioonide tasakaalu ja elektrilist aktiivsust, mõjutades südame tööd. Baariumi liigne tarbimine võib põhjustada ebanormaalseid südamerütme ja suurendada südameinfarkti riski.
Kantserogeensus: kuigi baariumi kantserogeensuse üle on endiselt vaidlusi, on mõned uuringud näidanud, et pikaajaline kokkupuude baariumi kõrge kontsentratsiooniga võib suurendada teatud vähivormide, näiteks maovähi ja söögitoruvähi riski. Baariumi toksilisuse ja võimaliku ohu tõttu peaksid inimesed olema ettevaatlikud, et vältida baariumi liigset tarbimist või pikaajalist kokkupuudet kõrge kontsentratsiooniga baariumiga. Inimeste tervise kaitsmiseks tuleb jälgida ja kontrollida baariumi kontsentratsiooni joogivees ja toidus. Kui kahtlustate mürgitust või teil on sellega seotud sümptomeid, pöörduge viivitamatult arsti poole.
6. Baarium looduses
Baariummineraalid: Baarium võib esineda maakoores mineraalide kujul. Mõned levinumad baariumimineraalid on bariit ja viteriit. Need maagid esinevad sageli koos teiste mineraalidega, nagu plii, tsink ja hõbe.
Põhjavees ja kivimites lahustunud: Baarium võib esineda põhjavees ja kivimites lahustunud olekus. Põhjavesi sisaldab vähesel määral lahustunud baariumi ning selle kontsentratsioon sõltub geoloogilistest tingimustest ja veekogu keemilistest omadustest. Baariumisoolad: Baarium võib moodustada erinevaid sooli, nagu baariumkloriid, baariumnitraat ja baariumkarbonaat. Need ühendid võivad looduses esineda looduslike mineraalidena.
Sisaldus mullas:Baariumvõib esineda pinnases erineval kujul, millest osa on pärit 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 varieeruda, mistõttu tuleb baariumi käsitlemisel arvestada konkreetsete geograafiliste ja geoloogiliste tingimustega.
7. Baariumi kaevandamine ja tootmine
Baariumi kaevandamise ja valmistamise protsess hõlmab tavaliselt järgmisi samme:
1. Baariumimaagi kaevandamine: Baariumimaagi peamine mineraal on bariit, tuntud ka kui baariumsulfaat. Seda leidub tavaliselt maapõues ning see on laialt levinud kivimites ja maavarades. Kaevandamine hõlmab tavaliselt selliseid protsesse nagu lõhkamine, kaevandamine, purustamine ja maagi liigitamine, et saada baariumsulfaati sisaldavaid maake.
2. Kontsentraadi valmistamine. Baariumi ekstraheerimine baariumimaagist nõuab maagi töötlemist kontsentraadiga. Kontsentraadi valmistamine hõlmab tavaliselt käsitsi valimist ja flotatsiooni, et eemaldada lisandid ja saada üle 96% baariumsulfaati sisaldava maagi.
3. Baariumsulfaadi valmistamine: Kontsentraadiga viiakse läbi sellised etapid nagu raua ja räni eemaldamine, et lõpuks saada baariumsulfaat (BaSO4).
4. Baariumsulfiidi valmistamine: baariumsulfaadist baariumi valmistamiseks tuleb baariumsulfaat muuta baariumsulfiidiks, mida tuntakse ka mustaks tuhaks. Baariumsulfaadi maagi pulber, mille osakeste suurus on alla 20 võrgusilma, segatakse tavaliselt söe või naftakoksi pulbriga massisuhtes 4:1. Segu röstitakse 1100 ℃ juures reverberatory ahjus ja baariumsulfaat redutseeritakse baariumsulfiidiks.
