BARIUMHYDROXID (BA (OH) 2): EGENSKABER, RISICI OG ANVENDELSER - KEMI - 2025

Den bariumhydroxid er en kemisk forbindelse med formlen Ba (OH) ₂ (H ₂ O) _x. Det er en stærk base og kan være i vandfri, monohydrat eller octohydratform. Monohydratformen, også kaldet baritvand, er den mest almindelige og kommercielt anvendte. Strukturen af ​​de vandfri og monohydratforbindelser er vist i figur 1.

Bariumhydroxid kan fremstilles ved at opløse bariumoxid (BaO) i vand: BaO + 9H ₂ O → Ba (OH) ₂ · 8H ₂ O. Det krystalliserer som octahydrat, som bliver monohydratet ved opvarmning i luft. Ved 100 ° C under vakuum producerer monohydratet BaO og vand.

Figur 1: struktur af vandfrit bariumhydroxid (venstre) og monohydrat (højre)

Monohydratet vedtager en lagdelt struktur (figur 2). Ba ²⁺ -centrene vedtager en oktaedral geometri. Hvert Ba2 ⁺ -center er bundet af to vandligander og seks hydroxidligander, som er henholdsvis dobbelt og tredobbelt broen til nabobygda Ba2 ⁺ -centre.

I octahydratet er de individuelle Ba2 ⁺ -centre igen otte koordinater, men deler ikke ligander (Barium Hydroxide, SF).

Figur 2: krystalstruktur af bariumhydroxid.

Bariumhydroxidegenskaber

Bariumhydroxid er hvide eller gennemsigtige oktaedriske krystaller. Manglende lugt og med en kaustisk smag (National Center for Biotechnology Information., 2017). Dets udseende er vist i figur 3 (IndiaMART InterMESH Ltd., SF).

Figur 3: bariumhydroxids udseende.

Den vandfri form har en molekylvægt på 171,34 g / mol, en densitet på 2,18 g / ml, et smeltepunkt på 407 ° C og et kogepunkt på 780 ° C (Royal Society of Chemistry, 2015).

Monohydratformen har en molekylvægt på 189,355 g / mol, en densitet på 3,743 g / ml og et smeltepunkt på 300 ° C (Royal Society of Chemistry, 2015).

Octohydratformen har en molekylvægt på 315,46 g / mol, en densitet på 2,18 g / ml og et smeltepunkt på 78 ° C (Royal Society of Chemistry, 2015).

Forbindelsen er let opløselig i vand og uopløselig i acetone. Det er en stærk base med en pKa på henholdsvis 0,15 og 0,64 for det første og det andet OH ^-.

Bariumhydroxid reagerer på lignende måde som natriumhydroxid (NaOH), men er mindre opløselig i vand. Det neutraliserer syrer eksotermisk til dannelse af salte plus vand. Det kan reagere med aluminium og zink for at danne metaloxider eller hydroxider og generere brintgas.

Det kan initiere polymerisationsreaktioner i polymeriserbare organiske forbindelser, især epoxider.

Det kan frembringe brandfarlige og / eller giftige gasser med ammoniumsalte, nitrider, halogenerede organiske forbindelser, forskellige metaller, peroxider og hydroperoxider. Blandinger med kloreret tandkød eksploderer, når de opvarmes eller knuses (BARIUM HYDROXIDE MONOHYDRATE, 2016).

Bariumhydroxid nedbrydes til bariumoxid, når det opvarmes til 800 ° C. Reaktion med kuldioxid producerer bariumcarbonat. Dets stærkt alkaliske vandige opløsning gennemgår neutraliseringsreaktioner med syrer. Således danner det henholdsvis bariumsulfat og bariumphosphat med svovlsyre og fosforsyre.

H ₂ SO ₄ + Ba (OH) ₂ BaSO ₄ + 2H ₂ O

Reaktion med hydrogensulfid producerer bariumsulfid. Udfældning af mange uopløselige eller mindre opløselige bariumsalte kan være resultatet af en dobbelt erstatningsreaktion, når en vandig opløsning af bariumhydroxid blandes med mange opløsninger af andre metallsalte.

