Co je síran barnatý? Jak získat síran barnatý?
Síran barnatý je anorganické látky s chemickým složením BaSO 4 . Je to bílý prášek, bez zápachu, nerozpustný ve vodě. Jeho bělost a opacita, stejně jako vysoká hustota určují hlavní oblasti použití.
Historie názvu
Baryum se vztahuje na kovy alkalických zemin. Ty jsou jmenovány tak, že podle D. I. Mendelejev, jejich sloučeniny tvoří nerozpustnou hmotu země a oxidy "mají zemitý vzhled". Barium se přirozeně vyskytuje ve formě baritanového minerálu, kterým je síran barnatý s různými nečistotami.
To bylo poprvé objeveno švédskými chemikami Scheele a Gan v 1774 jako součást takzvaného těžkého spar. Název minerálu (z řečtiny "Baris" - těžký) a potom samotný kov, když v roce 1808 byl izolován ve své čisté podobě Humphry Devi.
Fyzikální vlastnosti
Vzhledem k tomu, že BaSO 4 je sůl kyseliny sírové, její fyzikální vlastnosti jsou částečně určeny samotným kovem, který je měkký, chemicky aktivní a stříbřitě bílý. Přírodní barit je bezbarvý (někdy bílý) a průhledný. Chemicky čistý BaSO 4 má barvu od bílé až bledě žluté, je nehořlavý s bodem tání 1580 ° C.
Jaká je hmotnost síranu barnatého? Jeho molární hmotnost je 233,43 g / mol. Má neobvykle vysokou specifickou hmotnost - od 4,25 do 4,50 g / cm3. Vzhledem k nerozpustnosti ve vodě je vysoká hustota nezbytná jako plnivo pro kapaliny pro vrtání vody.
Chemické vlastnosti
BaSO 4 je jedna z nejméně rozpustných sloučenin ve vodě. Může být získán ze dvou vysoce solubilních solí. Vezměte vodný roztok síranu sodného - Na2S04. Jeho molekula ve vodě se disociuje na tři ionty: dva Na + a jeden SO4 2- .
Na 2SO 4 → 2Na + + SO 4 2- 
Vezměte také vodný roztok chloridu barnatého - BaCl 2 , jehož molekula se disociuje na tři ionty: jeden Ba 2+ a dva Cl - .
BaCl2 → Ba2 + + 2C1 -
Smíchejte vodný roztok síranu a směs obsahující chlorid. Síran bárnatý se vytváří jako výsledek kombinace dvou molekul jednoho iontu se stejnou velikostí a opačným znaménkem.
Ba 2+ + SO 4 2- → BaS04
Níže vidíte úplnou rovnici této reakce (tzv. Molekulární).
Na2S04 + BaCl2 → 2NaCl + BaSO 4 
Výsledkem je nerozpustná sraženina síranu barnatého.
Komoditní baryt
V praxi je surovinou pro získání obchodovatelného síranu barnatého, určeného k použití při vrtání kapalin pro vrtání ropných a plynových vrtů, zpravidla minerální baryt.
Termín "primární" baryt se týká obchodovatelných produktů, které zahrnují surovinu (získanou z dolů a lomů) a jednoduché obohacovací produkty metodami jako je praní, usazování, oddělování těžkých médií, flotace. Většina surového barytu vyžaduje, aby se dosáhlo minimální čistoty a hustoty. Minerál, který se používá jako plnivo, je rozdrcen a proset do stejnoměrné velikosti, takže alespoň 97% jeho částic má velikost až 75 mikronů a ne více než 30% je menší než 6 mikrometrů. Primární baryt by měl být také dostatečně hustý, aby jeho specifická hmotnost byla 4,2 g / cm 3 nebo vyšší, ale současně byla dostatečně měkká, aby nedošlo k poškození ložisek.
Příprava chemicky čistého produktu
Minerální baryt je často znečištěn různými nečistotami, především oxidy železa, které je barví v různých barvách. Zpracovává se karbotermickou metodou (topení pomocí koksu). Výsledkem je sulfid barnatý.
BaSO 4 + 4 C → BaS + 4 CO
Ten, na rozdíl od sulfátu, je rozpustný ve vodě a snadno reaguje s kyslíkem, halogeny a kyselinami.
BaS + H 2 SO 4 → BaSO 4 + H 2 S
Chcete-li získat vysoce čistý výrobek, použijte kyselina sírová. Síran barnatý, tvořený tímto procesem, se často nazývá blanfix, což ve francouzštině znamená "bílá pevná". Často se vyskytuje v spotřebních výrobcích, jako jsou barvy.
V laboratorních podmínkách je síran barnatý tvořen kombinací iontů barya a síranových iontů v roztoku (viz výše). Vzhledem k tomu, že sulfát je vzhledem k jeho nerozpustnosti nejméně toxickou sůl barya, někdy se zpracovávají odpady obsahující jeho jiné soli síranem sodným navázat všechny baryum, což je docela toxické.
Ze sulfátu na hydroxid a zpět
Historicky se baryt používá k výrobě hydroxidu bárnatého Ba (OH) 2 , který je požadován pro rafinace cukru. To je obecně velmi zajímavá a široce používaná směs v průmyslu. Je snadno rozpustný ve vodě, tvoří roztok známý jako barytová voda. Je výhodné použít pro vážení sulfátových iontů v různých směsích tvorbou nerozpustného BaS04.