5. Baariumsulfiidi lahustamine: baariumsulfaadi baariumsulfiidi lahust saab saada kuuma veega leostumise teel.
6. Baariumoksiidi valmistamine: baariumsulfiidi muundamiseks baariumoksiidiks lisatakse baariumsulfiidi lahusele tavaliselt naatriumkarbonaati või süsinikdioksiidi. Pärast baariumkarbonaadi ja süsinikupulbri segamist võib kaltsineerimine temperatuuril üle 800 ℃ tekitada baariumoksiidi.
7. Jahutamine ja töötlemine: Tuleb märkida, et baariumoksiid oksüdeeritakse baariumperoksiidiks temperatuuril 500-700 ℃ ja baariumperoksiidi saab lagundada baariumoksiidiks 700-800 ℃ juures. Baariumperoksiidi tekke vältimiseks tuleb kaltsineeritud toode jahutada või kustutada inertgaasi kaitsmisel.
Ülaltoodud on baariumielemendi üldine kaevandamise ja ettevalmistamise protsess. Need protsessid võivad olenevalt tööstuslikust protsessist ja seadmetest erineda, kuid üldpõhimõtted jäävad samaks. Baarium on oluline tööstuslik metall, mida kasutatakse mitmesugustes rakendustes, sealhulgas keemiatööstuses, meditsiinis, elektroonikas ja muudes valdkondades.
8. Baariumielemendi 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 üksikasjalik sissejuhatus baariumielemendi üldkasutatavatesse tuvastamismeetoditesse:
1. Leegi aatomabsorptsioonspektromeetria (FAAS): see on tavaliselt kasutatav kvantitatiivne analüüsimeetod, mis sobib suurema kontsentratsiooniga proovide jaoks. Proovilahus pihustatakse leeki ja baariumiaatomid neelavad kindla lainepikkusega valgust. Mõõdetakse neeldunud valguse intensiivsust ja see on võrdeline baariumi kontsentratsiooniga.
2. Leegi aatomiemissioonispektromeetria (FAES): see meetod tuvastab baariumi, pihustades proovilahuse leegi, ergutades baariumiaatomeid kiirgama kindla lainepikkusega valgust. Võrreldes FAAS-iga kasutatakse FAES-i üldiselt baariumi madalamate kontsentratsioonide tuvastamiseks.
3. Aatomifluorestsentsspektromeetria (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. Baariumioonid eraldatakse ja tuvastatakse ioonkromatograafiaga. Seda saab kasutada baariumi kontsentratsiooni mõõtmiseks veeproovides.
5. Röntgenfluorestsentsspektromeetria (XRF): see on mittepurustav analüütiline meetod, mis sobib baariumi tuvastamiseks tahketes proovides. Pärast proovi ergastamist röntgenikiirgusega kiirgavad baariumiaatomid spetsiifilist fluorestsentsi ja baariumisisaldus määratakse fluorestsentsi intensiivsuse mõõtmise teel.
6. Massispektromeetria: Massispektromeetriat saab kasutada baariumi isotoopkoostise määramiseks ja baariumi sisalduse määramiseks. Seda meetodit kasutatakse tavaliselt kõrge tundlikkusega analüüside jaoks ja see võimaldab tuvastada väga madalaid baariumi kontsentratsioone. Ülaltoodud on mõned baariumi tuvastamiseks tavaliselt kasutatavad meetodid. Konkreetne valitud meetod sõltub proovi olemusest, baariumi kontsentratsioonivahemikust ja analüüsi eesmärgist. Kui vajate lisateavet või teil on muid küsimusi, andke mulle julgelt teada. Neid meetodeid kasutatakse laialdaselt laboratoorsetes ja tööstuslikes rakendustes, et täpselt ja usaldusväärselt mõõta ja tuvastada baariumi olemasolu ja kontsentratsiooni. Konkreetne kasutatav meetod sõltub mõõdetava proovi tüübist, baariumisisalduse vahemikust ja analüüsi konkreetsest eesmärgist.
Postitusaeg: 09. detsember 2024