Blanding af fast hydratiseret bariumhydroxid med fast ammoniumchlorid i et bægerglas giver en endoterm reaktion til frembringelse af en væske med udviklingen af ​​ammoniak. Temperaturen falder drastisk til ca. -20 ºC (Royal Society of Chemistry, 2017).

Ba (OH) ₂ (s) + 2NH ₄ Cl (s) → BaCh ₂ (aq) + 2NH ₃ (g) + H ₂ O

Figur 4: endotermisk reaktion mellem bariumhydroxid og ammoniumchlorid.

Ba (OH) 2 reagerer med kuldioxid for at producere bariumcarbonat. Dette udtrykkes ved følgende kemiske reaktion:

Ba (OH) 2 + CO2 → BaCO3 + H2O.

Reaktivitet og farer

Bariumhydroxid klassificeres som en stabil, ikke-brændbar forbindelse, der reagerer hurtigt og eksotermisk med syrer og er uforenelig med kuldioxid og fugt. Forbindelsen er giftig og som en stærk base er ætsende.

Indånding, indtagelse eller hudkontakt med materiale kan forårsage alvorlig personskade eller død. Kontakt med det smeltede stof kan forårsage alvorlige forbrændinger på hud og øjne.

Kontakt med huden bør undgås. Effekten af ​​kontakt eller indånding kan blive forsinket. Brand kan producere irriterende, ætsende og / eller giftige gasser. Brandkontrol spildevand kan være ætsende og / eller giftigt og forårsage forurening.

Øjenkontakt

Hvis forbindelsen kommer i kontakt med øjnene, skal kontaktlinserne kontrolleres og fjernes. Øjnene skal straks skylles med rigeligt vand i mindst 15 minutter med koldt vand.

Hudkontakt

I tilfælde af hudkontakt skal det berørte område skylles øjeblikkeligt i mindst 15 minutter med rigeligt vand eller en svag syre, såsom eddike, mens kontamineret tøj og sko fjernes. Dæk irriteret hud med et blødgørende middel.

Vask tøj og sko før genbrug. Hvis kontakten er alvorlig, vaskes med en desinfektionssæbe og dæk den forurenede hud med en antibakteriel creme.

Indånding

I tilfælde af indånding skal offeret flyttes til et køligt sted. Hvis man ikke trækker vejret, gives kunstig åndedræt. Hvis vejrtrækning er vanskelig, skal du give ilt.

Indtagelse

Hvis forbindelsen indtages, skal opkast ikke induceres. Løsn stramt tøj såsom en skjortekrage, bælte eller slips.

I alle tilfælde skal man få øjeblikkelig lægehjælp (Sikkerhedsdatablad Bariumhydroxidmonohydrat, 2013).

Applikationer

1- Industri

Industrielt bruges bariumhydroxid som en forløber for andre bariumforbindelser. Monohydrat bruges til at dehydrere og fjerne sulfat fra forskellige produkter. Denne anvendelse udnytter den meget lave opløselighed af bariumsulfat. Denne industrielle applikation gælder også til laboratoriebrug.

Bariumhydroxid bruges som et additiv i termoplastmaterialer (såsom phenolharpikser), ridser og PVC-stabilisatorer for at forbedre plastikegenskaber. Dette materiale bruges som et generelt tilsætningsstof til smøremidler og fedt.

Andre industrielle anvendelser af bariumhydroxid inkluderer sukkerfremstilling, fremstilling af sæber, fedtfordampning, silicatsmeltning og kemisk syntese af andre bariumforbindelser og organiske forbindelser (BARIUM HYDROXIDE, SF).

2- Laboratorium

Bariumhydroxid anvendes i analytisk kemi til titrering af svage syrer, især organiske syrer. Dens klare vandige opløsning garanteres at være carbonatfri i modsætning til natriumhydroxid og kaliumhydroxid, da bariumcarbonat er uopløselig i vand.

Dette muliggør anvendelse af indikatorer, såsom phenolphthalein eller thymolphthalein (med alkaliske farveændringer) uden risikoen for titreringsfejl forårsaget af tilstedeværelsen af ​​carbonationer, som er meget mindre basale (Mendham, Denney, Barnes, & Thomas, 2000).

