I kemins magiska värld,bariumhar alltid väckt forskares uppmärksamhet med sin unika charm och breda användningsområde. Även om detta silvervita metallelement inte är lika bländande som guld eller silver, spelar det en oumbärlig roll inom många områden. Från precisionsinstrument i vetenskapliga forskningslaboratorier till viktiga råvaror i industriell produktion till diagnostiska reagenser inom medicinen har barium skrivit legender inom kemin med sina unika egenskaper och funktioner.
Redan 1602 rostade Cassio Lauro, en skomakare i den italienska staden Porra, en baryt innehållande bariumsulfat med ett brännbart ämne i ett experiment och blev förvånad över att upptäcka att den kunde lysa i mörkret. Denna upptäckt väckte stort intresse bland forskare vid den tiden, och stenen fick namnet Porra-stenen och blev fokus för forskning av europeiska kemister.
Det var dock den svenske kemisten Scheele som verkligen bekräftade att barium var ett nytt grundämne. Han upptäckte bariumoxid år 1774 och kallade det "Baryta" (tung jord). Han studerade detta ämne ingående och trodde att det var sammansatt av en ny jordart (oxid) i kombination med svavelsyra. Två år senare lyckades han värma upp nitratet i denna nya jord och erhöll ren oxid.
Trots att Scheele upptäckte bariumoxiden, var det inte förrän 1808 som den brittiske kemisten Davy framgångsrikt framställde bariummetallen genom att elektrolysera en elektrolyt gjord av baryt. Denna upptäckt markerade den officiella bekräftelsen av barium som ett metalliskt grundämne och öppnade också vägen för tillämpningen av barium inom olika områden.
Sedan dess har människor kontinuerligt fördjupat sin förståelse av barium. Forskare har utforskat naturens mysterier och främjat vetenskapens och teknikens framsteg genom att studera bariums egenskaper och beteenden. Tillämpningen av barium inom vetenskaplig forskning, industri och medicinska områden har också blivit alltmer omfattande, vilket ger bekvämlighet och komfort till mänskligt liv. Bariums charm ligger inte bara i dess praktiska användning, utan också i det vetenskapliga mysteriet bakom det. Forskare har kontinuerligt utforskat naturens mysterier och främjat vetenskapens och teknikens framsteg genom att studera bariums egenskaper och beteenden. Samtidigt spelar barium också i tysthet en roll i våra dagliga liv och ger bekvämlighet och komfort till våra liv.
Låt oss ge oss ut på denna magiska resa för att utforska barium, avslöja dess mystiska slöja och uppskatta dess unika charm. I följande artikel kommer vi att introducera bariums egenskaper och tillämpningar, såväl som dess viktiga roll inom vetenskaplig forskning, industri och medicin. Jag tror att du genom att läsa den här artikeln kommer att få en djupare förståelse och kunskap om barium.
1. Användningsområden för barium
Barium är ett vanligt kemiskt grundämne. Det är en silvervit metall som förekommer i form av olika mineraler i naturen. Följande är några dagliga användningsområden för barium.
Bränning och luminescens: Barium är en mycket reaktiv metall som producerar en ljus låga när den kommer i kontakt med ammoniak eller syre. Detta gör att barium används flitigt inom industrier som fyrverkeritillverkning, facklor och fosfortillverkning.
Medicinsk industri: Bariumföreningar används också flitigt inom medicinindustrin. Bariummjöl (såsom bariumtabletter) används vid röntgenundersökningar av mag-tarmkanalen för att hjälpa läkare att observera matsmältningssystemets funktion. Bariumföreningar används också i vissa radioaktiva behandlingar, såsom radioaktivt jod för behandling av sköldkörtelsjukdomar.
Glas och keramik: Bariumföreningar används ofta vid tillverkning av glas och keramik på grund av deras goda smältpunkt och korrosionsbeständighet. Bariumföreningar kan förbättra hårdheten och hållfastheten hos keramik och kan ge vissa speciella egenskaper hos keramik, såsom elektrisk isolering och högt brytningsindex.
