Бариум сулфат

Бариум сулфат — неорганско соединение со хемиска формула BaSO<sub>4</sub>. Тоа е бела кристална цврста материја која е без мирис и нерастворлива во вода. Се јавува како минерал барит, кој е главен комерцијален извор на бариум и материјали подготвени од него. Белиот непроѕирен изглед и неговата висока густина се искористени во неговите главни примени.
1 Употреба
1.1 Течности за дупчење
Околу 80% од светското производство на бариум сулфат, главно прочистен минерал, се троши како компонента на течноста за дупчење на нафтени бунари. Ја зголемува густината на течноста, iзголемувајќи го хидростатичкиот притисок во бунарот и намалувајќи ја можноста за излив.
1.2 Агенс за радиоконтраст
Бариум сулфат во суспензија често се користи медицински како средство за радиоконтраст за рендгенско снимање и други дијагностички процедури. Најчесто се користи за снимање на гастроинтестиналниот тракт за време на она што колоквијално е познато како „оброк со бариум“. Се администрира орално или со клизма, како суспензија од фини честички во густ раствор сличен на млеко (често со додадени засладувачи и ароматични агенси). Иако бариумот е тежок метал, а неговите соединенија растворливи во вода често се многу токсични, ниската растворливост на бариум сулфат го штити пациентот од апсорпција на штетни количини на метал. Бариум сулфатот исто така лесно се отстранува од телото, за разлика од Thorotrast. Поради релативно високиот атомски број (Z = 56) на бариумот, неговите соединенија апсорбираат рендгенски зраци посилно од соединенијата добиени од полесни јадра.i
1.3 Пигмент
Поголемиот дел од синтетичкиот бариум сулфат се користи како компонента на белиот пигмент за бои. Во маслената боја, бариум сулфатот е речиси транспарентен и се користи за полнење или за менување на конзистентноста. Еден голем производител на маслени бои за уметници продава „трајно бело“ кое содржи мешавина од титанов бел пигмент (TiO<sub>2</sub>) и бариум сулфат. Комбинацијата на бариум сулфат и цинк сулфид (ZnS) е неорганскиот пигмент наречен литопон. Во фотографијата се користи како облога за одредени фотографски хартии.
Се користи и како облога за рамномерна дифузија на светлината.
1.4 Боја што ја рефлектира топлината
Бариум сулфатот е многу рефлективен, и на видлива и на ултравиолетова светлина. Истражувачите го користеле како состојка во бојата која рефлектира 98,1% од целото сончево зрачење, со што ги лади површините на кои е нанесен. Ова е во контраст со комерцијално достапните бели бои кои можат да рефлектираат само 80-90% од сончевата светлина. Со користење на шестаголен нанотромбоцитен бор нитрид, дебелината на облогата беше намалена на 1,5 mm.
1.5 Осветлувач на хартија
Тенок слој бариум сулфат наречен барита најпрво е обложен на основната површина на повеќето фотографски хартии за да се зголеми рефлексивноста на сликата, при што првата таква хартија беше претставена во 1884 година во Германија. Светлосензитивната емулзија на сребрен халид потоа се премачкува преку слојот од барита. Облогата со барита ја ограничува пенетрацијата на емулзијата во влакната на хартијата и ја прави емулзијата порамномерна, што резултира со порамномерна црна боја. Потоа може да има дополнителни облоги за фиксирање и заштита на сликата. Барита исто така се користи за осветлување на хартии наменети за печатење со инк-џет..
1.6 Пластично полнење
Бариум сулфатот најчесто се користи како полнител за пластика за да се зголеми густината на полимерот во апликациите за придушување на вибрациона маса. Во полипропиленска и полистиренска пластика се користи како полнител во пропорции до 70%. Има ефект на зголемување на отпорноста и непроѕирноста кон киселини и алкалии. Таквите композити се користат и како материјали за заштита од рендген поради нивната зголемена радио-непроѕирност. За некои посебни примени, композитите со висока масена фракција (70–80%) на бариум сулфат може да се претпочитаат наместо најчесто користените челични штитови.
1.7 Друга употреба
Бариум сулфат се користи за тестирање на почвата. Тестовите за pH на почвата и другите квалитети на почвата користат индикатори во боја, а малите честички (обично глина) од почвата може да ја заматат тестната смеса и да го отежнат гледањето на бојата на индикаторот. Бариум сулфатот додаден во смесата се врзува со овие честички, што ги прави потешки, па тие паѓаат на дното, оставајќи почист раствор.
Во колориметријата, бариум сулфатот се користи како речиси совршен дифузор при мерење на изворите на светлина.
При лиење на метал, употребените калапи често се обложени со бариум сулфат со цел да се спречи спојувањето на стопениот метал со калапот.
Исто така се користи во облогите на сопирачките, анакустичните пени, премазите во прав и полнењето на коренскиот канал.
