Keemia maagilises maailmasbaariumon alati pälvinud teadlaste tähelepanu oma ainulaadse võlu ja laia rakendusega. Kuigi see hõbedane valge metallielement pole nii pimestav kui kuld või hõbe, mängib see paljudes valdkondades hädavajalikku rolli. Alates teadusuuringute laboratooriumide täppisinstrumentidest kuni tööstusliku tootmise peamiste tooraineteni kuni meditsiinivaldkonna diagnostiliste reagentideni on Barium kirjutanud keemia legendi oma ainulaadsete omaduste ja funktsioonidega.
Juba 1602. aastal röstitas Itaalia Porra linnas asuv kingsepp Cassio Lauro, mis sisaldas katses baariumsulfaati, millel oli põletav aine ja oli üllatunud, et see võib pimedas hõõguda. See avastus äratas tol ajal teadlaste seas suurt huvi ning kivi sai nime Porra Stone ja sellest sai Euroopa keemikute uurimistöö keskpunkt.
Kuid just Rootsi keemik Schele kinnitas tõeliselt, et baarium oli uus element. Ta avastas baariumoksiidi 1774. aastal ja nimetas seda “Barytaks” (raske Maa). Ta uuris seda ainet põhjalikult ja uskus, et see koosnes uuest Maa (oksiidist) koos väävelhappega. Kaks aastat hiljem kuumutas ta edukalt selle uue pinnase nitraati ja sai puhta oksiidi.
Ehkki Schele avastas baariumi oksiidi, tootis Briti keemik Davy alles 1808. aastal edukalt baariummetalli, elektrolüüdistades bariidist valmistatud elektrolüüti. See avastus tähistas Bariumi ametlikku kinnitust metallielemendina ja avas ka baariumi kasutamise teekonna erinevates valdkondades.
Pärast seda on inimesed pidevalt süvendanud oma arusaamist baariumist. Teadlased on uurinud looduse müsteeriume ning edendanud teaduse ja tehnoloogia arengut, uurides baariumi omadusi ja käitumist. Baariumi rakendamine teadusuuringutes, tööstuses ja meditsiinilistes valdkondades on muutunud ka üha ulatuslikumaks, tuues inimelule mugavust ja mugavust. Baariumi võlu ei seisne mitte ainult selle praktilisuses, vaid ka selle taga olevas teaduslikus müsteeriumis. Teadlased on pidevalt uurinud looduse saladusi ning propageerinud teaduse ja tehnoloogia arengut, uurides baariumi omadusi ja käitumist. Samal ajal mängib baarium vaikselt ka rolli meie igapäevaelus, tuues meie ellu mugavust ja mugavust.
Alustagem seda maagilist teekonda baariumi uurimiseks, selle salapärase loori tutvustamiseks ja selle ainulaadse võlu hindamiseks. Järgmises artiklis tutvustame põhjalikult baariumi omadusi ja rakendusi, samuti selle olulist rolli teadusuuringutes, tööstuses ja meditsiinis. Usun, et selle artikli lugemise kaudu on teil baariumi mõistmine ja teadmised.
1. baariumi rakendusväljad
Baarium on tavaline keemiline element. See on hõbevalge metall, mis eksisteerib looduses mitmesuguste mineraalide kujul. Järgnevalt on toodud baariumi iga päev
Põlemine ja luminestsents: baarium on väga reaktiivne metall, mis tekitab ammoniaagi või hapnikuga kokkupuutumisel ereda leegi. See muudab baariumi laialdaselt sellistes tööstusharudes nagu ilutulestiku tootmine, helkurid ja fosforitootmine.
Meditsiinitööstus: baariumiühendeid kasutatakse laialdaselt ka meditsiinitööstuses. Bariumitoitu (näiteks baariumi tablette) kasutatakse seedetrakti röntgenikiirguse uuringutes, et aidata arstidel jälgida seedesüsteemi toimimist. Baariumiühendeid kasutatakse ka mõnes radioaktiivses ravimeetodis, näiteks radioaktiivse joodi korral kilpnäärmehaiguste raviks.
Klaasi ja keraamika: baariumiühendeid kasutatakse sageli klaasi ja keraamiliste tootmises nende hea sulamistemperatuuri ja korrosioonikindluse tõttu. Baariumiühendid võivad tugevdada keraamika kõvadust ja tugevust ning pakkuda keraamika erilisi omadusi, näiteks elektriisolatsioon ja kõrge murdumisnäitaja.
