Í töfraheimi efnafræðinnar,baríumhefur alltaf vakið athygli vísindamanna með einstökum sjarma sínum og víðtækri notkun. Þó að þetta silfurhvíta málmþáttur sé ekki eins glæsilegur og gull eða silfur, þá gegnir hann ómissandi hlutverki á mörgum sviðum. Frá nákvæmnistækjum í vísindarannsóknarstofum til lykilhráefna í iðnaðarframleiðslu og greiningarhvarfefna á læknisfræðilegu sviði, hefur baríum skrifað goðsögnina í efnafræði með einstökum eiginleikum sínum og virkni.
Strax árið 1602 ristaði Cassio Lauro, skósmiður í ítölsku borginni Porra, barít sem innihélt baríumsúlfat með eldfimum efnum í tilraun og varð undrandi að uppgötva að það gat glóað í myrkri. Þessi uppgötvun vakti mikinn áhuga fræðimanna á þeim tíma og steinninn fékk nafnið Porra-steinn og varð rannsóknarefni evrópskra efnafræðinga.
Það var hins vegar sænski efnafræðingurinn Scheele sem staðfesti með sanni að baríum væri nýtt frumefni. Hann uppgötvaði baríumoxíð árið 1774 og kallaði það „Baryta“ (þung jarðvegur). Hann rannsakaði þetta efni ítarlega og taldi að það væri samsett úr nýrri jarðvegi (oxíði) í bland við brennisteinssýru. Tveimur árum síðar tókst honum að hita nítratið úr þessum nýja jarðvegi og fá hreint oxíð.
Þótt Scheele hafi uppgötvað baríumoxíð, var það ekki fyrr en árið 1808 að breski efnafræðingurinn Davy tókst að framleiða baríummálm með rafgreiningu á raflausn úr baríti. Þessi uppgötvun markaði opinbera staðfestingu á baríum sem málmþátti og opnaði einnig brautina fyrir notkun baríums á ýmsum sviðum.
Síðan þá hefur mannkynið stöðugt dýpkað skilning sinn á baríum. Vísindamenn hafa kannað leyndardóma náttúrunnar og stuðlað að framförum vísinda og tækni með því að rannsaka eiginleika og hegðun baríums. Notkun baríums í vísindarannsóknum, iðnaði og læknisfræði hefur einnig orðið sífellt umfangsmeiri, sem færir mannlegu lífi þægindi og huggun. Heillandi baríums liggur ekki aðeins í hagnýtingu þess, heldur einnig í vísindalegum leyndardómum sem liggja að baki því. Vísindamenn hafa stöðugt kannað leyndardóma náttúrunnar og stuðlað að framförum vísinda og tækni með því að rannsaka eiginleika og hegðun baríums. Á sama tíma gegnir baríum einnig hljóðlega hlutverki í daglegu lífi okkar, færir okkur þægindi og huggun.
Við skulum leggja upp í þessa töfrandi ferð til að kanna baríum, afhjúpa dularfulla hulu þess og njóta einstaks sjarma þess. Í eftirfarandi grein munum við kynna ítarlega eiginleika og notkun baríums, sem og mikilvægt hlutverk þess í vísindarannsóknum, iðnaði og læknisfræði. Ég tel að með því að lesa þessa grein munt þú öðlast dýpri skilning og þekkingu á baríum.
1. Notkunarsvið baríums
Baríum er algengt frumefni. Það er silfurhvítur málmur sem finnst í formi ýmissa steinefna í náttúrunni. Eftirfarandi eru nokkrar af daglegum notkunum baríums.
Brennsla og ljómi: Baríum er mjög hvarfgjarn málmur sem myndar bjartan loga þegar hann kemst í snertingu við ammóníak eða súrefni. Þetta gerir baríum mikið notað í iðnaði eins og flugeldaframleiðslu, blysframleiðslu og fosfórframleiðslu.
Læknisfræði: Baríumsambönd eru einnig mikið notuð í læknisfræði. Baríummáltíðir (eins og baríumtöflur) eru notaðar í röntgenmyndum af meltingarvegi til að hjálpa læknum að fylgjast með starfsemi meltingarkerfisins. Baríumsambönd eru einnig notuð í sumum geislavirkum meðferðum, svo sem geislavirku joði til meðferðar á skjaldkirtilssjúkdómum.
Gler og keramik: Baríumsambönd eru oft notuð í framleiðslu á gleri og keramik vegna góðs bræðslumarks og tæringarþols. Baríumsambönd geta aukið hörku og styrk keramiks og geta veitt keramik sérstaka eiginleika, svo sem rafmagnseinangrun og háan ljósbrotsstuðul.
