Šta je barijum, koja je njegova primena i kako ispitati element barijuma?

U magičnom svetu hemije,barijumoduvijek je privlačio pažnju naučnika svojim jedinstvenim šarmom i širokom primjenom. Iako ovaj srebrno-bijeli metalni element nije tako blistav kao zlato ili srebro, on igra nezamjenjivu ulogu u mnogim poljima. Od preciznih instrumenata u naučno-istraživačkim laboratorijama do ključnih sirovina u industrijskoj proizvodnji do dijagnostičkih reagensa u oblasti medicine, barij je napisao legendu o hemiji sa svojim jedinstvenim svojstvima i funkcijama.

Još 1602. godine, Cassio Lauro, obućar u italijanskom gradu Porra, u eksperimentu je ispekao barit koji je sadržavao barijum sulfat sa zapaljivom supstancom i bio je iznenađen otkrivši da može svijetliti u mraku. Ovo otkriće izazvalo je veliko zanimanje među naučnicima u to vrijeme, a kamen je dobio ime Porra kamen i postao je fokus istraživanja evropskih hemičara.

Međutim, švedski hemičar Šele je bio taj koji je zaista potvrdio da je barijum novi element. Otkrio je barijum oksid 1774. i nazvao ga "Baryta" (teška zemlja). Duboko je proučavao ovu supstancu i vjerovao da je sastavljena od nove zemlje (oksida) u kombinaciji sa sumpornom kiselinom. Dvije godine kasnije, uspješno je zagrijao nitrat ovog novog tla i dobio čisti oksid. Međutim, iako je Scheele otkrio oksid barija, tek 1808. godine britanski hemičar Davy uspješno je proizveo metalni barij elektrolizom elektrolita napravljenog od barita. Ovo otkriće označilo je zvaničnu potvrdu barijuma kao metalnog elementa, a otvorilo je i put primjene barija u raznim oblastima.

Od tada, ljudska bića kontinuirano produbljuju svoje razumijevanje barijuma. Naučnici su istraživali misterije prirode i promovirali napredak nauke i tehnologije proučavajući svojstva i ponašanje barijuma. Primena barijuma u naučnim istraživanjima, industriji i medicinskim poljima je takođe postala sve ekstenzivnija, donoseći udobnost i udobnost u ljudski život.

Šarm barijuma nije samo u njegovoj praktičnosti, već i u naučnoj misteriji iza njega. Naučnici su kontinuirano istraživali misterije prirode i promovirali napredak nauke i tehnologije proučavajući svojstva i ponašanje barijuma. U isto vrijeme, barij također tiho igra ulogu u našem svakodnevnom životu, donoseći udobnost i udobnost u naše živote. Krenimo na ovo čarobno putovanje istraživanja barijuma, otkrijmo njegov misteriozni veo i cijenimo njegov jedinstveni šarm. U narednom članku ćemo opširno predstaviti svojstva i primjenu barija, kao i njegovu važnu ulogu u naučnim istraživanjima, industriji i medicini. Vjerujem da ćete čitanjem ovog članka bolje razumjeti barij.

1. Primjena barijuma

Barijumje uobičajen hemijski element. To je srebrno-bijeli metal koji u prirodi postoji u obliku raznih minerala. Sljedeće su neke dnevne upotrebe barijuma.

Gori i sija: Barijum je visoko reaktivan metal koji proizvodi jak plamen kada je u kontaktu sa amonijakom ili kiseonikom. Zbog toga se barij široko koristi u industrijama kao što su vatromet, baklja i proizvodnja fosfora.

Medicinska industrija: jedinjenja barijuma se takođe široko koriste u medicinskoj industriji. Obroci sa barijumom (kao što su tablete barijuma) koriste se u rendgenskim pregledima gastrointestinalnog trakta kako bi pomogli lekarima da posmatraju rad probavnog sistema. Jedinjenja barija se također koriste u određenim radioaktivnim terapijama, kao što je radioaktivni jod za liječenje bolesti štitnjače.
Staklo i keramika: jedinjenja barijuma se često koriste u proizvodnji stakla i keramike zbog njihove dobre tačke topljenja i otpornosti na koroziju. Jedinjenja barija mogu poboljšati tvrdoću i čvrstoću keramike i mogu obezbijediti neka posebna svojstva keramike, kao što su električna izolacija i visok indeks loma. Metalne legure: Barijum može formirati legure sa drugim metalnim elementima, a ove legure imaju neka jedinstvena svojstva. Na primjer, legure barija mogu povećati tačku topljenja legura aluminija i magnezija, čineći ih lakšim za obradu i livenje. Osim toga, legure barija s magnetnim svojstvima također se koriste za izradu ploča baterija i magnetnih materijala.