Bariumhydroxid bruges lejlighedsvis i organisk syntese som en stærk base, for eksempel til hydrolyse af estere og nitriler:

Bariumhydroxid bruges også til dekarboxylering af aminosyrer, der frigiver bariumcarbonat i processen.

Det bruges også til fremstilling af cyclopentanon, diacetonalkohol og gamma-lacton D-Gulonic.

3 - Katalysator i Wittig-Horner-reaktionen

Wittig-Horner-reaktionen, også kendt som Horner-Wadsworth-Emmons-reaktionen (eller HWE-reaktion) er en kemisk reaktion, der anvendes i organisk kemi til at stabilisere carbanioner af phosphonater med aldehyder (eller ketoner) til at producere overvejende E-alkener (trans).

Wittig-Horner sonkemisk reaktion katalyseres af aktiveret bariumhydroxid og udføres under fast-væske-grænsefladeforhold.

Den sonkemiske proces finder sted ved stuetemperatur og med en lavere katalysatorvægt og reaktionstid end den termiske proces. Under disse betingelser opnås udbytter svarende til udbyttet ved den termiske proces.

I arbejdet med (JV Sinisterra, 1987) analyseres påvirkningen på ydeevnen af ​​lydbehandlingstiden, vægten af ​​katalysatoren og opløsningsmidlet. Der skal tilsættes små mængder vand for at reaktionen skal finde sted.

Arten af ​​det aktive sted for katalysatoren, der virker i processen, analyseres. Der foreslås en ETC-mekanisme til den sonokemiske proces.

4 - Andre anvendelser

Bariumhydroxid har andre anvendelser. Det bruges til en række formål, såsom:

• Fremstilling af alkali.
• Bygningsglas.
• Vulkanisering af syntetisk gummi.
• Korrosionsinhibitorer.
• Som borevæsker, pesticider og smøremidler.
• Til kedelmiddel.
• For at forfine vegetabilske og animalske olier.
• Til freskomaleri.
• I blødgøring af vand.
• Som ingrediens i homøopatiske midler.
• For at rense syreudslip.
• Det bruges også i sukkerindustrien til fremstilling af sukkerroer.
• Byggematerialer.
• Elektriske og elektroniske produkter.
• Gulvbelægning.

Referencer

1. BARIUM HYDROXIDE MONOHYDRATE. (2016). Gendannet fra kamokemikalier: cameochemicals.noaa.gov.
2. Bariumhydroxid. (SF). Gendannes fra chemistrylearner: chemistrylearner.com.
3. BARIUMHYDROXIDE. (SF). Gendannes fra chemicalland21: chemicalland21.com.
4. IndiaMART InterMESH Ltd.. (SF). Bariumhydroxid. Gendannes fra indiamart: dir.indiamart.com.
5. V. Sinisterra, AF (1987). Ba (OH) 2 som katalysator i organiske reaktioner. 17. Interfacial fast-væske-Wittig-Horner-reaktion under sonokemiske forhold. Journal of Organic Chemistry 52 (17), 3875-3879. researchgate.net.
6. Sikkerhedsdatablad Bariumhydroxidmonohydrat. (2013, 21. maj). Hentet fra sciencelab: sciencelab.com/msds.
7. Mendham, J., Denney, RC, Barnes, JD, & Thomas, MJ (2000). Vogels kvantitative kemiske analyse (6. udg.). New York: Prentice Hall.
8. National Center for Biotechnology Information. (2017, 28. marts). PubChem Compound Database; CID = 16211219. Gendannet fra PubChem: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
9. Royal Society of Chemistry. (2015). Bariumhydroxid. Gendannes fra chemspider: chemspider.com.
10. Royal Society of Chemistry. (2015). Bariumhydroxidhydrat (1: 2: 1). Gendannes fra chemspider: chemspider.com.
11. Royal Society of Chemistry. (2015). Dihydroxybariumhydrat (1: 1). Gendannes fra chemspider: chemspider.com.
12. Royal Society of Chemistry. (2017). Endotermiske faste-faste reaktioner. Gendannes fra: lære-kemi: rsc.org.