I kjemiens magiske verden,bariumhar alltid tiltrukket seg forskernes oppmerksomhet med sin unike sjarm og brede anvendelse. Selv om dette sølvhvite metallelementet ikke er like blendende som gull eller sølv, spiller det en uunnværlig rolle på mange felt. Fra presisjonsinstrumenter i vitenskapelige forskningslaboratorier til viktige råvarer i industriell produksjon til diagnostiske reagenser innen medisin, har barium skrevet legenden innen kjemi med sine unike egenskaper og funksjoner.
Så tidlig som i 1602 ristet Cassio Lauro, en skomaker i den italienske byen Porra, en barytt som inneholdt bariumsulfat med et brennbart stoff i et eksperiment, og ble overrasket over å oppdage at den kunne lyse i mørket. Denne oppdagelsen vakte stor interesse blant forskere på den tiden, og steinen fikk navnet Porra-steinen og ble fokus for forskning av europeiske kjemikere.
Det var imidlertid den svenske kjemikeren Scheele som virkelig bekreftet at barium var et nytt grunnstoff. Han oppdaget bariumoksid i 1774 og kalte det «Baryta» (tung jord). Han studerte dette stoffet grundig og mente at det var sammensatt av en ny jord (oksid) kombinert med svovelsyre. To år senere varmet han opp nitratet i denne nye jorden og oppnådde rent oksid.
Selv om Scheele oppdaget bariumoksidet, var det ikke før i 1808 at den britiske kjemikeren Davy lyktes med å produsere bariummetall ved å elektrolysere en elektrolytt laget av barytt. Denne oppdagelsen markerte den offisielle bekreftelsen av barium som et metallisk element, og åpnet også veien for bruk av barium innen ulike felt.
Siden den gang har mennesker kontinuerlig fordypet sin forståelse av barium. Forskere har utforsket naturens mysterier og fremmet fremskritt innen vitenskap og teknologi ved å studere egenskapene og oppførselen til barium. Bruken av barium i vitenskapelig forskning, industri og medisinske felt har også blitt stadig mer omfattende, noe som bringer bekvemmelighet og komfort til menneskelivet. Sjarmen til barium ligger ikke bare i dets praktiske anvendelighet, men også i det vitenskapelige mysteriet bak det. Forskere har kontinuerlig utforsket naturens mysterier og fremmet fremskritt innen vitenskap og teknologi ved å studere egenskapene og oppførselen til barium. Samtidig spiller barium også stille en rolle i våre daglige liv, og bringer bekvemmelighet og komfort til livene våre.
La oss legge ut på denne magiske reisen for å utforske barium, avdekke dets mystiske slør og sette pris på dets unike sjarm. I den følgende artikkelen vil vi gi en grundig introduksjon til egenskapene og bruksområdene til barium, samt dets viktige rolle i vitenskapelig forskning, industri og medisin. Jeg tror at du ved å lese denne artikkelen vil få en dypere forståelse og kunnskap om barium.
1. Bruksområder for barium
Barium er et vanlig kjemisk grunnstoff. Det er et sølvhvitt metall som finnes i form av forskjellige mineraler i naturen. Følgende er noen daglige bruksområder for barium.
Brenning og luminescens: Barium er et svært reaktivt metall som produserer en lys flamme når det kommer i kontakt med ammoniakk eller oksygen. Dette gjør barium mye brukt i industrier som fyrverkeriproduksjon, bluss og fosforproduksjon.
Medisinsk industri: Bariumforbindelser er også mye brukt i medisinsk industri. Bariummel (som bariumtabletter) brukes i røntgenundersøkelser av mage-tarmkanalen for å hjelpe leger med å observere fordøyelsessystemets funksjon. Bariumforbindelser brukes også i noen radioaktive terapier, som radioaktivt jod for behandling av skjoldbruskkjertelsykdom.
Glass og keramikk: Bariumforbindelser brukes ofte i glass- og keramikkproduksjon på grunn av deres gode smeltepunkt og korrosjonsbestandighet. Bariumforbindelser kan forbedre hardheten og styrken til keramikk og kan gi noen spesielle egenskaper til keramikk, som elektrisk isolasjon og høy brytningsindeks.
