Барий и его соединения icon

Барий и его соединения



НазваниеБарий и его соединения
студент: Глушков А
Дата конвертации20.07.2012
Размер109.1 Kb.
ТипРеферат
Барий и его соединения


Реферат Барий и его соединения Выполнил студент: Глушков А.М Принял преподаватель: Красноярск, 2002 г. СодержаниеВВЕДЕНИЕ 3РАСПРОСТРАНЕННОСТЬ В ПРИРОДЕ 3ПОЛУЧЕНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО БАРИЯ 4 Термическое разложение гидрида и Ва(NH3)6 6 Электролиз хлорида бария 6 Очистка 6ХИМИЧЕСКИЕ И ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА 6ПРИМЕНЕНИЕ 8СОЕДИНЕНИЯ (ОБЩИЕ СВОЙСТВА) 8 Неорганические соединения 9ПОЛУЧЕНИЕ ТИТОНАТА БАРИЯ 12Использование титоната бария в радиоэлектронике 15Список использованных источников 16 ВВЕДЕНИЕ Тяжелый шпат, BaSO4, был первым известным соединением барин. Егооткрыл в начале XVII в. итальянский алхимик Касциароло. Он же установил,что этот минерал после сильного нагревания с углем светится в темнотекрасным светом и дал ему название «ляпис соларис» (солнечный камень). Окись бария ВаО открыл в 1774 г. Шееле. Он назвал ее «тяжелойземлей». В 1797 г., прокаливая нитрат бария, Вокелен получил : окись бария.Карбонат бария был открыт в 1783 г. в Шотландии , и назван «витеритом». Металлический барий впервые получил Дэви в 1808 г. Название ,«барий» происходит от слова «барис» (тяжелый). РАСПРОСТРАНЕННОСТЬ В ПРИРОДЕ В природе барий встречается в виде соединений (сульфатов,карбонатов, силикатов, алюмосиликатов и т.д.) в различных минералах.Содержание бария в земной коре 0,05 вес. % — больше, чем содержаниестронция. Ниже перечислены важнейшие минералы бария: Барит (персидский шпат), BaSO4, содержит 65,7 Ва0, встречается ввиде гранул или бесцветных прозрачных трубчатых кристаллов (иногдаокрашенных примесями в желтый, коричневый, красный, серый, голубой, зеленыйили черный цвет) с плотностью 4,3—4,7 г/см3 и твердостью 3—3,5 по шкалеMooca. Залежи барита есть в России, США, Франции, Румынии и других странах.В природе встречаются разновидности барита, которые содержат сульфатстронция (баритоцелестин), сульфат свинца и радия. Барит применяют в химической промышленности для получения солейбария, используемых в пиротехнике, производстве красок и лаков, бумажнойпромышленности, для приготовления фотобумаги, цементирования рыхлых породво время бурения нефтяных скважин, защитной облицовки стен рентгеновскихкамер. Витерит, ВаСОз, содержит 77,7% Ва0. Встречается в небольшихколичествах в России, Англии, Японии, США. Это белая масса с сероватым илижелтым оттенком; твердость 3—3,5 по шкале Mooca, плотность 4,25—4,35 г/см".Некоторые разновидности витерита содержат карбонат кальция или карбонатстронция (ВаСО3*СаСО3, ВаСО3*SrСО3). Гиалофан (бариевый полевой шпат) K2Ba[AI2Si4O12], встречается в видепрозрачных бесцветных (или окрашенных примесями в желтый, голубой, красныйцвета) моноклинных кристаллов с плотностью 2,6—2,82 г1смР. Известны также другие минералы бария: бариевый брюстериг SrBa[Al2Si6O16(OH)2]*3H20, бариевый апатит[Ba10(PO4)6]Cl2, бариевая селитра Ba(NO3)2 Соединения бария найдены во многих силикатных и известняковыхпородах, подземных и морских, водах, на солнце.
ПОЛУЧЕНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО БАРИЯ Металлический барий получают металлотермическим восстановлениемокиси или хлорида бария, термическим разложением гидрида и нитрида барияили Ba(NH.3)e, электролизом расплавленного хлорида бария (смесей BaCl2 иNaCI, BaCI2 и BaF2) или насыщенного раствора BaCI2*H2O на ртутном катоде.Во избежание контактов с воздухом все эти процессы ведут в вакууме илизащитной атмосфере. В процессе промышленной переработки барита или витеритаполучают хлорид или окись бария, из которых металлотермическимвосстановлением вырабатывают технический барий (см. схему 1). [pic] Схема 1 Восстановление окиси или хлорида бария В промышленности металлический барий получают термическимвосстановлением окиси бария порошком металлического алюминия (избыток) притемпературе 1200—1250°. Процесс идет в вакууме (0,1 мм рт. ст.). ЗВаО + 2А1 = ЗВа + Аl2О3 — 25 ккал Восстановление проводится в кварцевых или герметичных фарфоровыхкапсулах. После удаления воздуха током водорода в них создается вакуум,затем окись бария и порошок алюминия в течение 2—3 час нагревают притемпературе 1250°. По окончании восстановления нагревание прекращают. Послеохлаждения перед разборкой установки в нее подают сухой воздух. Силикотермическое восстановление окиси бария проводится в вакууме встальной трубке (температура 1200°): ЗВаО + Si = 2Ва + ВаSiO3 — 37 ккал В процессе магнийтермического восстановления окиси бария в вакуумеполучается металлический барий. В этом случае образуется промежуточныйокисел Ba2O: 2ВаО + Mg = Ba2O + Mg0 Вa2О = Ва0 + Ва При цинкотермическом восстановлении окиси бария в вакууме образуетсясплав цинка и бария. Металлотермическое восстановление хлорида бария натрием, калием илиметаллическим цинком в вакууме приводит к образованию сплавов бария снатрием, бария с калием и бария с цинком. Если восстановление хлорида барияидет при нагревании с карбидом кальция CaC2, образуется сплав бария икальция. Термическое разложение гидрида и Ва(NH3)6 Термическая вакуумная диссоциация гидрида бария (900—1000°), нитридаВа3N2 (160—180°) и Ва(NH3)6 (комнатная температура) сопровождаетсяобразованием металлического бария. Электролиз хлорида бария При электролизе расплавленного хлорида бария (или расплавленнойсмеси BaCl2— NaCI, BaCl2 — BaF2) с расплавленным свинцовым или оловяннымкатодом образуются сплавы бария со свинцом или оловом. Во время электролизанасыщенного раствора хлорида бария на ртутном катоде образуется амальгамабария. Электролитический метод вследствие трудоемкости практически неиспользуется в промышленности. Очистка Сырой металлический барий очищают перегонкой в вакууме (1—1,5 мм рт. ст.,температура 800°) в аппаратуре, подобной применяемой для очистки магния. ХИМИЧЕСКИЕ И ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА Барий — белый серебристый металл с объемно-центрированной кубическойрешеткой (модификация ?-Ва устойчива ниже 375°, модификация ?-Ва — от 375до 710°). Плотность бария 3,74 г1см3, твердость 3 по шкале Мооса (твержесвинца). Ковкий металл. При загрязнении ртутью становится хрупким. Т. пл.710°, т. кип. 1696°. Соли бария окрашивают пламя газовой горелки в желто-зеленый цвет. Самый важный радиоактивный изотоп бария — (?- и ?-активный 140Ва —образуется при распаде урана, тория и плутония; период полураспада 13,4дня. 140Ва извлекают хроматографически из смеси продуктов распада. Распадизотопа 140Ва сопровождается выделением радиоактивного 140La. При облучении цезия дейтронами образуется ядерный изотоп 133Ва спериодом полураспада 1,77 дней. Со свинцом, никелем, сурьмой, оловом ижелезом барий образует сплавы. Барий химически активнее кальция и стронция. Металлический барийхранят в герметичных сосудах под петролейным эфиром или парафиновым маслом.