Бариум сулфат е состојка во „гумените“ пелети што ги користи чилеанската полиција. Ова заедно со силициум диоксид му помага на пелетите да постигне тврдост од 96,5 shore A.
1.7.1 Поддршка за катализатор
Бариум сулфатот се користи како поддршка за катализатор кога селективно се хидрогенираат функционалните групи кои се чувствителни на прекумерна редукција. Со мала површина, времето на контакт на подлогата со катализаторот е пократко и со тоа се постигнува селективност. Паладиумот на бариум сулфат исто така се користи како катализатор во Розенмунд редукцијата.
1.7.2 Пиротехника
Бидејќи соединенијата на бариум испуштаат карактеристично зелено светло кога се загреваат на висока температура, бариумовите соли често се користат во зелените пиротехнички формули, иако нитратните и хлоратните соли се почести. Бариум сулфатот најчесто се користи како компонента на пиротехничките композиции.
1.7.3 Бакарна индустрија
Бидејќи бариум сулфатот има висока точка на топење и е нерастворлив во вода, тој се користи како материјал за ослободување при лиење на бакарни анодни плочи. Анодните плочи се фрлаат во бакарни калапи, така што за да се избегне директен контакт на течниот бакар со цврстиот бакарен калап, се користи суспензија од фин бариум сулфат во прав во вода како облога на површината. Така, кога растопениот бакар се зацврстува во форма на анодна плоча, може лесно да се ослободи од калапот.
1.7.4 Радиометриски мерења
Бариум сулфат понекогаш се користи (или на друг начин тефлонски) за обложување на внатрешноста на интегрираните сфери поради високата рефлексија на материјалот и блиску до Ламбертовските одлики.
2 Производство
Речиси целиот бариум што се консумира комерцијално се добива од барит, кој често е многу нечист. Барит се обработува со термо-хемиска редукција на сулфат (TSR), исто така позната како карботермална редукција (загревање со кокс) за да се добие бариум сулфид:
: BaSO<sub>4</sub> + 4 C → BaS + 4 CO
За разлика од бариум сулфатот, бариум сулфидот е растворлив во вода и лесно се претвора во оксид, карбонат и халиди. За да се произведе високо чист бариум сулфат, сулфидот или хлоридот се третира со сулфурна киселина или сулфатни соли:
: BaS + H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> → BaSO<sub>4</sub> + H<sub>2</sub>S
Вака произведениот бариум сулфат често се нарекува бланк фикс, што на француски значи „трајно бело“. Blanc fixe е форма на бариум што се среќава во производите за широка потрошувачка, како што се боите.
Во лабораторија бариум сулфат се генерира со комбинирање на раствори на бариум јони и сулфатни соли. Бидејќи бариум сулфатот е најмалку токсичната сол на бариумот поради неговата нерастворливост, отпадот што содржи бариумови соли понекогаш се третира со натриум сулфат за да се имобилизира (детоксицира) бариумот. Бариум сулфатот е една од најнерастворливите соли на сулфат. Неговата ниска растворливост се користи во квалитативна неорганска анализа како тест за Ba<sup>2+</sup> јони, како и за сулфат.
Необработените суровини како што е природниот барит формиран во хидротермални услови може да содржат многу нечистотии, кварц, па дури и аморфен силициум диоксид.
3 Историја
Бариум сулфат се редуцира до бариум сулфид со јаглерод. Случајното откритие на оваа конверзија пред многу векови доведе до откривање на првиот синтетички фосфор. Сулфидот, за разлика од сулфатот, е растворлив во вода.
Во почетокот на 20 век, за време на јапонскиот период на колонизација, беше откриено дека хокутолитот постоел природно во областа на топлите извори Беиту во близина на градот Тајпеј, Тајван. Хокутолит е радиоактивен минерал составен претежно од PbSO<sub>4</sub> и BaSO<sub>4</sub>, но содржи и траги од ураниум, ториум и радиум. Јапонците ги собраа овие елементи за индустриска употреба, а исто така развија десетици „терапевтски бањи со топли извори“ во областа.
4 Безбедносни аспекти
Иако растворливите соли на бариум се умерено токсични за луѓето, бариум сулфатот е нетоксичен поради неговата нерастворливост. Најчестите средства за ненамерно труење со бариум произлегуваат од потрошувачката на растворливи соли на бариум погрешно означени како BaSO<sub>4</sub>. Во инцидентот во Селобар (Бразил, 2003), девет пациенти починале од неправилно подготвено средство за радиоконтраст. Во однос на изложеноста при работа, Управата за безбедност и здравје при работа постави дозволена граница на изложеност на 15 mg/m<sup>3</sup>, додека Националниот институт за безбедност и здравје при работа има препорачана граница на изложеност од 10 mg/m<sup>3</sup>. За респираторна изложеност, двете агенции поставија лимит за професионална изложеност на 5 mg/m<sup>3</sup>.
5 Поврзано
* Список на неоргански пигменти
* Барит