Metalllegeringer: Barium kan danne legeringer med andre metallelementer, og disse legeringene har noen unike egenskaper. For eksempel kan bariumlegeringer øke smeltepunktet til aluminium- og magnesiumlegeringer, noe som gjør dem enklere å bearbeide og støpe. I tillegg brukes bariumlegeringer med magnetiske egenskaper også til å lage batteriplater og magnetiske materialer.
Barium er et kjemisk element med det kjemiske symbolet Ba og atomnummer 56. Barium er et jordalkalimetall som er i gruppe 6 i periodesystemet, hovedgruppen av elementene.
2. Fysiske egenskaper til barium
Barium (Ba)er et jordalkalimetallelement. 1. Utseende: Barium er et mykt, sølvhvitt metall med en distinkt metallisk glans når det kuttes.
2. Tetthet: Barium har en relativt høy tetthet på omtrent 3,5 g/cm³. Det er et av de tetteste metallene på jorden.
3. Smelte- og kokepunkter: Smeltepunktet for barium er omtrent 727 °C og kokepunktet er omtrent 1897 °C.
4. Hardhet: Barium er et relativt mykt metall med en Mohs-hardhet på omtrent 1,25 ved 20 grader Celsius.
5. Konduktivitet: Barium er en god leder av elektrisitet med høy elektrisk ledningsevne.
6. Duktilitet: Selv om barium er et mykt metall, har det en viss grad av duktilitet og kan bearbeides til tynne plater eller tråder.
7. Kjemisk aktivitet: Barium reagerer ikke sterkt med de fleste ikke-metaller og mange metaller ved romtemperatur, men det danner oksider ved høye temperaturer og i luft. Det kan danne forbindelser med mange ikke-metalliske elementer, som oksider, sulfider osv.
8. Eksistensformer: Mineraler som inneholder barium i jordskorpen, slik som barytt (bariumsulfat), etc. Barium kan også eksistere i form av hydrater, oksider, karbonater, etc. i naturen.
9. Radioaktivitet: Barium har en rekke radioaktive isotoper, blant hvilke barium-133 er en vanlig radioaktiv isotop som brukes i medisinsk avbildning og nukleærmedisin.
10. Anvendelse: Bariumforbindelser er mye brukt i industrien, for eksempel glass, gummi, katalysatorer i kjemisk industri, elektronrør, etc. Sulfatet brukes ofte som kontrastmiddel i medisinske undersøkelser. Barium er et viktig metallisk element, og egenskapene gjør det mye brukt på mange felt.
3. Kjemiske egenskaper til barium
Metalliske egenskaper: Barium er et metallisk fast stoff med et sølvhvitt utseende og god elektrisk ledningsevne.
Tetthet og smeltepunkt: Barium er et relativt tett grunnstoff med en tetthet på 3,51 g/cm3. Barium har et lavt smeltepunkt på omtrent 727 grader Celsius (1341 grader Fahrenheit).
Reaktivitet: Barium reagerer raskt med de fleste ikke-metalliske grunnstoffer, spesielt med halogener (som klor og brom), og produserer tilsvarende bariumforbindelser. For eksempel reagerer barium med klor for å produsere bariumklorid.
Oksiderbarhet: Barium kan oksideres for å danne bariumoksid. Bariumoksid er mye brukt i industrier som metallsmelting og glassproduksjon. Høy aktivitet: Barium har høy kjemisk aktivitet og reagerer lett med vann for å frigjøre hydrogen og generere bariumhydroksid.
4. Biologiske egenskaper til barium
Rollen og de biologiske egenskapene tilbariumi organismer er ikke fullt ut forstått, men det er kjent at barium har en viss giftighet for organismer.
Inntaksvei: Folk får hovedsakelig i seg barium gjennom mat og drikkevann. Enkelte matvarer kan inneholde spormengder av barium, som korn, kjøtt og meieriprodukter. I tillegg inneholder grunnvann noen ganger høyere konsentrasjoner av barium.
Biologisk absorpsjon og metabolisme: Barium kan absorberes av organismer og distribueres i kroppen gjennom blodsirkulasjonen. Barium akkumuleres hovedsakelig i nyrer og bein, spesielt i høyere konsentrasjoner i bein.