Viděli jsme výše, že když se zahříváme v přítomnosti koksu ze sulfátu, je snadné získat ve vodě rozpustný sulfid barnatý - BaS. Ta, při styku s horkou vodou, tvoří hydroxid.
BaS + 2H20 - Ba (OH) 2 + H2S
Hydroxid barnatý a síran sodný, získané v roztoku, při smíchání poskytnou nerozpustnou sraženinu síranu barnatého a hydroxid sodný.
Ba (OH) 2 + Na2S04 = BaS04 + 2NaOH
Ukazuje se, že přírodní síran barnatý (baryt) se nejprve přemění na hydroxid barnatý průmyslovými metodami a poté slouží k získání stejného sulfátu při čištění různých solných systémů ze sulfátových iontů. Stejným způsobem se reakce provádí i při čištění iontů SO 4 - roztoku síranu měďnatého. Pokud vytvoříte směs hydroxidu barnatého a síranu měďnatého, výsledkem je hydroxid měďnatý a nerozpustný síran barnatý.
CuS04 + Ba (OH) 2 → Cu (OH) 2 + BaSO 4 ↓
I při reakci s kyselinou sírovou budou její síranové ionty zcela vázány báriem.
Použití v vrtném bahně
Asi 80% světové produkce síranu barnatého, čištěného a mletého barytu se spotřebuje jako součást vrtných kapalin při vytváření ropných a plynových vrtů. Přidáním tohoto roztoku se zvyšuje hustota kapaliny vstřikované do jímky s cílem lepší odolnosti vůči vysokému tlaku při vytváření a zabraňuje průrazům.
Když je studna vrtána, bit prochází jinou formací, z nichž každá má své vlastní vlastnosti. Čím větší je hloubka, tím větší je procento barytu v struktuře roztoku. Další výhodou je, že síran bárnatý je nemagnetickou látkou, takže nezasahuje do různých měření v jamce elektronickými zařízeními.
Malířský a papírenský průmysl
Většina syntetických BaSO 4 se používá jako součást bílého pigmentu pro barvy. Tak, blanc fixovaný ve směsi s oxidem titaničitým (TiO 2 ) je prodáván jako barva bílého oleje použitá v malování.
Kombinace BaSO 4 a ZnS (sulfidu zinečnatého) produkuje anorganický pigment nazývaný litopon. Používá se jako nátěr pro určité druhy fotografického papíru.
Nedávno se používá síran barnatý k odlehčení papíru určeného pro inkoustové tiskárny.
Použití v chemickém průmyslu a neželezné metalurgii
Při výrobě polypropylenu a polystyrenu BaSO 4 použitý jako plnivo v poměru až 70%. To má za následek zvýšení odolnosti plastů vůči kyselinám a zásadám a také jim dává opacitu.
Používá se také pro výrobu dalších sloučenin barya, zejména karbonátu, který se používá pro výrobu LED skla pro televizní a počítačové obrazovky (historicky v katodových trubicích).
Formy používané při lití kovu často povlékají barnatým síranem, aby se zabránilo přilnutí k roztavenému kovu. Toto se provádí při výrobě anodových měděných desek. Jsou odlévány do měděných forem potažených vrstvou síranu barnatého. Když tekutá měď vytvrdí ve formě hotové anodové desky, lze ji snadno vyjmout z formy.
Pyrotechnická zařízení
Vzhledem k tomu, že sloučeniny barytu při spalování vyzařují zelené světlo, soli této látky často používají pyrotechnické vzorce. Přestože jsou dusičnany a chlorečnany častější než síran, tento je široce používán jako součást pyrotechnických stroboskopů.
Radiokontrastní léky
Síran barnatý je radiopaktní činidlo, které se používá k diagnostice určitých zdravotních problémů. Vzhledem k tomu, že tyto látky jsou neprůhledné x paprsky (blokují je v důsledku jejich vysoké hustoty), pak se místa těla, ve kterém jsou lokalizována, objeví na rentgenovém filmu jako bílé skvrny. To vytváří potřebné rozlišení mezi jedním (diagnostikovatelným) orgánem a jinými (obklopujícími) tkáněmi. Kontrast pomůže lékaři vidět jakékoli zvláštní podmínky, které mohou existovat v tomto orgánu nebo části těla.
Síran bárnatý se užívá ústní nebo rektální s klystýrem. V prvním případě způsobuje, že pažerák, žaludek nebo tenké střevo jsou opticky nepropustné pro rentgenové záření. Tak mohou být fotografovány. Pokud se látka podává za použití klystýru, pak může být vidět tlusté střevo nebo střevo a fixováno pomocí rentgenových paprsků.
Dávka síranu barnatého bude u různých pacientů různá, závisí to na typu testu. Lék je dostupný ve formě speciální lékové suspenze barya nebo tablet. Různé testy, které vyžadují kontrastní a rentgenové zařízení, vyžadují různé množství suspenze (v některých případech je nutné užít drogu ve formě tablet). Kontrast by měl být používán pouze pod přímým dohledem lékaře.