Što je barij, koja je njegova primjena i kako ispitati element barij?

U čarobnom svijetu kemije,barijoduvijek je privlačio pažnju znanstvenika svojim jedinstvenim šarmom i širokom primjenom. Iako ovaj srebrno-bijeli metalni element nije tako blistav kao zlato ili srebro, on igra neizostavnu ulogu na mnogim poljima. Od preciznih instrumenata u znanstveno-istraživačkim laboratorijima do ključnih sirovina u industrijskoj proizvodnji do dijagnostičkih reagensa u medicinskom polju, barij je svojim jedinstvenim svojstvima i funkcijama ispisao legendu kemije.

Već 1602. godine, Cassio Lauro, postolar u talijanskom gradu Porra, pržio je barit koji je sadržavao barijev sulfat sa zapaljivom tvari u pokusu i bio je iznenađen kad je otkrio da može svijetliti u mraku. Ovo otkriće izazvalo je veliko zanimanje tadašnjih znanstvenika, a kamen je nazvan Porra kamen i postao žarište istraživanja europskih kemičara.

Međutim, švedski kemičar Scheele doista je potvrdio da je barij novi element. Otkrio je barijev oksid 1774. godine i nazvao ga "Baryta" (teška zemlja). Proučavao je ovu tvar u dubinu i vjerovao je 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 barijev oksid, tek je 1808. britanski kemičar Davy uspješno proizveo metalni barij elektrolizom elektrolita napravljenog od barita. Ovo otkriće označilo je službenu potvrdu barija kao metalnog elementa, a otvorilo je i put primjene barija u raznim područjima.

Od tada, ljudska bića neprestano produbljuju svoje razumijevanje barija. Znanstvenici su istraživali misterije prirode i promicali napredak znanosti i tehnologije proučavajući svojstva i ponašanje barija. Primjena barija u znanstvenim istraživanjima, industriji i medicini također je postala sve opsežnija, donoseći praktičnost i udobnost ljudskom životu.

Čar barija ne leži samo u njegovoj praktičnosti, već iu znanstvenoj misteriji iza njega. Znanstvenici kontinuirano istražuju misterije prirode i promiču napredak znanosti i tehnologije proučavajući svojstva i ponašanje barija. U isto vrijeme, barij također tiho igra ulogu u našim svakodnevnim životima, donoseći nam udobnost i udobnost. Krenimo na ovo čarobno putovanje istraživanja barija, otkrijmo njegov tajanstveni veo i cijenimo njegov jedinstveni šarm. U sljedećem ćemo članku sveobuhvatno predstaviti svojstva i primjenu barija, kao i njegovu važnu ulogu u znanstvenim istraživanjima, industriji i medicini. Vjerujem da ćete čitanjem ovog članka dublje razumjeti barij.

1. Primjena barija

Barijčest je kemijski element. To je srebrno-bijeli metal koji u prirodi postoji u obliku raznih minerala. Slijede neke dnevne upotrebe barija.

Gorenje i užarenje: Barij je vrlo reaktivan metal koji proizvodi svijetli plamen kada je u kontaktu s amonijakom ili kisikom. Zbog toga se barij široko koristi u industrijama kao što su vatrometi, baklje i proizvodnja fosfora.

Medicinska industrija: Spojevi barija također se naširoko koriste u medicinskoj industriji. Obroci s barijem (kao što su tablete barija) koriste se u rendgenskim pregledima probavnog sustava kako bi liječnici mogli promatrati rad probavnog sustava. Spojevi barija također se koriste u određenim radioaktivnim terapijama, kao što je radioaktivni jod za liječenje bolesti štitnjače.
Staklo i keramika: spojevi barija često se koriste u proizvodnji stakla i keramike zbog svoje dobre točke taljenja i otpornosti na koroziju. Spojevi barija mogu povećati tvrdoću i čvrstoću keramike i mogu pružiti neka posebna svojstva keramike, poput električne izolacije i visokog indeksa loma. Metalne legure: Barij može tvoriti legure s drugim metalnim elementima, a te legure imaju neka jedinstvena svojstva. Na primjer, legure barija mogu povećati točku taljenja legura aluminija i magnezija, čineći ih lakšim za obradu i lijevanje. Osim toga, legure barija s magnetskim svojstvima također se koriste za izradu baterijskih ploča i magnetskih materijala.