Metalllegeringar: Barium kan bilda legeringar med andra metallelement, och dessa legeringar har några unika egenskaper. Till exempel kan bariumlegeringar öka smältpunkten för aluminium- och magnesiumlegeringar, vilket gör dem lättare att bearbeta och gjuta. Dessutom används bariumlegeringar med magnetiska egenskaper också för att tillverka batteriplattor och magnetiska material.
Barium är ett kemiskt grundämne med den kemiska symbolen Ba och atomnummer 56. Barium är en alkalisk jordartsmetall som ingår i grupp 6 i det periodiska systemet, huvudgruppen av grundämnen.
2. Fysikaliska egenskaper hos barium
Barium (Ba)är ett jordalkalimetallelement. 1. Utseende: Barium är en mjuk, silvervit metall med en distinkt metallisk glans när den skärs.
2. Densitet: Barium har en relativt hög densitet på cirka 3,5 g/cm³. Det är en av de tätaste metallerna på jorden.
3. Smält- och kokpunkter: Smältpunkten för barium är cirka 727 °C och kokpunkten är cirka 1897 °C.
4. Hårdhet: Barium är en relativt mjuk metall med en Mohs-hårdhet på cirka 1,25 vid 20 grader Celsius.
5. Ledningsförmåga: Barium är en god ledare av elektricitet med hög elektrisk ledningsförmåga.
6. Duktilitet: Även om barium är en mjuk metall har den en viss grad av duktilitet och kan bearbetas till tunna ark eller trådar.
7. Kemisk aktivitet: Barium reagerar inte starkt med de flesta icke-metaller och många metaller vid rumstemperatur, men det bildar oxider vid höga temperaturer och i luft. Det kan bilda föreningar med många icke-metalliska element, såsom oxider, sulfider etc.
8. Existensformer: Mineraler som innehåller barium i jordskorpan, såsom baryt (bariumsulfat) etc. Barium kan också förekomma i form av hydrater, oxider, karbonater etc. i naturen.
9. Radioaktivitet: Barium har en mängd olika radioaktiva isotoper, bland vilka barium-133 är en vanlig radioaktiv isotop som används inom medicinsk avbildning och nuklearmedicin.
10. Användningsområden: Bariumföreningar används ofta inom industrin, såsom glas, gummi, katalysatorer inom kemisk industri, elektronrör etc. Dess sulfat används ofta som kontrastmedel vid medicinska undersökningar. Barium är ett viktigt metalliskt element, och dess egenskaper gör det allmänt använt inom många områden.
3. Bariums kemiska egenskaper
Metalliska egenskaper: Barium är ett metalliskt fast ämne med ett silvervitt utseende och god elektrisk ledningsförmåga.
Densitet och smältpunkt: Barium är ett relativt tätt grundämne med en densitet på 3,51 g/cm3. Barium har en låg smältpunkt på cirka 727 grader Celsius (1341 grader Fahrenheit).
Reaktivitet: Barium reagerar snabbt med de flesta icke-metalliska element, särskilt med halogener (såsom klor och brom), vilket producerar motsvarande bariumföreningar. Till exempel reagerar barium med klor för att producera bariumklorid.
Oxiderbarhet: Barium kan oxideras för att bilda bariumoxid. Bariumoxid används ofta inom industrier som metallsmältning och glastillverkning. Hög aktivitet: Barium har hög kemisk aktivitet och reagerar lätt med vatten för att frigöra väte och generera bariumhydroxid.
4. Bariums biologiska egenskaper
Rollen och de biologiska egenskaperna hosbariumi organismer är inte helt klarlagda, men det är känt att barium har viss toxicitet för organismer.
Intagsväg: Människor får huvudsakligen i sig barium genom mat och dricksvatten. Vissa livsmedel kan innehålla spårmängder av barium, såsom spannmål, kött och mejeriprodukter. Dessutom innehåller grundvatten ibland högre koncentrationer av barium.
Biologisk absorption och metabolism: Barium kan absorberas av organismer och distribueras i kroppen via blodcirkulationen. Barium ackumuleras huvudsakligen i njurar och ben, särskilt i högre koncentrationer i ben.