На воздухе металлический барий теряет блеск, покрывается коричневато-желтой, а затем серой пленкой окиси и нитрида: Ва + 1/202 = Ва0 + 133,1 ккал. ЗВа +N2 = Ba3N2 + 89,9 ккал Под действием галогенов металлический барий образует безводныегалогениды ВаХ2 (X == F ?, С1? , Вг ?, I ? ). Металлический барий разлагаетводу: Ва + 2Н2О = Ва(ОН)2 + 112 + 92,5 ккал Растворение металлического бария в жидком аммиаке (—40")сопровождается образованием аммиаката Ba(NH3)6-При обычной температуребарий реагирует с двуокисью углерода: 5Ва + 2C02 = ВаС2 + 4Bа0 Металлический барий — сильный восстановитель. С его помощью привосстановлении хлорида америция (1100°) и фторида кюрия (1300°) былиполучены элементы америций (N 95) и кюрий (N 96). При высокой температуребарий восстанавливает закись углерода, а выделяющийся свободный углеродреагирует с барием с образованием карбида ВаС2. Приведенная ниже схема иллюстрирует химическую активность бария. [pic] Растворимые соли бария чрезвычайно ядовиты. Введенный внутривеннохлорид бария мгновенно вызывает смерть. Карбонат и сульфит бария ядовиты,так как они растворяются в соляной кислоте, которая содержится в желудочномсоке. ПРИМЕНЕНИЕ Металлический барий применяется для металлотермическоговосстановления америция и кюрия, в антифрикционных сплавах на основесвинца, а также в вакуумной технике. Сплавы свинец — барий вытесняютполиграфические сплавы свинец — сурьма. СОЕДИНЕНИЯ (ОБЩИЕ СВОЙСТВА) Известны многочисленные соединения, в которых барий присутствует ввиде двухвалентного катиона. Ион Ва2+ бесцветен, имеет устойчивуювосьмиэлектронную конфигурацию. Радиус иона 1,34 А. Он обладаетотносительно большим объемом и слабо выраженной тенденцией к поляризации,поэтому не образует устойчивых комплексных соединений. Гидроокись Ba(OH)gпредставляет собой сильное основание. Неорганические соединения Гидрид бария, ВаН2, получают нагреванием металлического бария, сплавовкадмий — барий, ртуть — барий или окиси бария в атмосфере водорода: Ва + Н2 = ВаН2 + 55 ккал Ва0+ 2Н2 = BaH2 +Н2О BaH2 — серовато-белые кристаллы с плотностью 4,21 г/см3. Выше 675° ониподвергаются термической диссоциации. Гидрид бария разлагает воду ивзаимодействует с азотом, соляной кислотой и аммиаком. Гидрид бария применяют в качестве катализатора реакций гидрогенизации. Окись бария, ВаО, получают непосредственным синтезом из элементов.Кроме того, используют термическое разложение гидроокиси, перекиси,карбоната или нитрата бария. Применяют также прокаливание смеси карбонатабария с углем, сульфата бария с односернистым железом или нагреваниесульфида бария с окисью магния и водой. ВаО представляет собой кубические (решетка типа NaCI) илигексагональные бесцветные кристаллы (или белый аморфный порошок), оченьгигроскопичные, с плотностью 5,72 г/см3 (для кубической модификации) и 5,32г/см3 (для гексагональной) и твердостью 3,3 по шкале Mooca; т. пл. 1923°,т. кип. 2000°. Ва0 люминесцирует под действием ультрафиолетовых лучей ифосфоресцирует в рентгеновских лучах. Растворяясь в воде, окись бария дает гидроокись бария Ba(OH)2. Вотличие от окислов кальция и стронция окись бария при температуре 500° взаметных количествах поглощает двуокись углерода. На холоду окись бариявзаимодействует с хлором, а