Metallisulamid: baarium võib moodustada sulameid teiste metallielementidega ja neil sulamitel on mõned ainulaadsed omadused. Näiteks võivad baariumisulamid suurendada alumiiniumi ja magneesiumisulamite sulamistemperatuuri, muutes nende töötlemise ja valamise lihtsamaks. Lisaks kasutatakse akuplaatide ja magnetiliste materjalide valmistamiseks ka magnetiliste omadustega baariumisulameid.
Baarium on keemiline sümbol BA ja aatominumber 56. Baarium on aluseline maametall, mis on perioodilise tabeli 6. rühmas, mis on põhirühma elemendid.
2. baariumi füüsilised omadused
Baarium (BA)on aluseline maametalli element. 1. välimus: baarium on pehme, hõbevalge metall, millel on lõikas selge metalliline läige.
2. tihedus: baariumi suhteliselt kõrge tihedus on umbes 3,5 g/cm³. See on üks tihedamaid metalle maa peal.
3. Sulamis- ja keemispunktid: baariumi sulamistemperatuur on umbes 727 ° C ja keemistemperatuur umbes 1897 ° C.
4. Kõvadus: baarium on suhteliselt pehme metall, mille MOHSi kõvadus on umbes 1,25 20 kraadi Celsiuse juures.
5. Juhtivus: baarium on hea elektrijuhtivusega elektrijuht.
6. elastsus: kuigi baarium on pehme metall, on sellel teatud määral elastsus ja seda saab töödelda õhukesteks lehtedeks või juhtmeteks.
7. Keemiline aktiivsus: baarium ei reageeri tugevalt enamiku mittemetallide ja paljude metallidega toatemperatuuril, kuid see moodustab oksiide kõrgel temperatuuril ja õhus. See võib moodustada paljude mittemetalliliste elementidega ühendeid, näiteks oksiidid, sulfiidid jne.
8. Olemisvormid: Maa koorikus baariumi sisaldavad mineraalid, näiteks bariit (baariumsulfaat) jne. Baarium võib esineda ka hüdraatide, oksiidide, karbonaatide jne kujul.
9. Radioaktiivsus: baariumis on mitmesuguseid radioaktiivseid isotoope, mille hulgas baarium-133 on tavaline radioaktiivne isotoop, mida kasutatakse meditsiinilise pildistamise ja tuumameditsiini rakendustes.
10. Rakendus: baariumiühendeid kasutatakse laialdaselt tööstuses, nagu klaas, kumm, keemiatööstuse katalüsaatorid, elektrontorud jne. Selle sulfaati kasutatakse sageli meditsiinilistel läbivaatustel kontrastainena.
3. baariumi keemilised omadused
Metallilised omadused: baarium on metallist tahke aine, millel on hõbevalge välimus ja hea elektrijuhtivusega.
Tihedus ja sulamispunkt: baarium on suhteliselt tihe element, tihedusega 3,51 g/cm3. Baariumi madal sulamistemperatuur on umbes 727 kraadi Celsiuse (1341 kraadi Fahrenheiti).
Reaktsioonivõime: baarium reageerib kiiresti enamiku mittemetalliliste elementide abil, eriti halogeenide (näiteks kloori ja broomi) korral, tekitades vastavaid baariumühendeid. Näiteks reageerib baarium klooriga baariumkloriidi saamiseks.
Oksüdeeritavus: baariumi saab oksüdeerida, moodustades baariumoksiidi. Baariumoksiidi kasutatakse laialdaselt sellistes tööstusharudes nagu metalli sulatamine ja klaasitootmine. Kõrge aktiivsus: baariumil on kõrge keemiline aktiivsus ja see reageerib vesiniku vabastamiseks ja baariumhüdroksiidi genereerimiseks hõlpsalt veega.
4. baariumi bioloogilised omadused
Roll ja bioloogilised omadusedbaariumOrganismides ei ole täielikult mõistetav, kuid on teada, et baariumil on organismide suhtes kindel toksilisus.
Sisselasketee: inimesed neelavad baariumi peamiselt toidu ja joogivee kaudu. Mõni toit võib sisaldada baariumi, näiteks terade, liha ja piimatooteid. Lisaks sisaldab põhjavesi mõnikord kõrgemaid baariumi kontsentratsioone.
Bioloogiline imendumine ja metabolism: baariumi võivad neelduda organismides ja levitada kehas vereringe kaudu. Baarium koguneb peamiselt neerudesse ja luudesse, eriti kõrgematesse luude kontsentratsioonidesse.
Bioloogiline funktsioon: baariumil ei ole veel leitud olulisi füsioloogilisi funktsioone organismides. Seetõttu jääb baariumi bioloogiline funktsioon vaieldavaks.