Málmblöndur: Baríum getur myndað málmblöndur með öðrum málmþáttum og þessar málmblöndur hafa einstaka eiginleika. Til dæmis geta baríummálmblöndur aukið bræðslumark ál- og magnesíummálmblanda, sem gerir þær auðveldari í vinnslu og steypu. Að auki eru baríummálmblöndur með segulmagnaðir eiginleika einnig notaðar til að búa til rafhlöðuplötur og segulmagnað efni.
Baríum er frumefni með efnatáknið Ba og sætistölu 56. Baríum er jarðalkalímálmur sem er í flokki 6 í lotukerfinu, aðalflokks frumefna.
2. Eðlisfræðilegir eiginleikar baríums
Baríum (Ba)er jarðalkalímálmur. 1. Útlit: Baríum er mjúkur, silfurhvítur málmur með greinilegum málmgljáa þegar hann er skorinn.
2. Þéttleiki: Baríum hefur tiltölulega háa eðlisþyngd, um 3,5 g/cm³. Það er einn af þéttustu málmum jarðar.
3. Bræðslu- og suðumark: Bræðslumark baríums er um 727°C og suðumarkið er um 1897°C.
4. Hörku: Baríum er tiltölulega mjúkur málmur með Mohs hörku upp á um 1,25 við 20 gráður á Celsíus.
5. Leiðni: Baríum er góður rafmagnsleiðari með mikla rafleiðni.
6. Sveigjanleiki: Þótt baríum sé mjúkur málmur hefur það ákveðið sveigjanleikastig og hægt er að vinna úr því þunnar plötur eða víra.
7. Efnafræðileg virkni: Baríum hvarfast ekki harkalega við flest ómálma og marga málma við stofuhita, en það myndar oxíð við hátt hitastig og í lofti. Það getur myndað efnasambönd með mörgum ómálmalegum frumefnum, svo sem oxíðum, súlfíðum o.s.frv.
8. Tilvistarform: Steinefni sem innihalda baríum í jarðskorpunni, svo sem barít (baríumsúlfat) o.s.frv. Baríum getur einnig komið fyrir í formi hýdrata, oxíða, karbónata o.s.frv. í náttúrunni.
9. Geislavirkni: Baríum hefur fjölbreytt úrval geislavirkra samsæta, þar á meðal er baríum-133 algeng geislavirk samsæta sem notuð er í læknisfræðilegri myndgreiningu og kjarnorkulækningatækni.
10. Notkun: Baríumsambönd eru mikið notuð í iðnaði, svo sem gleri, gúmmíi, hvata í efnaiðnaði, rafeindarörum o.s.frv. Súlfat þess er oft notað sem andstæðuefni í læknisfræðilegum rannsóknum. Baríum er mikilvægt málmþáttur og eiginleikar þess gera það að verkum að það er mikið notað á mörgum sviðum.
3. Efnafræðilegir eiginleikar baríums
Málmeiginleikar: Baríum er fast málmefni með silfurhvítu útliti og góðri rafleiðni.
Þéttleiki og bræðslumark: Baríum er tiltölulega þétt frumefni með eðlisþyngd upp á 3,51 g/cm3. Baríum hefur lágt bræðslumark upp á um 727 gráður á Celsíus (1341 gráður á Fahrenheit).
Hvarfgirni: Baríum hvarfast hratt við flest málmlaus frumefni, sérstaklega við halógena (eins og klór og bróm), og myndar samsvarandi baríumsambönd. Til dæmis hvarfast baríum við klór og myndar baríumklóríð.
Oxunarhæfni: Baríum er hægt að oxa til að mynda baríumoxíð. Baríumoxíð er mikið notað í iðnaði eins og málmbræðslu og glerframleiðslu. Mikil virkni: Baríum hefur mikla efnafræðilega virkni og hvarfast auðveldlega við vatn til að losa vetni og mynda baríumhýdroxíð.
4. Líffræðilegir eiginleikar baríums
Hlutverk og líffræðilegir eiginleikarbaríumí lífverum er ekki að fullu skilið, en það er vitað að baríum hefur ákveðna eituráhrif á lífverur.
Inntökuleið: Fólk innbyrðir aðallega baríum í gegnum mat og drykkjarvatn. Sum matvæli geta innihaldið snefilmagn af baríum, svo sem korn, kjöt og mjólkurvörur. Að auki inniheldur grunnvatn stundum hærri styrk af baríum.
Líffræðileg frásog og efnaskipti: Baríum getur frásogast af lífverum og dreift sér um líkamann í gegnum blóðrásina. Baríum safnast aðallega fyrir í nýrum og beinum, sérstaklega í hærri styrk í beinum.