Barij je kemijski element s kemijskim simbolom Ba i atomskim brojem 56. Barij je zemnoalkalijski metal i nalazi se u skupini 6 periodnog sustava, elementima glavne skupine.
2. Fizička svojstva barija
Barij (Ba) je zemnoalkalijski metalni element
1. Izgled: Barij je mekan, srebrnastobijeli metal s izrazitim metalnim sjajem pri rezanju.
2. Gustoća: Barij ima relativno visoku gustoću od oko 3,5 g/cm³. To je jedan od najgušćih metala na zemlji.
3. Talište i vrelište: barij ima talište od oko 727°C i vrelište od oko 1897°C.
4. Tvrdoća: Barij je relativno mekan metal s Mohsovom tvrdoćom od oko 1,25 na 20 stupnjeva Celzijusa.
5. Vodljivost: Barij je dobar vodič električne energije s visokom električnom vodljivošću.
6. Duktilnost: Iako je barij mekan metal, ima određeni stupanj rastezljivosti i može se preraditi u tanke ploče ili žice.
7. Kemijska aktivnost: Barij ne reagira snažno s većinom nemetala i mnogim metalima na sobnoj temperaturi, ali stvara okside na visokim temperaturama i na zraku. Može stvarati spojeve s mnogim nemetalnim elementima, kao što su oksidi, sulfidi itd.
8. Oblici postojanja: Minerali koji sadrže barij u zemljinoj kori, npr. barit (barijev sulfat) itd. Barij može postojati i u obliku hidrata, oksida, karbonata itd. u prirodi.
9. Radioaktivnost: Barij ima niz radioaktivnih izotopa, među kojima je barij-133 uobičajeni radioaktivni izotop koji se koristi u medicinskim slikama i nuklearnoj medicini.
10. Primjene: Spojevi barija naširoko se koriste u industriji, kao što su staklo, guma, katalizatori kemijske industrije, elektronske cijevi itd. Njegov sulfat se često koristi kao kontrastno sredstvo u medicinskim pregledima. Barij je važan metalni element čija svojstva čine široku primjenu u mnogim područjima.

3. Kemijska svojstva barija
Metalna svojstva: Barij je metalna krutina srebrnastobijelog izgleda i dobre električne vodljivosti.

Gustoća i talište: Barij je relativno gust element s gustoćom od 3,51 g/cm3. Barij ima nisko talište od oko 727 stupnjeva Celzijusa (1341 stupanj Fahrenheita).

Reaktivnost: Barij brzo reagira s većinom nemetalnih elemenata, posebno s halogenima (kao što su klor i brom), stvarajući odgovarajuće spojeve barija. Na primjer, barij reagira s klorom i proizvodi barijev klorid.
Oksidabilnost: Barij se može oksidirati u barijev oksid. Barijev oksid naširoko se koristi u industrijama kao što su taljenje metala i proizvodnja stakla.
Visoka aktivnost: Barij ima visoku kemijsku aktivnost i lako reagira s vodom oslobađajući vodik i proizvodeći barijev hidroksid.

4. Biološka svojstva barija

Uloga i biološka svojstva barija u organizmima nisu u potpunosti razjašnjena, ali je poznato da barij ima određenu toksičnost za organizme.

Putevi unosa: Ljudi uglavnom unose barij hranom i vodom za piće. Neka hrana može sadržavati barij u tragovima, poput žitarica, mesa i mliječnih proizvoda. Osim toga, podzemne vode ponekad sadrže veće koncentracije barija.
Biološka apsorpcija i metabolizam: organizmi mogu apsorbirati barij i distribuirati ga u tijelu cirkulacijom. Barij se uglavnom nakuplja u bubrezima i kostima, osobito u većim koncentracijama u kostima.
Biološka funkcija: Još nije utvrđeno da barij ima bitne fiziološke funkcije u organizmima. Stoga je biološka funkcija barija i dalje kontroverzna.