5. baariumi bioloogilised omadused
Toksilisus: baariumiioonide või baariumiühendite kõrged kontsentratsioonid on inimkehale toksilised. Baariumi liigne tarbimine võib põhjustada ägedaid mürgistussümptomeid, sealhulgas oksendamine, kõhulahtisus, lihasnõrkus, arütmia jne. Tugev mürgistus võib põhjustada närvisüsteemi kahjustusi, neerukahjustusi ja südameprobleeme.
Luude kogunemine: baarium võib koguneda inimkeha luudesse, eriti eakates. Pikaajaline kokkupuude baariumi kõrge kontsentratsiooniga võib põhjustada luuhaigusi nagu osteoporoos.
Kardiovaskulaarsed toimed: baarium, nagu naatrium, võib häirida ioonide tasakaalu ja elektrilist aktiivsust, mõjutades südamefunktsiooni. Bariumi liigne tarbimine võib põhjustada ebanormaalseid südamerütme ja suurendada südameatakkide riski.
Kartsinogeensus: Ehkki baariumi kantserogeensuse osas on endiselt vaidlusi, on mõned uuringud näidanud, et pikaajaline kokkupuude baariumi kõrge kontsentratsiooniga võib suurendada teatud vähktõve, näiteks maovähi ja söögitoruvähi riski. Bariumi toksilisuse ja võimaliku ohu tõttu peaksid inimesed olema ettevaatlikud, et vältida liigset tarbimist või pikaajalist kokkupuudet baariumi kõrge kontsentratsiooniga. Bariumi kontsentratsioone joogivees ja toidus tuleks jälgida ja kontrollida inimeste tervise kaitsmiseks. Kui kahtlustate mürgistust või teil on seotud sümptomeid, pöörduge kohe arstiabi.
6. baarium looduses
Baariumi mineraalid: baarium võib eksisteerida Maa koorikus mineraalide kujul. Mõned tavalised baariumi mineraalid hõlmavad bariidi ja witeriiti. Need maagid esinevad sageli teiste mineraalide, näiteks plii, tsingi ja hõbedaga.
Lahustatud põhjavees ja kivimites: baarium võib eksisteerida põhjavees ja kivimites lahustunud olekus. Põhjavesi sisaldab lahustunud baariumi jälituskoguseid ja selle kontsentratsioon sõltub veekogu geoloogilistest tingimustest ja keemilistest omadustest. Baariumsoolad: baarium võib moodustada erinevaid soolasid, näiteks baariumkloriid, baariumnitraat ja baariumkarbonaat. Need ühendid võivad looduses eksisteerida looduslike mineraalidena.
Sisu mullas:BaariumVõib eksisteerida pinnases erinevates vormides, millest mõned pärinevad looduslike mineraalosakeste või kivimite lahustumisest. Baariumi sisaldus mullas on tavaliselt madal, kuid teatud konkreetsetes piirkondades võib olla kõrge baariumi kontsentratsioon.
Tuleb märkida, et baariumi vorm ja sisaldus võivad erinevates geoloogilistes keskkondades ja piirkondades erineda, nii et baariumi arutamisel tuleb kaaluda konkreetseid geograafilisi ja geoloogilisi tingimusi.
7. baariumi kaevandamine ja tootmine
Baariumi kaevandamise ja ettevalmistamise protsess sisaldab tavaliselt järgmisi samme:
1. baariumimaagi kaevandamine: baariumimaagi peamine mineraal on bariit, tuntud ka kui baariumsulfaat. Tavaliselt leidub seda Maa koorikus ja see on laialt levinud maakera kivimites ja maavarades. Kaevandamine hõlmab tavaliselt selliseid protsesse nagu maagi puhkemine, kaevandamine, purustamine ja liigitamine baariumsulfaati sisaldavate maagide saamiseks.
2. Kontsentraadi ettevalmistamine: baariumi ekstraheerimine baariumimaagist nõuab maagi kontsentraati. Kontsentraadi ettevalmistamine hõlmab tavaliselt käe valimist ja flotatsiooni etappe lisandite eemaldamiseks ja maagi saamiseks, mis sisaldab enam kui 96% baariumsulfaati.
3. baariumsulfaadi ettevalmistamine: kontsentraadil on sellised etapid nagu raua ja räni eemaldamine, et lõpuks saada baariumsulfaat (BASO4).
4. baariumsulfiidi valmistamine: baariumsulfaadist baariumi valmistamiseks tuleb baariumsulfaat muuta baariumsulfiidi, tuntud ka kui musta tuha. Baariumsulfaatmaagipulber, mille osakese suurus on alla 20 võrgusilma, segatakse tavaliselt söe- või naftakoksipulbriga kaalusuhtega 4: 1. Segu röstitakse kiirusel 1100 ℃ reverberitoorses ahjus ja baariumsulfaat redutseeritakse baariumsulfiidiks.