Líffræðileg virkni: Baríum hefur ekki enn verið sýnt fram á nein nauðsynleg lífeðlisfræðileg hlutverk í lífverum. Þess vegna er líffræðileg virkni baríums enn umdeild.
5. Líffræðilegir eiginleikar baríums
Eituráhrif: Hár styrkur baríumjóna eða baríumsambanda er eitrað fyrir mannslíkamann. Of mikil neysla baríums getur valdið bráðum eitrunareinkennum, þar á meðal uppköstum, niðurgangi, vöðvaslappleika, hjartsláttartruflunum o.s.frv. Alvarleg eitrun getur valdið skaða á taugakerfi, nýrnaskaða og hjartavandamálum.
Beinuppsöfnun: Baríum getur safnast fyrir í beinum mannslíkamans, sérstaklega hjá öldruðum. Langtíma útsetning fyrir miklum styrk baríums getur valdið beinsjúkdómum eins og beinþynningu.
Áhrif á hjarta- og æðakerfi: Baríum, líkt og natríum, getur truflað jónajafnvægi og rafvirkni og haft áhrif á hjartastarfsemi. Of mikil neysla baríums getur valdið óeðlilegum hjartslætti og aukið hættuna á hjartaáföllum.
Krabbameinsvaldandi áhrif: Þótt enn séu deilur um krabbameinsvaldandi áhrif baríums, hafa sumar rannsóknir sýnt að langtímaáhrif baríums í miklum styrk geta aukið hættuna á ákveðnum krabbameinum, svo sem magakrabbameini og vélinda. Vegna eituráhrifa og hugsanlegrar hættu af völdum baríums ættu menn að gæta þess að forðast óhóflega neyslu eða langtímaáhrif baríums í miklum styrk. Fylgjast skal með og stjórna baríumþéttni í drykkjarvatni og matvælum til að vernda heilsu manna. Ef grunur leikur á eitrun eða ef þú ert með skyld einkenni skaltu leita tafarlaust til læknis.
6. Baríum í náttúrunni
Baríum steinefni: Baríum getur fundist í jarðskorpunni í formi steinefna. Algeng baríum steinefni eru meðal annars barít og viterít. Þessi málmgrýti finnast oft með öðrum steinefnum, svo sem blýi, sinki og silfri.
Uppleyst í grunnvatni og bergi: Baríum getur fundist í grunnvatni og bergi í uppleystu ástandi. Grunnvatn inniheldur snefilmagn af uppleystu baríumi og styrkur þess fer eftir jarðfræðilegum aðstæðum og efnafræðilegum eiginleikum vatnshlotsins. Baríumsölt: Baríum getur myndað mismunandi sölt, svo sem baríumklóríð, baríumnítrat og baríumkarbónat. Þessi efnasambönd geta fundist í náttúrunni sem náttúruleg steinefni.
Innihald í jarðvegi:Baríumgetur verið til staðar í jarðvegi í mismunandi myndum, sumar hverjar koma frá upplausn náttúrulegra steinefna eða bergtegunda. Baríuminnihald í jarðvegi er venjulega lágt, en það getur verið mikill styrkur baríums á ákveðnum svæðum.
Það skal tekið fram að form og innihald baríums getur verið mismunandi eftir jarðfræðilegum umhverfum og svæðum, þannig að taka þarf tillit til landfræðilegra og jarðfræðilegra aðstæðna þegar rætt er um baríum.
7. Baríumnám og framleiðsla
Námuvinnsla og undirbúningur baríums felur venjulega í sér eftirfarandi skref:
1. Námuvinnsla baríummálmgrýtis: Helsta steinefnið í baríummálmgrýti er barít, einnig þekkt sem baríumsúlfat. Það finnst venjulega í jarðskorpunni og er víða dreift í bergi og steinefnanámum á jörðinni. Námuvinnsla felur venjulega í sér ferli eins og sprengingu, námuvinnslu, mulning og flokkun málmgrýtis til að fá málmgrýti sem inniheldur baríumsúlfat.
2. Undirbúningur þykknis: Útdráttur baríums úr baríummálmgrýti krefst þykknismeðhöndlunar á málmgrýtinu. Undirbúningur þykknis felur venjulega í sér handvirka val og flotunarskref til að fjarlægja óhreinindi og fá málmgrýti sem inniheldur meira en 96% baríumsúlfat.
3. Undirbúningur baríumsúlfats: Þykknið er fjarlægt með skrefum eins og járni og kísili til að fá að lokum baríumsúlfat (BaSO4).