Barijum je hemijski element sa hemijskim simbolom Ba i atomskim brojem 56. Barijum je zemnoalkalni metal i nalazi se u grupi 6 periodnog sistema, elementima glavne grupe.
2. Fizička svojstva barijuma
Barijum (Ba) je element zemnoalkalnog metala
1. Izgled: Barijum je mekan, srebrno-beli metal sa izrazitim metalnim sjajem kada se seče.
2. Gustina: Barijum ima relativno visoku gustinu od oko 3,5 g/cm³. To je jedan od gušćih metala na zemlji.
3. Tačke topljenja i ključanja: Barijum ima tačku topljenja od oko 727°C i tačku ključanja od oko 1897°C.
4. Tvrdoća: Barijum je relativno mekan metal sa Mohsovom tvrdoćom od oko 1,25 na 20 stepeni Celzijusa.
5. Provodljivost: Barijum je dobar provodnik struje sa visokom električnom provodljivošću.
6. Duktilnost: Iako je barijum mekan metal, on ima određeni stepen duktilnosti i može se prerađivati ​​u tanke limove ili žice.
7. Hemijska aktivnost: Barijum ne reaguje snažno sa većinom nemetala i mnogim metalima na sobnoj temperaturi, ali stvara okside na visokim temperaturama i na vazduhu. Može formirati spojeve s mnogim nemetalnim elementima, kao što su oksidi, sulfidi itd.
8. Oblici postojanja: Minerali koji sadrže barijum u zemljinoj kori, kao što je barit (barijum sulfat) itd. Barijum može postojati iu prirodi u obliku hidrata, oksida, karbonata itd.
9. Radioaktivnost: Barijum ima niz radioaktivnih izotopa, među kojima je barijum-133 uobičajen radioaktivni izotop koji se koristi u medicinskom snimanju i nuklearnoj medicini.
10. Primene: jedinjenja barijuma se široko koriste u industriji, kao što su staklo, guma, katalizatori hemijske industrije, elektronske cevi, itd. Njegov sulfat se često koristi kao kontrastno sredstvo u medicinskim pregledima. Barij je važan metalni element čija svojstva ga čine širokom primjenom u mnogim poljima.

3. Hemijska svojstva barijuma
Metalna svojstva: Barijum je metalna čvrsta supstanca sa srebrno-bijelim izgledom i dobrom električnom provodljivošću.

Gustina i tačka topljenja: Barijum je relativno gust element sa gustinom od 3,51 g/cm3. Barijum ima nisku tačku topljenja od oko 727 stepeni Celzijusa (1341 stepen Farenhajta).

Reaktivnost: Barijum brzo reaguje sa većinom nemetalnih elemenata, posebno sa halogenima (kao što su hlor i brom), da bi proizveo odgovarajuća jedinjenja barijuma. Na primjer, barij reagira s hlorom da bi se dobio barijum hlorid.
Oksidabilnost: Barijum se može oksidirati u barijum oksid. Barijev oksid se široko koristi u industrijama kao što su topljenje metala i proizvodnja stakla.
Visoka aktivnost: Barijum ima visoku hemijsku aktivnost i lako reaguje sa vodom oslobađajući vodik i proizvodi barijum hidroksid.

4. Biološka svojstva barijuma

Uloga i biološka svojstva barijuma u organizmima nisu u potpunosti shvaćeni, ali je poznato da barijum ima određenu toksičnost za organizme.

Putevi unosa: Ljudi uglavnom unose barijum hranom i vodom za piće. Neke namirnice mogu sadržavati barijum u tragovima, kao što su žitarice, meso i mliječni proizvodi. Osim toga, podzemne vode ponekad sadrže veće koncentracije barija.
Biološka apsorpcija i metabolizam: Barijum se može apsorbovati od strane organizama i distribuirati u tijelu kroz cirkulaciju krvi. Barijum se uglavnom akumulira u bubrezima i kostima, posebno u višim koncentracijama u kostima.
Biološka funkcija: još nije utvrđeno da barij ima neke bitne fiziološke funkcije u organizmima. Stoga je biološka funkcija barija i dalje kontroverzna.