5. Biološka svojstva barija
Otrovnost: Visoke koncentracije barijevih iona ili barijevih spojeva otrovne su za ljudsko tijelo. Prekomjerni unos barija može uzrokovati akutne simptome trovanja, uključujući povraćanje, proljev, slabost mišića, aritmiju itd. Ozbiljno trovanje može uzrokovati oštećenje živčanog sustava, oštećenje bubrega i srčane probleme.
Nakupljanje u kostima: Barij se može nakupljati u kostima u ljudskom tijelu, osobito kod starijih osoba. Dugotrajna izloženost visokim koncentracijama barija može uzrokovati bolesti kostiju kao što je osteoporoza. Kardiovaskularni učinci: Barij, poput natrija, može ometati ionsku ravnotežu i električnu aktivnost, utječući na rad srca. Pretjerani unos barija može uzrokovati abnormalne srčane ritmove i povećati rizik od srčanog udara.
Karcinogenost: Iako još uvijek postoje kontroverze o karcinogenosti barija, neke su studije pokazale da dugotrajna izloženost visokim koncentracijama barija može povećati rizik od određenih vrsta raka, poput raka želuca i raka jednjaka. Zbog toksičnosti i potencijalne opasnosti barija, ljudi bi trebali biti oprezni i izbjegavati prekomjerni unos ili dugotrajnu izloženost visokim koncentracijama barija. Koncentracije barija u vodi za piće i hrani treba pratiti i kontrolirati radi zaštite zdravlja ljudi. Ako sumnjate na trovanje ili imate povezane simptome, odmah potražite liječničku pomoć.

6. Barij u prirodi

Minerali barija: Barij se može naći u zemljinoj kori u obliku minerala. Neki uobičajeni barijevi minerali uključuju barit i witherit. Ove se rude često nalaze s drugim mineralima, poput olova, cinka i srebra.

Otopljen u podzemnim vodama i stijenama: Barij se može naći u podzemnim vodama i stijenama u otopljenom stanju. Podzemna voda sadrži tragove otopljenog barija, a njegova koncentracija ovisi o geološkim uvjetima i kemijskim svojstvima vodenog tijela.

Barijeve soli: Barij može tvoriti različite soli, kao što su barijev klorid, barijev nitrat i barijev karbonat. Ovi spojevi se mogu naći u prirodi kao prirodni minerali.

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

Treba napomenuti da prisutnost i sadržaj barija može varirati u različitim geološkim sredinama i regijama, tako da je potrebno uzeti u obzir specifične geografske i geološke uvjete kada se govori o bariju.

7. Vađenje i proizvodnja barija
Proces rudarenja i pripreme barija obično uključuje sljedeće korake:
1. Vađenje barijeve rude: Glavni mineral barijeve rude je barit, poznat i kao barijev sulfat. Obično se nalazi u zemljinoj kori i široko je rasprostranjen u stijenama i naslagama na zemlji. Rudarstvo obično uključuje miniranje, miniranje, drobljenje i sortiranje rude kako bi se dobila ruda koja sadrži barijev sulfat.
2. Priprema koncentrata: ekstrakcija barija iz barijeve rude zahtijeva koncentratnu obradu rude. Priprema koncentrata obično uključuje ručnu selekciju i korake flotacije za uklanjanje nečistoća i dobivanje rude koja sadrži više od 96% barijevog sulfata.
3. Priprema barijeva sulfata: koncentrat se podvrgava koracima kao što su uklanjanje željeza i silicija da bi se konačno dobio barijev sulfat (BaSO4).
4. Priprava barijevog sulfida: Za pripremu barija iz barijevog sulfata potrebno je barijev sulfat pretvoriti u barijev sulfid, poznat i kao crni pepeo. Prah rude barijeva sulfata s veličinom čestica manjom od 20 mesh obično se miješa s prahom ugljena ili naftnog koksa u težinskom omjeru 4:1. Smjesa se prži na 1100 ℃ u reverberacijskoj peći, a barijev sulfat se reducira u barijev sulfid.
5. Otapanje barijevog sulfida: Otopina barijevog sulfida može se dobiti ispiranjem vrućom vodom.
6. Priprema barijevog oksida: Kako bi se barijev sulfid pretvorio u barijev oksid, otopini barijevog sulfida obično se dodaje natrijev karbonat ili ugljikov dioksid. Nakon miješanja barijeva karbonata i ugljičnog praha, kalcinacija na iznad 800 ℃ može proizvesti barijev oksid.
7. Hlađenje i obrada: Treba napomenuti da barijev oksid oksidira u barijev peroksid na 500-700 ℃, a barijev peroksid se može razgraditi u barijev oksid na 700-800 ℃. Kako bi se izbjegla proizvodnja barijevog peroksida, kalcinirani proizvod treba ohladiti ili ugasiti pod zaštitom inertnog plina.