Biologisk funktion: Barium har ännu inte visat sig ha några väsentliga fysiologiska funktioner i organismer. Därför är bariums biologiska funktion fortfarande kontroversiell.
5. Bariums biologiska egenskaper
Toxicitet: Höga koncentrationer av bariumjoner eller bariumföreningar är giftiga för människokroppen. Överdrivet intag av barium kan orsaka akuta förgiftningssymtom, inklusive kräkningar, diarré, muskelsvaghet, arytmi etc. Allvarlig förgiftning kan orsaka skador på nervsystemet, njurskador och hjärtproblem.
Benansamling: Barium kan ansamlas i benen i människokroppen, särskilt hos äldre. Långvarig exponering för höga koncentrationer av barium kan orsaka bensjukdomar som osteoporos.
Kardiovaskulära effekter: Barium, liksom natrium, kan störa jonbalansen och den elektriska aktiviteten, vilket påverkar hjärtfunktionen. Överdrivet intag av barium kan orsaka onormala hjärtrytmer och öka risken för hjärtattacker.
Cancerframkallande egenskaper: Även om det fortfarande råder kontroverser kring bariums cancerframkallande egenskaper, har vissa studier visat att långvarig exponering för höga koncentrationer av barium kan öka risken för vissa cancerformer, såsom magcancer och matstrupscancer. På grund av bariums toxicitet och potentiella fara bör man vara noga med att undvika överdrivet intag eller långvarig exponering för höga koncentrationer av barium. Bariumkoncentrationer i dricksvatten och livsmedel bör övervakas och kontrolleras för att skydda människors hälsa. Om du misstänker förgiftning eller har relaterade symtom, kontakta omedelbart läkare.
6. Barium i naturen
Bariummineraler: Barium kan förekomma i jordskorpan i form av mineraler. Några vanliga bariummineraler inkluderar baryt och witherit. Dessa malmer förekommer ofta tillsammans med andra mineraler, såsom bly, zink och silver.
Löst i grundvatten och bergarter: Barium kan förekomma i grundvatten och bergarter i löst tillstånd. Grundvatten innehåller spårmängder av löst barium, och dess koncentration beror på de geologiska förhållandena och vattendragets kemiska egenskaper. Bariumsalter: Barium kan bilda olika salter, såsom bariumklorid, bariumnitrat och bariumkarbonat. Dessa föreningar kan förekomma i naturen som naturliga mineraler.
Innehåll i jord:Bariumkan förekomma i jord i olika former, varav vissa kommer från upplösning av naturliga mineralpartiklar eller bergarter. Bariumhalten i jord är vanligtvis låg, men det kan finnas höga koncentrationer av barium i vissa specifika områden.
Det bör noteras att formen och innehållet av barium kan variera i olika geologiska miljöer och regioner, så specifika geografiska och geologiska förhållanden måste beaktas när man diskuterar barium.
7. Bariumbrytning och produktion
Utvinnings- och beredningsprocessen för barium inkluderar vanligtvis följande steg:
1. Brytning av bariummalm: Det viktigaste mineralet i bariummalm är baryt, även känt som bariumsulfat. Det finns vanligtvis i jordskorpan och är vitt spridd i bergarter och mineralfyndigheter på jorden. Brytning innebär vanligtvis processer som sprängning, brytning, krossning och gradering av malm för att erhålla malmer som innehåller bariumsulfat.
2. Beredning av koncentrat: Utvinning av barium från bariummalm kräver koncentratbehandling av malmen. Koncentratberedning inkluderar vanligtvis manuell selektering och flotationssteg för att avlägsna föroreningar och erhålla malm som innehåller mer än 96 % bariumsulfat.
3. Framställning av bariumsulfat: Koncentratet genomgår steg som borttagning av järn och kisel för att slutligen erhålla bariumsulfat (BaSO4).