при нагревании — с кислородом, серой, азотом,углеродом, двуокисью серы, сероуглеродом, двуокисью кремния, двуокисьюсвинца, окисью железа, хрома, а также с солями аммония. При нагревании окись бария восстанавливается магнием, цинком,алюминием, кремнием и цианидами щелочных металлов. Окись бария применяют для изготовления стекла, эмалей и термо'катализаторов. В результате замещения в цементе окиси кальция окисью барияполучают цементы с исключительной устойчивостью по отношению к воде,содержащей сульфат-ионы. Перекись бария, ВаО2, получают, сильно прокаливая гидроокись, нитратили карбонат бария в токе воздуха в присутствии следов воды. Другие способыполучения: непосредственный синтез из элементов при нагревании,прокаливание окиси бария с окисью меди, нагревание окиси бария с хлоратомкалия, нагревание окиси бария до 350°, дегидратация кристаллогидрата BaO2*8H2O при 120°: Ва + 02 = Ва02 + 145,7 ккал Ba0 + СиО =Ва02 + Сu Ba0 +1/2 02 = Ва02 + 12,1 ккал 3ВаО + КclO3= ЗВа02 + КСl Ba02 представляет собой белый парамагнитный порошок с плотностью 4,96г1см3 и т. пл. 450°. Он разлагается до Ba0 (600°) или до кислорода (795°),устойчив при обычной температуре (может храниться годами), плохорастворяется в воде, спирте и эфире, растворяется в разбавленных кислотах. Термическое разложение перекиси бария ускоряют окислы - СеО, Cr2O3, Fe2 O3 и Cu0. Известны кристаллогидраты BaO2*8H2O и BaO2H2O. Октагид-рат Ba02•H2Oполучают действием перекиси водорода на баритовую поду в слабощелочныхрастворах, а также обработкой на холоду раствора хлорида пли гидроокисибария перекисью натрия: Ва(ОН)2 + H2O2 + 6H2O = Ва02*8Н2О BaO2*8H2O выделяется в виде бесцветных гексагональных кристаллов,трудно растворимых в воде, спирте, эфире. Нагретое с перекисью водорода этосоединение превращается в желтое вещество — надперекнсь бария ВаО^. Перекись бария реагирует при нагревании с водородом, серой, углеродом,аммиаком, солями аммония, феррицианидом калия и т. д. С концентрированной соляной кислотой перекись бария реагирует, выделяяхлор: ВаO2 + 4НС1конц. = BaCl2 + Cl2 + 2H2O Перекись бария восстанавливает соли благородных металлов (обладающиемалой химической активностью) до соответствующего металла. Перекись барияприменяют для получения перекиси водорода, в зажигательных бомбах, а такжев качестве катализатора крекинг-процесса. BaO2•H2O2 представляет собой желтые моноклинные микрокристаллы,устойчивые при 0°, трудно растворимые в обычных растворителях. Гидроокись бария, Ва(ОН)2, получают действием воды на металлическийбарий или ВаО. Используют также обработку растворов солей бария (особеннонитрата) щелочами. В промышленности применяют действие перегретого пара насульфид бария. С этой же целью можно нагреть до 175" (под давлением)метаспликат бария BaSiOs с раствором NaOH. Описан метод, основанный навосстановлении перекиси бария при 550°: Ba(OH)2— белый порошок с плотностью 4,495 г/см3 и т. пл. 408°. Вкатодных лучах гидроокись бария фосфоресцирует желто-оранжевым цветом.