Mis on baarium, mis on selle rakendus ja kuidas baariumi elementi testida?

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 baariumioksiidi, valmistas Briti keemik Davy bariidist valmistatud elektrolüüdi elektrolüüsil metallilist baariumit 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 salapäras. 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.

1. Baariumi kasutamine

Baariumon tavaline keemiline element. See on hõbevalge metall, mis esineb looduses mitmesuguste mineraalide kujul. Järgnevalt on toodud mõned baariumi igapäevased kasutusviisid.

Põlemine ja hõõgumine: Baarium on väga reaktsioonivõimeline metall, mis tekitab ammoniaagi või hapnikuga kokkupuutel ereda leegi. Seetõttu kasutatakse baariumit laialdaselt sellistes tööstusharudes nagu ilutulestikud, rakette ja fosfori tootmine.

Meditsiinitööstus: baariumiühendeid kasutatakse laialdaselt ka meditsiinitööstuses. Baariumitoite (nt baariumitablette) kasutatakse seedetrakti röntgenuuringutes, et aidata arstidel jälgida seedesüsteemi toimimist. Baariumiühendeid kasutatakse ka teatud radioaktiivsetes teraapiates, 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 ja asub perioodilisustabeli 6. rühmas, põhirühma elementides.
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 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 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 see moodustab kõrgel temperatuuril ja õhus 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. Kasutusalad: baariumiühendeid kasutatakse laialdaselt tööstuses, nagu klaas, kumm, keemiatööstuse katalüsaatorid, elektrontorud jne. Selle sulfaati kasutatakse sageli kontrastainena meditsiinilistes läbivaatustes. Baarium on oluline metalliline element, mille omadused võimaldavad seda paljudes valdkondades laialdaselt kasutada.

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), moodustades 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

Baariumi rolli ja bioloogilisi omadusi organismides ei mõisteta täielikult, kuid on teada, et baariumil on organismidele teatav toksilisus.

Sissepääsuteed: 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 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

Baariumi mineraalid: maakoores leidub baariumit mineraalide kujul. Mõned levinumad baariumimineraalid on bariit ja viteriit. Neid maake leidub sageli koos teiste mineraalidega, nagu plii, tsink ja hõbe.

Põhjavees ja kivimites lahustunud: baariumi võib leida põhjaveest ja kivimitest 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. Neid ühendeid võib looduses leida looduslike mineraalidena.

Sisaldus pinnases: baariumi leidub pinnases erineval kujul, millest osa pärineb looduslikest mineraalosakestest või kivimite lahustumisest. Baariumit leidub pinnases üldiselt madalates kontsentratsioonides, kuid teatud piirkondades võib seda esineda ka suurtes kontsentratsioonides.

Tuleb märkida, et baariumi olemasolu ja sisaldus võib erinevates geoloogilistes keskkondades ja piirkondades varieeruda, seega 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 maakoores ning see on laialt levinud kivimites ja ladestustel maa peal. Kaevandamine hõlmab tavaliselt maagi lõhkamist, kaevandamist, purustamist ja sorteerimist, et saada baariumsulfaati sisaldavat maaki.
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 on vaja baariumsulfaat muundada 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 oksüdeerub, moodustades baariumperoksiidi temperatuuril 500-700 ℃ ja baariumperoksiid võib laguneda, moodustades baariumoksiidi 700-800 ℃ juures. Baariumperoksiidi tekke vältimiseks tuleb kaltsineeritud toode jahutada või kustutada inertgaasi kaitsmisel.

Ülaltoodud on baariumi üldine kaevandamise ja valmistamise protsess. Need protsessid võivad olenevalt tööstuslikust protsessist ja seadmetest erineda, kuid üldine põhimõte jääb samaks. Baarium on oluline tööstuslik metall, mida kasutatakse mitmesugustes rakendustes, sealhulgas keemiatööstuses, meditsiinis, elektroonikas jne.

8. Baariumi levinumad avastamismeetodid
Baarium on tavaline element, mida tavaliselt kasutatakse erinevates tööstuslikes ja teaduslikes rakendustes. Analüütilises keemias hõlmavad baariumi tuvastamise meetodid tavaliselt kvalitatiivset analüüsi ja kvantitatiivset analüüsi. Järgnev on üksikasjalik sissejuhatus baariumi sagedamini kasutatavatesse 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 ioonkromatograafiga. 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 ja baariumisisalduse määramiseks. Seda meetodit kasutatakse tavaliselt kõrge tundlikkusega analüüside jaoks ja see võimaldab tuvastada väga madalaid baariumi kontsentratsioone.

Ülaltoodud on mõned baariumi tuvastamiseks sagedamini 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.

