Оксид барію — формула, характеристика, властивості

Різноманіття природи завжди дивувало людство. У природних умовах люди видобувають різні корисні копалини. З різними елементами вченим вдається створювати нові сполуки в хімії і робити важливі відкриття в науці. Наприклад, оксид барію вже використовується в багатьох сферах життя суспільства, але фахівці вважають, що його світле майбутнє ще попереду.

Загальна характеристика

Речовина являє собою з’єднання барію (латинська назва — Barium) з киснем. Метал виступає елементом таблиці Менделєєва з порядковим номером 56.

Структурна формула оксиду барію – BaO.

З’єднання являє собою світлу неорганічну речовину. Барій відкрив в 1774 році шведський хімік-фармацевт Карл Вільгельм Шеєле.

Елемент був виявлений у складі земної кори у XVIII столітті. Перші згадки про лужноземельний метал пов’язані з його кисневим з’єднанням — окисом. Барій хімічно активний. Щоб отримати його в чистому вигляді, потрібно провести кілька реакцій з каталізатором.

Оскільки в природі елемент частіше можна знайти в його сульфаті (бариті) і карбонаті (вітериті), саме з них спочатку отримують оксид елемента, з якого потім осаджують необхідний метал.

BaO – основний оксид хімічного елемента. У стандартних умовах (агрегатному стані) він представлений порошком або кристалами білого або сріблястого відтінку, які не мають запаху і смаку.

Речовина характеризується кубічним типом кристалічної ґратки. Оксид барію в технічній модифікації може володіти сіруватим відтінком. Таке забарвлення обумовлене вугіллям, яке залишилося в невеликій кількості при отриманні з’єднання. Оксид також називають безводним баритом.

Основні фізичні характеристики оксиду барію:

• густина при 20 °C – 5,72 г/см³;
• температура плавлення – 2000 °C;
• температура кипіння – 1920 °C;
• молярна і молекулярна маса – 153,34 г/моль.

Оксиду властива висока теплопровідність − 4,8-7,8 Вт/(мК) (80-1100к). Це досить пластичний метал, який легко піддається куванню. При температурі 200 °C показник розчинності речовини у воді дорівнює 1,5 г/100 г.

Хімічна властивість барію

Будь-які сполуки з барієм токсичні, за винятком його сульфату. Тому при роботі з оксидом металу слід дотримуватися заходів безпеки.

Речовина не розчиняється у воді: оксид барію реагує з нею. Взаємодіючи з H₂O,він дає, в результаті, лужний розчин плюс тепло. Рівняння з’єднання показує, що воно є солеутворюючим, відповідно, при взаємодії безводного бариту з кислотними оксидами і кислотами виходять солі.

При нагріванні до 600 °C оксиду барію з киснем утворюють пероксид. Надалі отриману речовину нагрівають до температури 700 °C, щоб виділити чистий метал і оксид. Відновлення до необхідного елемента відбувається шляхом прожарювання з магнієм, алюмінієм, кремнієм і цинком, які забирають кисень, що виділяється.

Також необхідно вказати вид хімічного зв’язку в оксиді барію. Оскільки в з’єднанні містяться метал і неметал, зв’язок між їх атомами іонний.

Способи отримання

Безводний барит можна отримати декількома методами. Спосіб вибирають в залежності від поставленої мети та після визначення об’єму одержуваного з’єднання.

У лабораторних і промислових умовах використовують будь-які методи:

• Кальцинування. Попередньо обложений нітрат барію прожарюють, а в результаті реакції утворюються оксид металу, діоксид азоту і чистий кисень.
• Спалювання. При цій реакції метал спалюють в кисні. Каталізатором служить температура 500-6000 °C, проте в цьому випадку можливе утворення пероксиду барію – BaO₂. Важливо правильно записати його формулу, щоб не переплутати з іншими оксидами металу. При подальшому нагріванні з’єднання розпадається на оксид барію та вільний кисень.
• Реакція термічного розкладання. Для отримання необхідного оксиду використовують гідроксид барію. При температурі 780-800°C утворюється BaO і вода.