5. baariumsulfiidi lahustuv: baariumsulfiidilahust saab sooja vee leostumise teel.
6. baariumoksiidi ettevalmistamine: baariumsulfiidi muutmiseks baariumoksiidiks lisatakse baariumsulfiidilahusele tavaliselt naatriumkarbonaat või süsinikdioksiid. Pärast baariumkarbonaadi ja süsinikupulbri segamist võib kaltsineerimine üle 800 ℃ toota baariumoksiidi.
7. Jahutus ja töötlemine: tuleb märkida, et baariumoksiid oksüdeeritakse baariumperoksiidi moodustamiseks temperatuuril 500–700 ℃ ja baariumperoksiidi saab lagundada, moodustades baariumoksiidi temperatuuril 700-800 ℃. Baariumperoksiidi tootmise vältimiseks tuleb kaltsineeritud toode inertgaasi kaitse all jahutada või kustutada.
Ülaltoodu on baariumielemendi üldine kaevandamise ja ettevalmistamise protsess. Need protsessid võivad sõltuvalt tööstusprotsessist ja seadmetest erineda, kuid üldised põhimõtted jäävad samaks. Barium on oluline tööstuslik metall, mida kasutatakse erinevates rakendustes, sealhulgas keemiatööstuses, meditsiinis, elektroonika ja muudes valdkondades.
8. Baariumielemendi levinumad tuvastusmeetodid
Baariumon tavaline element, mida kasutatakse tavaliselt erinevates tööstus- ja teaduslikes rakendustes. Analüütilises keemias hõlmavad baariumi tuvastamise meetodid tavaliselt kvalitatiivset ja kvantitatiivset analüüsi. Järgnev on üksikasjalik sissejuhatus baariumielemendi tavaliselt kasutatavate tuvastusmeetoditele:
1. Leegi aatomi neeldumisspektromeetria (FAAS): see on tavaliselt kasutatav kvantitatiivne analüüsimeetod, mis sobib kõrgemate kontsentratsioonidega proovidele. Proovilahus pihustatakse leeki ja baariumi aatomid neelavad konkreetse lainepikkuse valgust. Mõõdetakse neeldunud valguse intensiivsust ja on võrdeline baariumi kontsentratsiooniga.
2. leegi aatomi emissioonispektromeetria (FAES): see meetod tuvastab baariumi, pihustades proovilahuse leeki, põnedes baariumi aatomid konkreetse lainepikkuse valguse eraldamiseks. Võrreldes FAA -dega kasutatakse FAE -sid tavaliselt baariumi madalamate kontsentratsioonide tuvastamiseks.
3. aatomfluorestsentsspektromeetria (AAS): see meetod on sarnane FAA -dega, kuid kasutab baariumi olemasolu tuvastamiseks fluorestsentsspektromeetrit. Seda saab kasutada baariumi jäljeliste koguste mõõtmiseks.
4. ioonkromatograafia: see meetod sobib veeproovide baariumi analüüsimiseks. Baariumioonid eraldatakse ja tuvastatakse ioonkromatograafia abil. Seda saab kasutada baariumi kontsentratsiooni mõõtmiseks veeproovides.
5. röntgenikiirguse fluorestsentsspektromeetria (XRF): see on mittepurustav analüütiline meetod, mis sobib baariumi tuvastamiseks tahketes proovides. Pärast seda, kui proovi on röntgenikiirguse tõttu ergastatud, eraldavad baariumi aatomid spetsiifilist fluorestsentsi ja baariumi sisaldus määratakse fluorestsentsi intensiivsuse mõõtmisega.
6. massispektromeetria: massispektromeetriat saab kasutada baariumi isotoopse koostise määramiseks ja baariumi sisalduse määramiseks. Seda meetodit kasutatakse tavaliselt kõrge tundlikkuse analüüsiks ja see võib tuvastada baariumi väga madalad kontsentratsioonid. Ülal on mõned tavaliselt kasutatavad meetodid baariumi tuvastamiseks. Spetsiifiline valimine sõltub proovi olemusest, baariumi kontsentratsioonivahemikust ja analüüsi eesmärgist. Kui vajate lisateavet või teil on muid küsimusi, andke mulle sellest vabalt. Neid meetodeid kasutatakse laialdaselt laboratoorses ja tööstuslikes rakendustes, et täpselt ja usaldusväärselt mõõta ja tuvastada baariumi olemasolu ja kontsentratsioon. Konkreetne kasutamisviis sõltub proovi tüübist, mida tuleb mõõta, baariumi sisalduse vahemikku ja analüüsi konkreetsest eesmärgist.
Postiaeg: detsember-09-2024