Ovo je opći proces rudarenja i pripreme barija. Ovi procesi mogu varirati ovisno o industrijskom procesu i opremi, ali opći princip ostaje isti. Barij je važan industrijski metal koji se koristi u raznim primjenama, uključujući kemijsku industriju, medicinu, elektroniku itd.

8. Uobičajene metode detekcije barija
Barij je uobičajeni element koji se obično koristi u raznim industrijskim i znanstvenim primjenama. U analitičkoj kemiji, metode za detekciju barija obično uključuju kvalitativnu analizu i kvantitativnu analizu. Slijedi detaljan uvod u najčešće korištene metode detekcije barija:
1. Plamena atomska apsorpcijska spektrometrija (FAAS): Ovo je često korištena metoda kvantitativne analize prikladna za uzorke s višim koncentracijama. Otopina uzorka raspršuje se u plamen, a atomi barija apsorbiraju svjetlost određene valne duljine. Mjeri se intenzitet apsorbirane svjetlosti i proporcionalan je koncentraciji barija.
2. Plamena atomska emisijska spektrometrija (FAES): Ova metoda otkriva barij prskanjem otopine uzorka u plamen, pobuđujući atome barija da emitiraju svjetlost određene valne duljine. U usporedbi s FAAS, FAES se općenito koristi za otkrivanje nižih koncentracija barija.
3. Atomska fluorescentna spektrometrija (AAS): Ova je metoda slična FAAS-u, ali koristi fluorescentni spektrometar za otkrivanje prisutnosti barija. Može se koristiti za mjerenje tragova barija.

4. Ionska kromatografija: Ova je metoda prikladna za analizu barija u uzorcima vode. Ioni barija se odvajaju i detektiraju ionskim kromatografom. Može se koristiti za mjerenje koncentracije barija u uzorcima vode.

5. X-ray fluorescentna spektrometrija (XRF): Ovo je nedestruktivna analitička metoda prikladna za detekciju barija u čvrstim uzorcima. Nakon što se uzorak pobudi X-zrakama, atomi barija emitiraju specifičnu fluorescenciju, a sadržaj barija se određuje mjerenjem intenziteta fluorescencije.

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

Gore su navedene neke od uobičajenih metoda za otkrivanje barija. Specifična metoda koju treba odabrati ovisi o prirodi uzorka, rasponu koncentracije barija i svrsi analize. Ako trebate dodatne informacije ili imate drugih pitanja, slobodno mi se javite. Ove se metode naširoko koriste u laboratorijskim i industrijskim primjenama za točno i pouzdano mjerenje i otkrivanje prisutnosti i koncentracije barija. Specifična metoda koja se koristi ovisi o vrsti uzorka koji treba mjeriti, rasponu sadržaja barija i specifičnoj svrsi analize.

9. Metoda atomske apsorpcije za mjerenje kalcija

U mjerenju elemenata, metoda atomske apsorpcije ima visoku točnost i osjetljivost i pruža učinkovito sredstvo za proučavanje kemijskih svojstava, sastava i sadržaja spojeva. Zatim koristimo metodu atomske apsorpcije za mjerenje sadržaja elemenata. Konkretni koraci su sljedeći: Pripremite uzorak za testiranje. Pripremite uzorak elementa koji će se mjeriti u otopinu, koja se općenito treba probaviti s miješanom kiselinom za naknadno mjerenje. Odaberite odgovarajući atomski apsorpcijski spektrometar. U skladu sa svojstvima uzorka koji se ispituje i rasponom sadržaja elemenata koji se mjeri, odaberite odgovarajući atomski apsorpcijski spektrometar.
Podesite parametre atomskog apsorpcijskog spektrometra. U skladu s elementom koji se ispituje i modelom instrumenta, prilagodite parametre atomskog apsorpcijskog spektrometra, uključujući izvor svjetlosti, raspršivač, detektor itd.
Izmjerite apsorbanciju elementa. Stavite uzorak za ispitivanje u atomizer i emitirajte svjetlosno zračenje određene valne duljine kroz izvor svjetlosti. Element koji se ispituje će apsorbirati ta svjetlosna zračenja i proizvesti prijelaze razina energije. Izmjerite apsorbanciju elementa srebra kroz detektor. Izračunajte sadržaj elementa. Sadržaj elementa izračunava se na temelju apsorbancije i standardne krivulje. Slijede specifični parametri koje instrument koristi za mjerenje elemenata.