4. Undirbúningur baríumsúlfíðs: Til að búa til baríum úr baríumsúlfati þarf að breyta baríumsúlfati í baríumsúlfíð, einnig þekkt sem svarta ösku. Baríumsúlfatmalmgrýtisduft með agnastærð minni en 20 möskva er venjulega blandað saman við kol eða jarðolíukóksduft í þyngdarhlutfallinu 4:1. Blandan er ristuð við 1100 ℃ í eftirköstunarofni og baríumsúlfatið er afoxað í baríumsúlfíð.
5. Upplausn baríumsúlfíðs: Hægt er að fá baríumsúlfíðlausnina með útskolun í heitu vatni.
6. Undirbúningur baríumoxíðs: Til að breyta baríumsúlfíði í baríumoxíð er natríumkarbónati eða koltvísýringi venjulega bætt við baríumsúlfíðlausnina. Eftir að baríumkarbónati og kolefnisdufti hefur verið blandað saman getur baríumoxíð myndast við brennslu við yfir 800°C.
7. Kæling og vinnsla: Það skal tekið fram að baríumoxíð oxast til að mynda baríumperoxíð við 500-700°C, og baríumperoxíð getur brotnað niður til að mynda baríumoxíð við 700-800°C. Til að forðast myndun baríumperoxíðs þarf að kæla eða slökkva brenndu vöruna undir vernd óvirks gass.
Ofangreint er almennt ferli við námugröftur og undirbúning baríums. Þessi ferli geta verið mismunandi eftir iðnaðarferlum og búnaði, en meginreglurnar eru þær sömu. Baríum er mikilvægur iðnaðarmálmur sem notaður er í ýmsum tilgangi, þar á meðal í efnaiðnaði, læknisfræði, rafeindatækni og öðrum sviðum.
8. Algengar aðferðir til að greina baríum frumefni
Baríumer algengt frumefni sem er mikið notað í ýmsum iðnaðar- og vísindalegum tilgangi. Í greiningarefnafræði fela aðferðir til að greina baríum venjulega í sér eigindlega greiningu og megindlega greiningu. Eftirfarandi er ítarleg kynning á algengustu greiningaraðferðum fyrir baríum:
1. Loga-atómgleypnispektrófsgreining (FAAS): Þetta er algeng megindleg greiningaraðferð sem hentar fyrir sýni með hærri styrk. Sýnislausninni er úðað í logann og baríumatómin gleypa ljós af ákveðinni bylgjulengd. Styrkur frásogaðs ljóss er mældur og er í réttu hlutfalli við baríumstyrk.
2. Logaútgeislunargreining (FAES): Þessi aðferð greinir baríum með því að úða sýnislausninni í logann, sem örvar baríumatómin til að gefa frá sér ljós af ákveðinni bylgjulengd. Í samanburði við FAAS er FAES almennt notað til að greina lægri styrk baríums.
3. Frumeindaflúrljómunargreining (AAS): Þessi aðferð er svipuð FAAS en notar flúrljómunargreiningu til að greina baríum. Hana er hægt að nota til að mæla snefilmagn af baríum.
4. Jónaskiljun: Þessi aðferð hentar til greiningar á baríum í vatnssýnum. Baríumjónir eru aðskildar og greindar með jónaskiljun. Hana er hægt að nota til að mæla styrk baríums í vatnssýnum.
5. Röntgengeislunarflúrljómunargreining (XRF): Þetta er óskemmandi greiningaraðferð sem hentar til að greina baríum í föstum sýnum. Eftir að sýnið hefur verið örvað með röntgengeislum gefa baríumatómin frá sér ákveðna flúrljómun og baríuminnihaldið er ákvarðað með því að mæla flúrljómunarstyrkinn.
6. Massagreining: Massagreining er hægt að nota til að ákvarða samsætusamsetningu baríums og innihald þess. Þessi aðferð er venjulega notuð fyrir greiningar með mikilli næmni og getur greint mjög lágan styrk baríums. Hér að ofan eru nokkrar algengar aðferðir til að greina baríum. Val á aðferð fer eftir eðli sýnisins, styrkbili baríums og tilgangi greiningarinnar. Ef þú þarft frekari upplýsingar eða hefur aðrar spurningar, vinsamlegast láttu mig vita. Þessar aðferðir eru mikið notaðar í rannsóknarstofum og iðnaði til að mæla og greina nákvæmlega og áreiðanlega nærveru og styrk baríums. Aðferðin fer eftir gerð sýnisins sem þarf að mæla, bili baríuminnihalds og tilgangi greiningarinnar.
Birtingartími: 9. des. 2024