5. Biološka svojstva barijuma
Toksičnost: Visoke koncentracije barijevih jona ili barijevih spojeva toksične su za ljudsko tijelo. Prekomjeran unos barija može uzrokovati simptome akutnog trovanja, uključujući povraćanje, dijareju, slabost mišića, aritmiju, itd. Teška trovanja mogu uzrokovati oštećenje nervnog sistema, oštećenje bubrega i srčane probleme.
Akumulacija kostiju: Barijum se može akumulirati u kostima u ljudskom tijelu, posebno kod starijih osoba. Dugotrajno izlaganje visokim koncentracijama barijuma može izazvati bolesti kostiju kao što je osteoporoza. Kardiovaskularni efekti: Barijum, poput natrijuma, može ometati ravnotežu jona i električnu aktivnost, utičući na funkciju srca. Prekomjeran unos barija može uzrokovati abnormalne srčane ritmove i povećati rizik od srčanog udara.
Karcinogenost: Iako još uvijek postoje kontroverze o karcinogenosti barija, neke studije su pokazale da dugotrajno izlaganje visokim koncentracijama barija može povećati rizik od određenih karcinoma, kao što su rak želuca i rak jednjaka. Zbog toksičnosti i potencijalne opasnosti od barija, ljudi bi trebali biti oprezni kako bi izbjegli prekomjerni unos ili dugotrajno izlaganje visokim koncentracijama barija. Koncentracije barija u vodi za piće i hrani treba pratiti i kontrolirati kako bi se zaštitilo zdravlje ljudi. Ako sumnjate na trovanje ili imate povezane simptome, odmah potražite medicinsku pomoć.

6. Barijum u prirodi

Minerali barijuma: Barijum se može naći u zemljinoj kori u obliku minerala. Neki uobičajeni minerali barija uključuju barit i viterit. Ove rude se često nalaze s drugim mineralima, kao što su olovo, cink i srebro.

Otopljen u podzemnim vodama i stijenama: Barij se može naći u podzemnim vodama i stijenama u otopljenom stanju. Podzemne vode sadrže otopljenog barijuma u tragovima, a njegova koncentracija zavisi od geoloških uslova i hemijskih svojstava vodnog tijela.

Barijumove soli: Barijum može formirati različite soli, kao što su barijum hlorid, barijum nitrat i barijum karbonat. Ova jedinjenja se mogu naći u prirodi kao prirodni minerali.

Sadržaj u tlu: Barijum se može naći u tlu u različitim oblicima, od kojih neki potiču iz prirodnih mineralnih čestica ili otapanjem stijena. Barij je općenito prisutan u niskim koncentracijama u tlu, ali može biti prisutan u visokim koncentracijama u određenim područjima.

Treba napomenuti da prisustvo i sadržaj barijuma može varirati u različitim geološkim sredinama i regionima, tako da je potrebno uzeti u obzir specifične geografske i geološke uslove kada se govori o barijumu.

7. Vađenje i proizvodnja barijuma
Proces rudarenja i pripreme barijuma obično uključuje sljedeće korake:
1. Vađenje barijumske rude: Glavni mineral barijumske rude je barit, takođe poznat kao barijum sulfat. Obično se nalazi u zemljinoj kori i široko je rasprostranjen u stenama i naslagama na zemlji. Rudarstvo obično uključuje miniranje, rudarenje, drobljenje i razvrstavanje rude kako bi se dobila ruda koja sadrži barijum sulfat.
2. Priprema koncentrata: Ekstrakcija barijuma iz rude barijuma zahteva koncentratnu obradu rude. Priprema koncentrata obično uključuje ručnu selekciju i korake flotacije kako bi se uklonile nečistoće i dobila ruda koja sadrži više od 96% barijum sulfata.
3. Priprema barijum sulfata: Koncentrat se podvrgava koracima kao što je uklanjanje gvožđa i silicijuma da bi se konačno dobio barijum sulfat (BaSO4).
4. Priprema barijum sulfida: Da bi se barijum pripremio iz barijum sulfata, potrebno je barijum sulfat pretvoriti u barijum sulfid, poznat i kao crni pepeo. Barijum sulfat rude u prahu sa veličinom čestica manjom od 20 mesh obično se meša sa ugljenom ili petrolej koksom u prahu u težinskom odnosu 4:1. Smjesa se prži na 1100 ℃ u reverberacionoj peći, a barijum sulfat se redukuje u barijum sulfid.
5. Otapanje barijum sulfida: Barijum sulfid rastvor barijum sulfata može se dobiti ispiranjem toplom vodom.
6. Priprema barijum oksida: Da bi se barijum sulfid pretvorio u barijum oksid, rastvoru barijum sulfida se obično dodaje natrijum karbonat ili ugljen dioksid. Nakon miješanja barij karbonata i ugljičnog praha, kalcinacija na temperaturi iznad 800 ℃ može proizvesti barij oksid.
7. Hlađenje i obrada: Treba napomenuti da barijum oksid oksidira da nastane barijum peroksid na 500-700℃, a barijum peroksid može da se razloži i formira barijum oksid na 700-800℃. Kako bi se izbjeglo stvaranje barij peroksida, kalcinirani proizvod treba ohladiti ili ugasiti pod zaštitom inertnog plina.

