Cos'è il solfato di bario? Come ottenere il solfato di bario?
Il solfato di bario è sostanza inorganica con la formula chimica BaSO 4 . È una polvere bianca, inodore, insolubile in acqua. Il suo punto di bianco e opacità, così come l'alta densità determinano le principali aree di applicazione.
Storia del titolo
Il bario si riferisce ai metalli alcalino-terrosi. Questi ultimi sono chiamati così perché, secondo il D.I. Mendeleev, i loro composti formano una massa insolubile della terra, e gli ossidi "hanno un aspetto terroso". Il bario si trova naturalmente sotto forma di un minerale di barite, che è solfato di bario con varie impurità.
Fu scoperto per la prima volta dai chimici svedesi Scheele e Gan nel 1774 come parte del cosiddetto "longherone". Da qui il nome del minerale (dal greco "Baris" - pesante), e poi il metallo stesso, quando nel 1808 fu isolato nella sua forma pura da Humphry Devi.
Proprietà fisiche
Poiché BaSO 4 è un sale di acido solforico, le sue proprietà fisiche sono in parte determinate dal metallo stesso, che è morbido, chimicamente attivo e bianco argenteo. La barite naturale è incolore (a volte bianca) e trasparente. BaSO chimicamente puro 4 ha un colore dal bianco al giallo pallido, non è infiammabile, con un punto di fusione di 1580 ° C.
Qual è la massa di solfato di bario? La sua massa molare è di 233,43 g / mol. Ha un peso specifico insolitamente elevato - da 4,25 a 4,50 g / cm 3 . Data l'insolubilità in acqua, l'alta densità lo rende indispensabile come riempitivo per i fluidi di perforazione dell'acqua.
Proprietà chimiche
BaSO 4 è uno dei composti meno solubili in acqua. Può essere ottenuto da due sali altamente solubili. Prendi una soluzione acquosa di solfato di sodio - Na 2 SO 4 . suo una molecola in acqua si dissocia in tre ioni: due Na + e uno SO 4 2- .
Na 2 SO 4 → 2Na + + SO 4 2- 
Prendi anche una soluzione acquosa di cloruro di bario - BaCl 2 , la cui molecola si dissocia in tre ioni: uno Ba 2+ e due Cl - .
BaCl 2 → Ba 2+ + 2Cl -
Mescolare una soluzione acquosa di solfato e una miscela contenente cloruro. Il solfato di bario si forma come risultato della combinazione in una molecola di due ioni con la stessa magnitudine e opposta nella carica del segno.
Ba 2+ + SO 4 2- → BaSO 4
Qui sotto puoi vedere l'equazione completa di questa reazione (il cosiddetto molecolare).
Na 2 SO 4 + BaCl 2 → 2NaCl + BaSO 4 
Il risultato è un precipitato insolubile di solfato di bario.
Merce di merce
In pratica, la materia prima per ottenere il solfato di bario commercializzabile, destinato all'uso nei fluidi di perforazione per la trivellazione di pozzi di petrolio e gas, è, di regola, barite minerale.
Il termine barite "primario" si riferisce ai prodotti di base, che comprendono materie prime (ottenute da miniere e cave), nonché semplici prodotti di arricchimento con metodi come il lavaggio, la sedimentazione, la separazione in mezzi pesanti, la flottazione. La maggior parte della barite grezza richiede di portarla alla purezza e alla densità minime. Il minerale utilizzato come riempitivo viene frantumato e setacciato a una dimensione uniforme in modo che almeno il 97% delle sue particelle abbia una dimensione fino a 75 micron e non più del 30% inferiore a 6 micron. La barite primaria dovrebbe anche essere sufficientemente densa in modo che il suo peso specifico sia 4,2 g / cm 3 o superiore, ma allo stesso tempo abbastanza morbido da non danneggiare i cuscinetti.
Preparazione del prodotto chimicamente puro
La barite minerale è spesso contaminata da varie impurità, principalmente ossidi di ferro, che colorano in diversi colori. Viene elaborato con il metodo carbotermico (riscaldamento con coca cola). Il risultato è solfuro di bario.
BaSO 4 + 4 С → BaS + 4 СО
Quest'ultimo, a differenza del solfato, è solubile in acqua e reagisce prontamente con ossigeno, alogeni e acidi.
BaS + H 2 SO 4 → BaSO 4 + H 2 S
Per ottenere un prodotto di elevata purezza, utilizzare acido solforico. Il solfato di bario, formato da questo processo, è spesso chiamato blanfix, che in francese significa "bianco fisso". Si trova spesso nei prodotti di consumo, come le vernici.
In condizioni di laboratorio, il solfato di bario si forma combinando ioni di bario e ioni solfato nella soluzione (vedi sopra). Poiché il solfato è il sale di bario meno tossico a causa della sua insolubilità, a volte vengono trattati rifiuti contenenti gli altri sali solfato di sodio legare tutto il bario, che è piuttosto tossico.
Dal solfato all'idrossido e viceversa
Storicamente, la barite è stata usata per produrre idrossido di bario Ba (OH) 2 , che è richiesto per la raffinazione dello zucchero. È generalmente un composto molto interessante e ampiamente utilizzato nel settore. È facilmente solubile in acqua, forma una soluzione nota come acqua di barite. È conveniente usare per legare ioni solfato in varie composizioni mediante la formazione di BaSO 4 insolubile.