9. Aatomiabsorptsiooni meetod kaltsiumi mõõtmiseks

Elementide mõõtmisel on aatomabsorptsiooni meetodil kõrge täpsus ja tundlikkus ning see on tõhus vahend keemiliste omaduste, ühendi koostise ja sisalduse uurimiseks. Järgmiseks kasutame elementide sisalduse mõõtmiseks aatomabsorptsiooni meetodit. Konkreetsed sammud on järgmised: Valmistage ette testitav proov. Valmistage mõõdetav elemendi proov lahuseks, mis tuleb tavaliselt järgnevaks mõõtmiseks seedida segahappega. Valige sobiv aatomabsorptsioonspektromeeter. Vastavalt testitava proovi omadustele ja mõõdetava elemendi sisalduse vahemikule valige sobiv aatomabsorptsioonspektromeeter.
Reguleerige aatomabsorptsioonspektromeetri parameetreid. Reguleerige vastavalt testitavale elemendile ja instrumendi mudelile aatomabsorptsioonspektromeetri parameetreid, sealhulgas valgusallikat, pihustit, detektorit jne.
Mõõtke elemendi neelduvus. Asetage testitav proov pihustisse ja kiirgage läbi valgusallika kindla lainepikkusega valguskiirgust. Katsetatav element neelab need valguskiirgused ja tekitab energiataseme üleminekuid. Mõõtke läbi detektori hõbedaelemendi neelduvus. Arvutage elemendi sisu. Elemendi sisaldus arvutatakse neeldumise ja standardkõvera põhjal. Järgmised on konkreetsed parameetrid, mida instrument elementide mõõtmiseks kasutab.

Standard: kõrge puhtusastmega BaCO3 või BaCl2·2H2O.
Meetod: kaaluge täpselt 0,1778 g BaCl2·2H2O, lahustage väikeses koguses vees ja lisage täpselt 100 ml-ni. Ba kontsentratsioon selles lahuses on 1000 μg/ml. Hoida polüetüleenpudelis valguse eest kaitstult.
Leegi tüüp: õhk-atsetüleen, rikkalik leek.
Analüütilised parameetrid: Lainepikkus (nm) 553,6
Spektri ribalaius (nm) 0,2
Filtri koefitsient 0,3
Lambi soovitatav vool (mA) 5
Negatiivne kõrgepinge (v) 393,00
Põletipea kõrgus (mm) 10
Integreerimisaeg (S) 3
Õhurõhk ja vool (MPa, ml/min) 0,24
Atsetüleeni rõhk ja vool (MPa, ml/min) 0,05, 2200
Lineaarne vahemik (μg/mL) 3–400
Lineaarne korrelatsioonikordaja 0,9967
Iseloomulik kontsentratsioon (μg/mL) 7,333
Avastamispiir (μg/mL) 1,0RSD(%) 0,27
Arvutusmeetod Pidev meetod
Lahuse happesus 0,5% HNO3

Testi vorm:

Kalibreerimiskõver:

Leegi tüüp: dilämmastikoksiid-atsetüleen, rikkalik leek
.Analüüsi parameetrid: Lainepikkus: 553,6
Spektri ribalaius (nm) 0,2
Filtri koefitsient 0,6
Lambi soovitatav vool (mA) 6,0
Negatiivne kõrgepinge (v) 374,5
Põlemispea kõrgus (mm) 13
Integreerimisaeg (S) 3
Õhurõhk ja vool (MP, ml/min) 0,25, 5100
Dilämmastikoksiidi rõhk ja vool (MP, ml/min) 0,1, 5300
Atsetüleeni rõhk ja vool (MP, ml/min) 0,1, 4600
Lineaarne korrelatsioonikordaja 0,9998
Iseloomulik kontsentratsioon (μg/mL) 0,379
Arvutusmeetod Pidev meetod
Lahuse happesus 0,5% HNO3

Testi vorm:

Kalibreerimiskõver:

Häired: fosfaat, räni ja alumiinium häirivad baariumit õhu-atsetüleeni leegis tõsiselt, kuid dilämmastikoksiidi-atsetüleeni leegis saab neid häireid ületada. 80% Ba-st ioniseeritakse dilämmastikoksiidi-atsetüleeni leegis, seega tuleks ionisatsiooni mahasurumiseks ja tundlikkuse parandamiseks lisada standard- ja proovilahustele 2000 μg/mL K+. Baarium, see pealtnäha tavaline, kuid erakordne keemiline element, on alati mänginud oma rolli. rolli meie elus vaikselt. Alates täppisinstrumentidest teaduslikes uurimislaborites ja lõpetades tööstusliku tootmise toorainetega kuni meditsiinivaldkonna diagnostiliste reaktiivideni – baarium on oma ainulaadsete omadustega pakkunud olulist tuge paljudele valdkondadele.
Kuid nagu igal mündil on kaks külge, on ka mõned baariumiühendid mürgised. Seetõttu peame baariumi kasutamisel olema valvsad, et tagada ohutu kasutamine ning vältida asjatut kahju keskkonnale ja inimkehale.
Vaadates tagasi baariumi uurimisretkele, ei saa me ohata selle salapära ja võlu üle. See pole mitte ainult teadlaste uurimisobjekt, vaid ka võimas inseneride assistent ja särav koht meditsiini valdkonnas. Tulevikku vaadates eeldame, et baarium toob inimkonnale jätkuvalt üllatusi ja läbimurdeid ning aitab kaasa teaduse, tehnoloogia ja ühiskonna pidevale arengule. Kuigi selle artikli lõpus ei pruugi me olla võimelised täielikult demonstreerima selle atraktiivsust. baarium imeliste sõnadega, kuid usun, et tänu selle omaduste, rakenduste ja ohutuse põhjalikule tutvustamisele on lugejatel baariumist sügavam arusaam. Jäägem ootama baariumi imelist jõudlust tulevikus ja panustagem rohkem inimkonna edenemisse ja arengusse.

Lisateabe saamiseks või kõrge puhtusastmega 99,9% baariummetalli päringu saamiseks võtke meiega ühendust allpool:

What'sapp &tel:008613524231522

Email:sales@shxlchem.com