Gore navedeno je opći proces vađenja i pripreme barija. Ovi procesi mogu varirati ovisno o industrijskom procesu i opremi, ali opći princip ostaje isti. Barijum je važan industrijski metal koji se koristi u raznim primenama, uključujući hemijsku industriju, medicinu, elektroniku itd.

8. Uobičajene metode detekcije barijuma
Barijum je uobičajen element koji se obično koristi u raznim industrijskim i naučnim primenama. U analitičkoj hemiji metode za detekciju barijuma obično uključuju kvalitativnu analizu i kvantitativnu analizu. Slijedi detaljan uvod u najčešće korištene metode detekcije barija:
1. Plamenska atomska apsorpciona spektrometrija (FAAS): Ovo je uobičajena metoda kvantitativne analize pogodna za uzorke sa višim koncentracijama. Otopina uzorka se raspršuje u plamen, a atomi barija apsorbiraju svjetlost određene valne dužine. Mjeri se intenzitet apsorbirane svjetlosti i proporcionalan je koncentraciji barija.
2. Plamenska atomska emisiona spektrometrija (FAES): Ova metoda detektuje barijum prskanjem rastvora uzorka u plamen, pobuđujući atome barijuma da emituju svetlost određene talasne dužine. U poređenju sa FAAS, FAES se općenito koristi za otkrivanje nižih koncentracija barija.
3. Atomska fluorescentna spektrometrija (AAS): Ova metoda je slična FAAS-u, ali koristi fluorescentni spektrometar za detekciju prisustva barijuma. Može se koristiti za mjerenje količine barija u tragovima.

4. Jonska hromatografija: Ova metoda je pogodna za analizu barijuma u uzorcima vode. Joni barija se odvajaju i detektuju jonskim hromatografom. Može se koristiti za mjerenje koncentracije barija u uzorcima vode.

5. Rentgenska fluorescentna spektrometrija (XRF): Ovo je nedestruktivna analitička metoda pogodna za detekciju barijuma u čvrstim uzorcima. Nakon što je uzorak pobuđen rendgenskim zracima, atomi barija emituju specifičnu fluorescenciju, a sadržaj barija se određuje mjerenjem intenziteta fluorescencije.

6. Masena spektrometrija: Masena spektrometrija se može koristiti za određivanje izotopskog sastava barijuma i određivanje sadržaja barijuma. Ova metoda se obično koristi za analizu visoke osjetljivosti i može otkriti vrlo niske koncentracije barija.

Gore navedene su neke najčešće korištene metode za otkrivanje barija. Specifična metoda koju treba izabrati zavisi od prirode uzorka, opsega koncentracije barijuma i svrhe analize. Ako trebate dodatne informacije ili imate druga pitanja, slobodno mi javite. Ove metode se široko koriste u laboratorijskim i industrijskim aplikacijama za precizno i ​​pouzdano mjerenje i otkrivanje prisutnosti i koncentracije barija. Specifična metoda koja se koristi ovisi o vrsti uzorka koji treba izmjeriti, rasponu sadržaja barija i specifičnoj svrsi analize.

9. Metoda atomske apsorpcije za mjerenje kalcijuma

U mjerenju elemenata, metoda atomske apsorpcije ima visoku tačnost i osjetljivost, te obezbjeđuje efikasno sredstvo za proučavanje hemijskih svojstava, sastava jedinjenja i sadržaja. Zatim koristimo metodu atomske apsorpcije za merenje sadržaja elemenata. Specifični koraci su sljedeći: Pripremite uzorak za testiranje. Pripremite uzorak elementa za mjerenje u otopinu, koju općenito treba razložiti s miješanom kiselinom za naknadno mjerenje. Odaberite odgovarajući atomski apsorpcijski spektrometar. U skladu sa svojstvima uzorka koji se ispituje i opsegom sadržaja elemenata koji se meri, izaberite odgovarajući atomski apsorpcioni spektrometar.
Podesite parametre atomskog apsorpcionog spektrometra. Prema elementu koji se testira i modelu instrumenta, podesite parametre atomskog apsorpcionog spektrometra, uključujući izvor svjetlosti, atomizer, detektor itd.
Izmjerite apsorpciju elementa. Uzorak koji se testira stavite u raspršivač i emitujte svjetlosno zračenje određene valne dužine kroz izvor svjetlosti. Element koji se testira će apsorbovati ovo svetlosno zračenje i proizvesti prelaze nivoa energije. Izmjerite apsorpciju srebrnog elementa kroz detektor. Izračunajte sadržaj elementa. Sadržaj elementa se izračunava na osnovu apsorbancije i standardne krive. Slijede specifični parametri koje instrument koristi za mjerenje elemenata.