Abbiamo visto sopra che quando riscaldato in presenza di coke da solfato, è facile ottenere solfuro di bario solubile in acqua - BaS. Quest'ultimo, a contatto con l'acqua calda, forma un idrossido.
BaS + 2H 2 O → Ba (OH) 2 + H 2 S
L'idrossido di bario e il solfato di sodio, presi in soluzione, se miscelati, daranno un precipitato insolubile di solfato di bario e sodio caustico.
Ba (OH) 2 + Na 2 SO 4 = BaSO 4 + 2NaOH
Si scopre che il solfato di bario naturale (barite) viene prima convertito in idrossido di bario con metodi industriali, e quindi serve ad ottenere lo stesso solfato quando si puliscono vari sistemi di sale da ioni solfato. Allo stesso modo, la reazione avverrà durante la pulizia da ioni SO 4 - una soluzione di solfato di rame. Se si fa una miscela di idrossido di bario + solfato di rame, il risultato è idrossido di rame e solfato di bario insolubile.
CuSO 4 + Ba (OH) 2 → Cu (OH) 2 + BaSO 4 ↓
Anche nella reazione con l'acido solforico stesso, i suoi ioni solfato saranno completamente legati dal bario.
Utilizzare nel fango di perforazione
Circa l'80% della produzione globale di solfato di bario, barite purificata e terra viene consumata come componente dei fluidi di perforazione nella creazione di pozzi di petrolio e gas. L'aggiunta di questo aumenta la densità del fluido iniettato nel pozzo, con l'obiettivo di migliorare la resistenza all'elevata pressione di formazione e prevenire i breakout.
Quando il pozzo viene perforato, la punta passa attraverso una formazione diversa, ognuna delle quali ha le sue caratteristiche. Maggiore è la profondità, maggiore è la percentuale di barite presente nella struttura della soluzione. Un ulteriore vantaggio è che il solfato di bario è una sostanza non magnetica, quindi non interferisce con le varie misurazioni nel pozzetto con dispositivi elettronici.
Industria della carta e della pittura
La maggior parte del BaSO 4 sintetico è usato come componente del pigmento bianco per le vernici. Quindi, il blanc fissato in una miscela con biossido di titanio (TiO 2 ) viene venduto come vernice ad olio bianca usata in pittura.
La combinazione di BaSO 4 e ZnS (solfuro di zinco) produce un pigmento inorganico chiamato lithopone. È usato come rivestimento per determinati tipi di carta fotografica.
Più recentemente, il solfato di bario è stato utilizzato per schiarire la carta progettata per le stampanti a getto d'inchiostro.
Applicazione nell'industria chimica e nella metallurgia non ferrosa
Nella produzione di polipropilene e polistirene BaSO 4 utilizzato come riempitivo in una proporzione fino al 70%. Ha l'effetto di aumentare la resistenza della plastica agli acidi e alcali e dà loro anche l'opacità.
Viene anche utilizzato per la produzione di altri composti di bario, in particolare il suo carbonato, che viene utilizzato per la produzione di vetri a LED per schermi televisivi e computer (storicamente in tubi catodici).
Gli stampi utilizzati nella fusione di metalli spesso rivestono il bario con solfato per impedire l'adesione al metallo fuso. Questo viene fatto nella fabbricazione di piastre di rame anodizzate. Sono fuse in stampi di rame rivestiti con uno strato di solfato di bario. Quando il rame liquido si solidifica come una piastra anodica finita, può essere facilmente rimosso dallo stampo.
Dispositivi pirotecnici
Poiché i composti di bario emettono luce verde quando bruciati, i sali di questa sostanza usano spesso formule pirotecniche. Sebbene il nitrato e il clorato siano più comuni del solfato, quest'ultimo è ampiamente utilizzato come componente di luci stroboscopiche pirotecniche.
Farmaco radiocontrasto
Il solfato di bario è un agente radiopaco utilizzato per diagnosticare determinati problemi medici. Dal momento che tali sostanze sono opache a raggi x (bloccarli a causa della loro alta densità), quindi le aree del corpo in cui sono localizzate appaiono come macchie bianche sul film a raggi X. Ciò crea la necessaria distinzione tra un organo (diagnosticabile) e altri (circostanti) tessuti. Il contrasto aiuterà il medico a vedere eventuali condizioni speciali che possono esistere in questo organo o parte del corpo.
Il solfato di bario viene assunto per via orale o per via rettale con un clistere. Nel primo caso, rende l'opaco, lo stomaco o l'intestino tenue opachi ai raggi X. Quindi, possono essere fotografati. Se la sostanza viene somministrata utilizzando un clistere, il colon o l'intestino possono essere visti e fissati dai raggi X.
La dose di solfato di bario sarà diversa per i diversi pazienti, tutto dipende dal tipo di test. Il farmaco è disponibile sotto forma di sospensione o compresse di bario medicale speciali. Diversi test che richiedono il contrasto e le apparecchiature a raggi X richiedono quantità diverse di sospensione (in alcuni casi, è necessario assumere il farmaco sotto forma di compresse). Il contrasto deve essere usato solo sotto la diretta supervisione di un medico.