Растворяется в воде, трудно растворима в ацетоне и метплацетате. При растворении Ва(ОН)2 в воде получается бесцветный раствор с сильнощелочной реакцией — баритовая вода, которая в присутствии двуокиси углеродабыстро покрывается поверхностной пленкой карбоната бария. Известны кристаллогидраты Ва(ОН)2*8Н2О, Ва(ОН)2*7H2O, Ва(ОН) •2Н2O иВа(ОН)2*H2O. Кристаллогидрат Ва(ОН)2*8H2O выделяется в виде бесцветныхмоноклинных призм с плотностью 2,18 г/cм3 и т. пл. 78°. При нагревании до650° в токе воздуха кристаллогидрат превращается в окись или перекисьбария. Пропускание хлора через баритовую воду сопровождается образованиемхлорида, хлората и очень незначительных количеств гино-хлорита бария: 6Ва(ОН)2 + 6CL2 = 5BaCl2 + Ва(ClO3)2 + 6H2О Баритовая вода реагирует при 100° с сероуглеродом: 2Ва(ОН)2 + CS2 = ВаСО3 + Ba(HS)2 + H2O Металлический алюминий взаимодействует с баритовой водой с образованиемгидроксоалюмината бария и водорода: 2Аl + Ва(ОН)2 + 10H2O = Ba[Al(OH)4(H2O)2]2+3H2 Выше 1000° гидроокись бария подвергается термической диссоциации: Ва(ОН)2 > ВаО + Н2O Баритовая вода Ва(ОН)2 применяется в качестве очень чувствительногохимического реактива на двуокись углерода. Фторид бария, BaF2, получают непосредственным синтезом из элементов,действием фтористого водорода на окись, гидроокись, карбонат или хлоридбария, обработкой баритовой воды фтористо-водородной кислотой, обработкойнитрата или хлорида бария фто-ридом натрия или калия, а также сплавленномхлорида магния с фторидом кальция или магния в атмосфере CO2 и термическимразложением гексафторосиликата бария в атмосфере инертного газа. Бесцветные кубические кристаллы BaF2 имеют решетку типа CaF2 срасстоянием между центром иона Ва2+ и иона F? 2,68 А. Плотность 4,83 г/см3,т.пл. 1280°, т. кип. 2137°. Кристаллы мало растворимы в воде (1,63 г/л при18°), растворяются в фтористоводо-родной, соляной и азотной кислотах.Применяются для изготовления эмалей и оптических стекол. Температураплавления смеси BaF2*LiF 850°, а смеси BaF2*BaCl2 1010°. ПОЛУЧЕНИЕ ТИТОНАТА БАРИЯ Под титанатом бария понимают соединение BaO-TiO2 , в которомсоотношение катионов и анионов может быть различным от BaTiO3 доBa6Ti17O40, промежуточные вещества – политканаты нестехлометричны и в нихмогут добавлены вещества, частично замещающие Ba и Ti, то есть проведенолегирование. BaTiO3 имеет структуру неравномерно, а с кубической гране или объёмо-центрированной кристаллической решёткой. Кубическая структура характерна до120 °C. При более низких температурах происходит искажения структуры, онапереходит в тирагональную, и , возникает деформация кислородной подрешётки,как Ti несколько смещается. Деформация вызывает поляризацию. Для иона существует 2 энергетическиравновесных стабильных положения, симметричных относительно центра.Направление поляризации едино внутри домена так как поляризация возникаетбез внешнего … поля, то она спонтанная. Внешнее напряжение вызываетупорядочение ориентации диполей. Между поляризацией и напряжённостью полявозникает гистерезисы. При Т>120°C=Тс сегнетоэлектрические свойства пропадают из за высотысимметрии кристалла (кубическая структура). При Т>Тс диэлектрическаяпроницаемость Еr зависит от температуры поз Кюри-Вейтса Хорошие нелигированные вещества BaTiO3 – диэлектрики. С D Е~ 3Эв. Итип энергия активации докоров 0,1 Эв. То есть при номинальной температуреэти носители полностью ионизированы. Кроме легированных элементов рольдонора играет кислородные вариации при кислородной мстехлометрии за счётотчёта. s =rBaTiO3-1»10ом-1м-1 Nd»5*10^25м-3 Из РЭДС и Холла Таким образом часть примеси носит акцепторный характер. Акцепторызахватывают электроны и на поверхности кристалита создаётся отрицательныйповерхностный заряд. Отрицательный поверхностный заряд вызывает увеличениеэлектростатического потенциала на границе зерна. Удельная проводимостьзависит от высоты потенциального барьера С ростом температуры проводимостьрастёт. Для сохранения электронейтральности образца в приповерхностном слоекристалла