Standard: BaCO3 visoke čistoće ili BaCl2·2H2O.
Metoda: Precizno izmeriti 0,1778 g BaCl2·2H2O, rastvoriti u maloj količini vode i precizno dopuniti do 100mL. Koncentracija Ba u ovoj otopini je 1000 μg/mL. Čuvati u polietilenskoj boci dalje od svjetlosti.
Vrsta plamena: vazduh-acetilen, bogat plamen.
Analitički parametri: Talasna dužina (nm) 553.6
Spektralni opseg (nm) 0,2
Koeficijent filtera 0,3
Preporučena struja lampe (mA) 5
Negativni visoki napon (v) 393,00
Visina glave gorionika (mm) 10
Vrijeme integracije (S) 3
Pritisak i protok vazduha (MPa, mL/min) 0,24
Pritisak i protok acetilena (MPa, mL/min) 0,05, 2200
Linearni raspon (μg/mL) 3～400
Koeficijent linearne korelacije 0,9967
Karakteristična koncentracija (μg/mL) 7.333
Granica detekcije (μg/mL) 1,0RSD(%) 0,27
Metoda proračuna Kontinuirana metoda
Kiselost rastvora 0,5% HNO3

Test obrazac:

Kalibraciona kriva:

Vrsta plamena: dušikov oksid-acetilen, bogat plamen
.Parametri analize: Talasna dužina: 553,6
Spektralni opseg (nm) 0,2
Koeficijent filtera 0,6
Preporučena struja lampe (mA) 6.0
Negativni visoki napon (v) 374.5
Visina glave za sagorevanje (mm) 13
Vrijeme integracije (S) 3
Pritisak i protok vazduha (MP, mL/min) 0,25, 5100
Pritisak i protok azot-oksida (MP, mL/min) 0,1, 5300
Pritisak i protok acetilena (MP, mL/min) 0,1, 4600
Koeficijent linearne korelacije 0,9998
Karakteristična koncentracija (μg/mL) 0,379
Metoda proračuna Kontinuirana metoda
Kiselost rastvora 0,5% HNO3

Test obrazac:

Kalibraciona kriva:

Interferencija: Fosfat, silicijum i aluminijum ozbiljno ometaju barijum u plamenu vazduh-acetilen, ali ove smetnje se mogu prevazići u plamenu azot-oksid-acetilen. 80% Ba je jonizovano u plamenu azot-oksid-acetilen, tako da u standardne i uzorke treba dodati 2000μg/mL K+ da bi se suzbila jonizacija i poboljšala osetljivost. Barijum, ovaj naizgled običan, ali neobičan hemijski element, oduvek je igrao svoju ulogu. ulogu u našim životima prećutno. Od preciznih instrumenata u naučno-istraživačkim laboratorijama do sirovina u industrijskoj proizvodnji, do dijagnostičkih reagensa u medicinskom polju, barijum je svojim jedinstvenim svojstvima pružio važnu podršku za mnoga polja.
Međutim, kao što svaki novčić ima dvije strane, neka jedinjenja barija su također toksična. Stoga, kada koristimo barijum, moramo biti oprezni kako bismo osigurali sigurnu upotrebu i izbjegli nepotrebnu štetu po okoliš i ljudsko tijelo.
Osvrćući se na istraživanje barijuma, ne možemo a da ne uzdahnemo nad njegovom misterijom i šarmom. Ona nije samo predmet istraživanja naučnika, već i moćan pomoćnik inženjera i svetla tačka u oblasti medicine. Gledajući u budućnost, očekujemo da će barij nastaviti da donosi više iznenađenja i otkrića čovječanstvu i pomaže kontinuirani napredak nauke i tehnologije i društva. Iako na kraju ovog članka možda nećemo moći u potpunosti pokazati privlačnost barijum sa prekrasnim rečima, ali verujem da kroz sveobuhvatno upoznavanje njegovih svojstava, primene i bezbednosti, čitaoci imaju dublje razumevanje barijuma. Radujmo se divnom učinku barijuma u budućnosti i doprinosimo više napretku i razvoju čovječanstva.

Za više informacija ili za upit visoke čistoće 99,9% metalnog barija, dobrodošli da nas kontaktirate ispod:

WhatsApp &tel:008613524231522

Email:sales@shxlchem.com