Standard: BaCO3 visoke čistoće ili BaCl2·2H2O.
Metoda: Točno izvažite 0,1778 g BaCl2·2H2O, otopite u maloj količini vode i točno dopunite do 100 mL. Koncentracija Ba u ovoj otopini je 1000μg/mL. Čuvati u polietilenskoj bočici daleko od svjetlosti.
Vrsta plamena: zrak-acetilen, bogati plamen.
Analitički parametri: Valna duljina (nm) 553,6
Spektralna širina pojasa (nm) 0,2
Koeficijent filtra 0,3
Preporučena struja žarulje (mA) 5
Negativni visoki napon (v) 393,00
Visina glave plamenika (mm) 10
Vrijeme integracije (S) 3
Tlak i protok zraka (MPa, mL/min) 0,24
Tlak 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 otopine 0,5% HNO3

Testni obrazac:

Kalibracijska krivulja:

Vrsta plamena: dušikov oksid-acetilen, bogat plamen
.Parametri analize: Valna duljina: 553.6
Spektralna širina pojasa (nm) 0,2
Koeficijent filtra 0,6
Preporučena struja žarulje (mA) 6.0
Negativni visoki napon (v) 374,5
Visina glave izgaranja (mm) 13
Vrijeme integracije (S) 3
Tlak i protok zraka (MP, mL/min) 0,25, 5100
Tlak i protok dušikovog oksida (MP, mL/min) 0,1, 5300
Tlak 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 otopine 0,5% HNO3

Testni obrazac:

Kalibracijska krivulja:

Smetnje: bariju ozbiljno smetaju fosfat, silicij i aluminij u plamenu zrak-acetilen, ali te se smetnje mogu prevladati u plamenu dušikovog oksida-acetilena. 80% Ba je ionizirano u plamenu dušikovog oksida-acetilena, tako da 2000μg/mL K+ treba dodati u standardnu ​​otopinu i otopinu uzorka kako bi se suzbila ionizacija i poboljšala osjetljivost. Barij, ovaj naizgled običan, ali izvanredan kemijski element, oduvijek je igrao svoju ulogu ulogu u našim životima tiho. Od preciznih instrumenata u znanstveno-istraživačkim laboratorijima do sirovina u industrijskoj proizvodnji, do dijagnostičkih reagensa u medicinskom polju, barij je svojim jedinstvenim svojstvima pružio važnu podršku mnogim poljima.
Međutim, baš kao što svaki novčić ima dvije strane, neki spojevi barija također su otrovni. Stoga, kada koristimo barij, moramo biti oprezni kako bismo osigurali sigurnu upotrebu i izbjegli nepotrebno nanošenje štete okolišu i ljudskom tijelu.
Osvrćući se na putovanje istraživanja barija, ne možemo a da ne uzdahnemo nad njegovom tajanstvenošću i šarmom. Nije samo predmet istraživanja znanstvenika, već i snažan pomoćnik inženjera, te svijetla točka na polju medicine. Gledajući u budućnost, očekujemo da će barij nastaviti donositi još iznenađenja i otkrića čovječanstvu i pomoći kontinuiranom napretku znanosti, tehnologije i društva. Iako na kraju ovog članka, možda nećemo moći u potpunosti pokazati privlačnost barij s prekrasnim riječima, ali vjerujem da kroz sveobuhvatno predstavljanje njegovih svojstava, primjene i sigurnosti čitatelji dublje razumiju barij. Radujmo se prekrasnim performansama barija u budućnosti i pridonosimo više napretku i razvoju čovječanstva.

Za više informacija ili upit visoke čistoće 99,9% barij metal, dobrodošli da nas kontaktirate ispod:

What'sapp &tel:008613524231522

Email:sales@shxlchem.com