Biologisk funksjon: Barium har ennå ikke blitt funnet å ha noen essensielle fysiologiske funksjoner i organismer. Derfor er bariums biologiske funksjon fortsatt kontroversiell.
5. Biologiske egenskaper til barium
Toksisitet: Høye konsentrasjoner av bariumioner eller bariumforbindelser er giftige for menneskekroppen. Overdrevent inntak av barium kan forårsake akutte forgiftningssymptomer, inkludert oppkast, diaré, muskelsvakhet, arytmi, osv. Alvorlig forgiftning kan forårsake skade på nervesystemet, nyreskade og hjerteproblemer.
Benopphopning: Barium kan akkumuleres i beinene i menneskekroppen, spesielt hos eldre. Langvarig eksponering for høye konsentrasjoner av barium kan forårsake beinsykdommer som osteoporose.
Kardiovaskulære effekter: Barium kan, i likhet med natrium, forstyrre ionbalansen og den elektriske aktiviteten, og dermed påvirke hjertefunksjonen. Overdrevent inntak av barium kan forårsake unormale hjerterytmer og øke risikoen for hjerteinfarkt.
Kreftfremkallende egenskaper: Selv om det fortsatt er uenighet om bariums kreftfremkallende egenskaper, har noen studier vist at langvarig eksponering for høye konsentrasjoner av barium kan øke risikoen for visse kreftformer, som magekreft og spiserørskreft. På grunn av giftigheten og den potensielle faren ved barium, bør man være forsiktig med å unngå overdrevent inntak eller langvarig eksponering for høye konsentrasjoner av barium. Bariumkonsentrasjoner i drikkevann og mat bør overvåkes og kontrolleres for å beskytte menneskers helse. Hvis du mistenker forgiftning eller har relaterte symptomer, må du umiddelbart oppsøke lege.
6. Barium i naturen
Bariummineraler: Barium kan finnes i jordskorpen i form av mineraler. Noen vanlige bariummineraler inkluderer barytt og witheritt. Disse malmene forekommer ofte sammen med andre mineraler, som bly, sink og sølv.
Oppløst i grunnvann og bergarter: Barium kan finnes i grunnvann og bergarter i oppløst tilstand. Grunnvann inneholder spormengder av oppløst barium, og konsentrasjonen avhenger av de geologiske forholdene og de kjemiske egenskapene til vannforekomsten. Bariumsalter: Barium kan danne forskjellige salter, som bariumklorid, bariumnitrat og bariumkarbonat. Disse forbindelsene kan finnes i naturen som naturlige mineraler.
Innhold i jord:Bariumkan forekomme i jord i forskjellige former, hvorav noen kommer fra oppløsning av naturlige mineralpartikler eller bergarter. Innholdet av barium i jord er vanligvis lavt, men det kan være høye konsentrasjoner av barium i visse områder.
Det bør bemerkes at formen og innholdet av barium kan variere i forskjellige geologiske miljøer og regioner, så spesifikke geografiske og geologiske forhold må vurderes når man diskuterer barium.
7. Bariumutvinning og -produksjon
Utvinnings- og forberedelsesprosessen for barium inkluderer vanligvis følgende trinn:
1. Utvinning av bariummalm: Hovedmineralet i bariummalm er barytt, også kjent som bariumsulfat. Det finnes vanligvis i jordskorpen og er vidt distribuert i bergarter og mineralforekomster på jorden. Utvinning innebærer vanligvis prosesser som sprengning, utvinning, knusing og gradering av malm for å få malm som inneholder bariumsulfat.
2. Fremstilling av konsentrat: Utvinning av barium fra bariummalm krever konsentratbehandling av malmen. Konsentratfremstilling inkluderer vanligvis manuell utvelgelse og flotasjonstrinn for å fjerne urenheter og oppnå malm som inneholder mer enn 96 % bariumsulfat.
3. Fremstilling av bariumsulfat: Konsentratet gjennomgår trinn som fjerning av jern og silisium for til slutt å oppnå bariumsulfat (BaSO4).
4. Fremstilling av bariumsulfid: For å fremstille barium fra bariumsulfat må bariumsulfat omdannes til bariumsulfid, også kjent som svart aske. Bariumsulfatmalmpulver med en partikkelstørrelse på mindre enn 20 mesh blandes vanligvis med kull- eller petroleumskokspulver i et vektforhold på 4:1. Blandingen ristes ved 1100 ℃ i en etterklangsovn, og bariumsulfatet reduseres til bariumsulfid.