возникает положительный пространственный заряд. В том слое,толщиной S подвижных носителей заряда мало и плотность. Пространственныйзаряда определяется практически только легирующей примесью доноров nD r =e*nд Внутри кристалла отсутствуют акцепторы, способные компенсироватьдоноры. Если А – площадь приповерхностной области с глубиной ОЗ “S”, то r*А*S – приграничный “+” ОЗ N’а – концентрация акцепторов, захвативших электроны, заряд ОПЗ “-”e* N’а По условию нейтронейтральности r*А*S- e* N’а=0 ® S=[pic]=[pic] По уравнению пуассона потенциал ПЗ Dj =-r /(x r*x 0) так как r=e*nд, a*x? S j 0=(e/(2*nд*x r*x 0))*(N’a/A)^2 b - константа, связанная с N’a По полученному уравнению с ростомтемпературы R растёт. В некотором интервале температур так как при высокой температуре Nауменьшается из за высвобождения электронов с захваченных по границамзёрнен. Использование титоната бария в радиоэлектронике Особое место среди п/п приборов с aR>0 занимают приборы на основетинаната бария BaTiO3. В диапазоне ?T 100 – 150 K они обладают оченьвысоким ТКС, до 0,3К-1. Термисторы с положительным температурнымкоэффициентом сопротивления – РТС – термисторы-позисторы.aR=[pic][pic]>0 – ТКС.Термисторы с a>0 называются РТС-термисторами или позисторами. ТКС>0 имеетбольшиство металлови некоторые поликристаллические п/пКерамические позисторы имеют ТКС>0 в узком диапазоне температур. Вне этогодиапазона их ТКС<0, как у обычных полупроводников. Список использованных источников 1. Локшин Э.П., Воскобойников Н.Б. Барий. – Барий и его свойства, изд.КНЦ РАН. - 1996 г. - 168 с. 2. Лебедев В.Н., Локшин Э.П., Маслобоев В.А., Дозорова Р.Б., Михлин Е.Б. Сырьевые источники металлов России и проблемы их вовлечения в переработку // Цветные металлы. - 1997. - №8. - С.46-50. 3. Гуцол А.Ф. Титонат бария // Успехи физ. наук. - 1997. - Т.167. - №6. - С.165-187.




Похожие:

Барий и его соединения iconРеферат по теме «барий. Свойства. История открытия». 2007 Некоторые свойства бария барий
Барий (лат. Barium), Ba, химический элемент II группы периодической системы, атомный номер 56, атомная масса 137,33; относится к...
Барий и его соединения iconХром и его соединения
Хром в соединениях существует преимущественно в степенях окисления +3 и менее устойчивыми являются соединения хрома хром – металл...
Барий и его соединения iconДокументы
1. /БАРИЙ Ва.doc
Барий и его соединения iconМарганец и его соединения

Барий и его соединения iconГаллий и его соединения

Барий и его соединения icon"Серебро и его соединения". Экзаменационный реферат по химии

Барий и его соединения iconТема 16. Заклепочные соединения Учебный материал №16
Клепкой называется процесс соединения двух или нескольких деталей с помощью заклепок
Барий и его соединения iconТема урока: Важнейшие классы бинарных соединений
Учитель: На прошлом уроке мы изучали бинарные соединения. Скажите, какие соединения называют бинарными?
Барий и его соединения iconУчебник по синтаксису. Синтаксис высший уровень языка еще и потому, что здесь мы имеем дело с полным набором синтаксических единиц
Только синтаксические единицы способны непосредственно соотносить сообщаемую информацию с действительностью. Синтаксис занимается...
Барий и его соединения iconЛекция №19
Гетероциклические органические соединения – это соединения, в состав которых входят циклы, содержащие один или несколько неуглеродных...
Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©rushkolnik.ru 2000-2015
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Документы