Також може застосовуватися карбонат барію, який в термічних умовах розкладається на оксид і вуглекислий газ. Щоб отримати більш чистий кінцевий продукт, з речовини видаляють зайвий діоксид вуглецю.

Сфера застосування

Оскільки вихід BaO низький, він часто застосовується в роботах по покриттю катодів, які входять у вакуумні прилади, на деталях телевізійних пристроїв і осцилографічних трубок. Великий попит обумовлений низькою вартістю матеріалу.

Речовина активно використовують і в інших сферах:

• З’єднання барію відрізняється потужною яскравістю при покритті ним поверхонь інших матеріалів. Окис металу часто застосовують в піротехніці та додають до складу емалей і глазурей для декоративного облицювання, щоб отримати зелений колір.
• Оксид нерідко використовують як каталізатор для проведення хімічних реакцій. Зазвичай він необхідний для осадження чистого барію, а також отримання пероксиду і гідроксиду.
• Речовина застосовується в поєднанні з рідкоземельними металами і окисом міді при виробництві кераміки, використовуваної при низьких температурах.
• З’єднання може виступати одним з головних елементів у складі стекол специфічних напрямків: BaO дозволяє виробляти непроникний матеріал для рентгенівських установок.

Оксид барію виступає в ролі електролітного компонента в складі фторійних акумуляторних батарей. Він використовується в галузі атомно-водневої та ядерної техніки. Матеріалом покривають уранові стрижні. Він незамінний при виробництві оптичних приладів (призм, лінз) і антикорозійних поверхонь. Крім того, речовину застосовують при розробці і створенні обладнання в медичній сфері.

Вплив на людський організм

Барій не відноситься до життєво важливих мікроелементів. Його сполуки можуть бути небезпечні для здоров’я і життя людини, тому перед використанням окису барію необхідно дізнатися про відповідні заходи безпеки при роботі з речовиною.

Оксид барію вважається високотоксичним з’єднанням.

При отруєннях цією речовиною у людини можуть проявлятися такі симптоми:

• підвищена слинотеча;
• відчуття печіння в порожнині рота;
• дискомфорт в животі.

Інтоксикація іноді супроводжується нудотою або блювотою. Крім того, потерпілого можуть турбувати виражені хворобливі відчуття в області шлунка або гострі кольки.

Важке отруєння може привести до летального результату, який, зазвичай, настає протягом доби. Смертельна доза речовини для людини становить близько 0,8 г.

Заходи безпеки

Оксид металу не можна транспортувати поруч з харчовими продуктами, косметичними засобами, кормами для тварин та різними водними організмами.

На фасуванні з оксидом барію обов’язково повинен бути присутній один із символів:

• X_n – подразна дію зазначеного з’єднання;
• R₂₀/₂₂ – небезпека при вдиху або проковтуванні оксиду;
• S₁₇ – зберігання засобу на максимальній відстані від паливно-мастильних матеріалів;
• S₂₈ – негайне промивання водою шкірного покриву при випадковому попаданні на нього речовини.

Засіб з барієм випускають в упаковках по 1, 20-25, 100, 500 і 1000 кг. Фасуванням служать скляні банки, поліпропіленові мішки або поліетиленові пакети. На будь-якій упаковці обов’язково вказують клас ступеня небезпеки 5:1. На деяких фасовках може бути присутнє значення вторинної небезпеки-6: 1.

Оксид барію вимагає особливих умов зберігання. Речовину потрібно тримати якнайдалі від легко займистих засобів, відновлювальних агентів, металів в порошкоподібному вигляді. Поруч з речовиною не повинні знаходитися харчові продукти і корми для сільськогосподарських тварин.

Окис барію був вивчений з багатьох сторін. Але вчені намагаються знайти йому й інше застосування. Можливо, що в недалекому майбутньому з’являться нові технології, які будуть пов’язані з цією речовиною.