5. Oppløsning av bariumsulfid: Bariumsulfidløsningen av bariumsulfat kan oppnås ved utvasking med varmt vann.
6. Fremstilling av bariumoksid: For å omdanne bariumsulfid til bariumoksid tilsettes vanligvis natriumkarbonat eller karbondioksid til bariumsulfidløsningen. Etter blanding av bariumkarbonat og karbonpulver kan kalsinering ved over 800 ℃ produsere bariumoksid.
7. Avkjøling og prosessering: Det skal bemerkes at bariumoksid oksideres for å danne bariumperoksid ved 500–700 ℃, og bariumperoksid kan dekomponeres for å danne bariumoksid ved 700–800 ℃. For å unngå produksjon av bariumperoksid må det kalsinerte produktet avkjøles eller bråkjøles under beskyttelse av inert gass.
Ovennevnte er den generelle utvinnings- og fremstillingsprosessen for bariumelementet. Disse prosessene kan variere avhengig av industriell prosess og utstyr, men de overordnede prinsippene forblir de samme. Barium er et viktig industrimetall som brukes i en rekke bruksområder, inkludert kjemisk industri, medisin, elektronikk og andre felt.
8. Vanlige deteksjonsmetoder for bariumelementet
Bariumer et vanlig grunnstoff som ofte brukes i ulike industrielle og vitenskapelige anvendelser. Innen analytisk kjemi inkluderer metoder for å detektere barium vanligvis kvalitativ analyse og kvantitativ analyse. Følgende er en detaljert introduksjon til de vanlige deteksjonsmetodene for barium:
1. Flammeatomabsorpsjonsspektrometri (FAAS): Dette er en vanlig kvantitativ analysemetode som er egnet for prøver med høyere konsentrasjoner. Prøveløsningen sprøytes inn i flammen, og bariumatomene absorberer lys med en bestemt bølgelengde. Intensiteten til det absorberte lyset måles og er proporsjonal med konsentrasjonen av barium.
2. Flammeatomemisjonsspektrometri (FAES): Denne metoden detekterer barium ved å spraye prøveløsningen inn i flammen, og dermed eksitere bariumatomene til å sende ut lys med en bestemt bølgelengde. Sammenlignet med FAAS brukes FAES vanligvis til å detektere lavere konsentrasjoner av barium.
3. Atomfluorescensspektrometri (AAS): Denne metoden ligner på FAAS, men bruker et fluorescensspektrometer for å oppdage tilstedeværelsen av barium. Den kan brukes til å måle spormengder av barium.
4. Ionekromatografi: Denne metoden er egnet for analyse av barium i vannprøver. Bariumioner separeres og detekteres ved hjelp av ionekromatografi. Den kan brukes til å måle konsentrasjonen av barium i vannprøver.
5. Røntgenfluorescensspektrometri (XRF): Dette er en ikke-destruktiv analytisk metode som er egnet for deteksjon av barium i faste prøver. Etter at prøven er eksitert av røntgenstråler, sender bariumatomene ut spesifikk fluorescens, og bariuminnholdet bestemmes ved å måle fluorescensintensiteten.
6. Massespektrometri: Massespektrometri kan brukes til å bestemme den isotopiske sammensetningen av barium og bestemme bariuminnholdet. Denne metoden brukes vanligvis til høysensitiv analyse og kan oppdage svært lave konsentrasjoner av barium. Ovenfor er noen vanlige metoder for å oppdage barium. Den spesifikke metoden som skal velges avhenger av prøvens art, konsentrasjonsområdet for barium og formålet med analysen. Hvis du trenger ytterligere informasjon eller har andre spørsmål, er det bare å gi meg beskjed. Disse metodene er mye brukt i laboratorie- og industrielle applikasjoner for å nøyaktig og pålitelig måle og oppdage tilstedeværelsen og konsentrasjonen av barium. Den spesifikke metoden som skal brukes avhenger av typen prøve som må måles, området for bariuminnhold og det spesifikke formålet med analysen.
Publisert: 09. des. 2024