4. Framställning av bariumsulfid: För att framställa barium från bariumsulfat måste bariumsulfat omvandlas till bariumsulfid, även känd som svart aska. Bariumsulfatmalmspulver med en partikelstorlek på mindre än 20 mesh blandas vanligtvis med kol- eller petroleumkokspulver i ett viktförhållande av 4:1. Blandningen rostas vid 1100 ℃ i en efterklangsugn, och bariumsulfatet reduceras till bariumsulfid.
5. Upplösning av bariumsulfid: Bariumsulfidlösningen av bariumsulfat kan erhållas genom urlakning med varmt vatten.
6. Framställning av bariumoxid: För att omvandla bariumsulfid till bariumoxid tillsätts vanligtvis natriumkarbonat eller koldioxid till bariumsulfidlösningen. Efter blandning av bariumkarbonat och kolpulver kan kalcinering vid över 800 ℃ producera bariumoxid.
7. Kylning och bearbetning: Det bör noteras att bariumoxid oxideras för att bilda bariumperoxid vid 500-700 ℃, och bariumperoxid kan sönderdelas för att bilda bariumoxid vid 700-800 ℃. För att undvika produktion av bariumperoxid måste den kalcinerade produkten kylas eller släckas under skydd av inert gas.
Ovanstående är den allmänna brytnings- och beredningsprocessen för bariumelementet. Dessa processer kan variera beroende på industriell process och utrustning, men de övergripande principerna förblir desamma. Barium är en viktig industrimetall som används i en mängd olika tillämpningar, inklusive kemisk industri, medicin, elektronik och andra områden.
8. Vanliga detektionsmetoder för bariumelementet
Bariumär ett vanligt förekommande grundämne som ofta används i olika industriella och vetenskapliga tillämpningar. Inom analytisk kemi inkluderar metoder för att detektera barium vanligtvis kvalitativ analys och kvantitativ analys. Följande är en detaljerad introduktion till de vanligt förekommande detektionsmetoderna för bariumgrundämnet:
1. Flamatomabsorptionsspektrometri (FAAS): Detta är en vanligt förekommande kvantitativ analysmetod som är lämplig för prover med högre koncentrationer. Provlösningen sprayas in i lågan och bariumatomerna absorberar ljus med en specifik våglängd. Intensiteten hos det absorberade ljuset mäts och är proportionell mot bariumkoncentrationen.
2. Flamatomemissionsspektrometri (FAES): Denna metod detekterar barium genom att spraya provlösningen in i lågan, vilket exciterar bariumatomerna så att de avger ljus med en specifik våglängd. Jämfört med FAAS används FAES generellt för att detektera lägre koncentrationer av barium.
3. Atomfluorescensspektrometri (AAS): Denna metod liknar FAAS, men använder en fluorescensspektrometer för att detektera närvaron av barium. Den kan användas för att mäta spårmängder av barium.
4. Jonkromatografi: Denna metod är lämplig för analys av barium i vattenprover. Bariumjoner separeras och detekteras med jonkromatografi. Den kan användas för att mäta koncentrationen av barium i vattenprover.
5. Röntgenfluorescensspektrometri (XRF): Detta är en icke-destruktiv analysmetod lämplig för detektion av barium i fasta prover. Efter att provet exciterats med röntgenstrålar avger bariumatomerna specifik fluorescens, och bariumhalten bestäms genom att mäta fluorescensintensiteten.
6. Masspektrometri: Masspektrometri kan användas för att bestämma den isotopiska sammansättningen av barium och bestämma bariumhalten. Denna metod används vanligtvis för högkänslighetsanalys och kan detektera mycket låga koncentrationer av barium. Ovan följer några vanliga metoder för att detektera barium. Vilken specifik metod man ska välja beror på provets natur, bariumkoncentrationsintervallet och analysens syfte. Om du behöver ytterligare information eller har andra frågor är du välkommen att kontakta mig. Dessa metoder används ofta i laboratorie- och industriella tillämpningar för att noggrant och tillförlitligt mäta och detektera närvaron och koncentrationen av barium. Vilken specifik metod man ska använda beror på vilken typ av prov som behöver mätas, bariumhaltsintervallet och analysens specifika syfte.
Publiceringstid: 9 december 2024