Оксид бария - формула, характеристика и свойства вещества

Описание соединения

Вещество представляет собой соединение бария (латинское название — Barium) с кислородом. Металл выступает элементом таблицы Менделеева с порядковым номером 56. Структурная формула оксида бария — BaO. Соединение представляет собой светлое неорганическое вещество. Его открыл в 1774 году шведский химик-фармацевт Карл Вильгельм Шееле.

Барий был обнаружен в составе земной коры в XVIII веке. Первые упоминания о щёлочноземельном металле связаны с его кислородным соединением — окисью. Барий химически активен. Чтобы получить его в чистом виде, нужно провести несколько реакций с катализатором. Поскольку в природе элемент чаще можно найти в его сульфате (барите) и карбонате (витерите), именно из них сначала получают оксид элемента, из которого затем осаждают необходимый металл.

BaO — основной оксид химического элемента. В стандартных условиях (агрегатном состоянии) он представлен порошком или кристаллами белого или серебристого оттенка, которые не имеют запаха и вкуса. Вещество характеризуется кубическим типом кристаллической решётки. Оксид бария в технической модификации может обладать сероватым оттенком. Такой окрас обусловлен углём, который остался в небольшом количестве при получении соединения. Окись также называют безводным баритом.

Основные физические характеристики оксида бария:

• плотность при 20 °C — 5,72 г/см³;
• температура плавления — 2000 °C;
• температура кипения — 1920 °C;
• молярная и молекулярная масса — 153,34 г/моль.

Оксиду свойственна высокая теплопроводность — 4,8−7,8 Вт/(мК)(80−1100К). Это довольно пластичный металл, который легко поддаётся ковке. При температуре 200 °C показатель растворимости вещества в воде равен 1,5 г/100 г.

Химические свойства

Любые соединения с барием токсичны, за исключением его сульфата. Поэтому при работе с окисью металла следует соблюдать меры безопасности.

Вещество не растворяется в воде: оксид бария реагирует с ней. Взаимодействуя с H²O, он даёт в результате щелочной раствор плюс тепло. Уравнение соединения показывает, что оно является солеобразующим, соответственно, при взаимодействии безводного барита с кислотными оксидами и кислотами получаются соли.

При нагревании до 600 °C окись бария с кислородом образуют пероксид. В дальнейшем полученное вещество нагревают до температуры 700 °C, чтобы выделить чистый металл и оксид. Восстановление до необходимого элемента происходит путём прокаливания с магнием, алюминием, кремнием и цинком, которые забирают выделяемый кислород.

Также необходимо знать, какой вид химической связи в оксиде бария. Поскольку в соединении содержатся металл и неметалл, связь между их атомами ионная.

Способы получения

Безводный барит можно получить несколькими методами. Способ выбирают в зависимости от поставленной цели и после определения объёма получаемого соединения.

В лабораторных и промышленных условиях используют любые методы:

• Кальцинирование. Предварительно осаждённый нитрат бария прокаливают, а в результате реакции образуются оксид металла, диоксид азота и чистый кислород.
• Сжигание. При этой реакции металл сжигают в кислороде. Катализатором служит температура 500−6000°C, однако в этом случае возможно образование пероксида бария — BaO². Важно правильно записать его формулу, чтобы не перепутать с другими оксидами металла. При дальнейшем нагревании соединение распадается на окись вещества и свободный кислород.
• Реакция термического разложения. Для получения необходимого оксида используют гидроксид бария. При температуре 780−800°C образуется BaO и вода.

Также может применяться карбонат бария, который в термических условиях разлагается на оксид и углекислый газ. Чтобы получить более чистый конечный продукт, из вещества удаляют лишний диоксид углерода.

Сфера применения

Поскольку выход BaO низок, он часто применяется в работах по покрытию катодов, которые входят в вакуумные приборы, на деталях телевизионных устройств и осциллографических трубок. Большой спрос также обусловлен низкой стоимостью материала.

Вещество активно используют и в других сферах:

• Соединение бария отличается мощной яркостью при покрытии им поверхностей иных материалов. Окись металла часто применяют в пиротехнике и добавляют в состав эмалей и глазурей для декоративной облицовки, чтобы получить зелёный цвет.
• Оксид нередко используют в качестве катализатора для проведения химических реакций. Обычно оно необходимо для осаждения чистого бария, а также получения пероксида и гидроксида.
• Вещество применяется в сочетании с редкоземельными металлами и окисью меди при производстве керамики, используемой при низких температурах.
• Соединение может выступать одним из главных элементов в составе стёкол специфичных направлений: BaO позволяет производить непроницаемый материал для рентгеновских установок.

Оксид бария выступает в роли электролитного компонента в составе фторионных аккумуляторных батарей. Он используется в отрасли атомно-водородной и ядерной техники. Материалом покрывают урановые стержни. Он незаменим при производстве оптических приборов (призм, линз) и антикоррозийных поверхностей. Кроме того, вещество применяют при разработке и создании оборудования в медицинской сфере.

Влияние на человеческий организм

Барий не относится к жизненно важным микроэлементам. Его соединения могут быть опасны для здоровья и жизни человека, поэтому перед использованием окиси бария необходимо узнать о соответствующих мерах безопасности при работе с веществом.

Оксид металла считается высокотоксичным соединением. При отравлениях этим веществом у человека могут проявляться следующие симптомы:

• повышенное слюнотечение;
• чувство жжения в полости рта;
• дискомфорт в животе.

Интоксикация иногда сопровождается тошнотой или рвотой. Кроме того, пострадавшего могут беспокоить выраженные болезненные ощущения в области желудка или острые колики. Тяжёлое отравление может привести к летальному исходу, который обычно наступает в течение суток. Смертельная доза вещества для человека составляет около 0,8 г.

Меры безопасности

Оксид металла нельзя транспортировать рядом с пищевыми продуктами, косметическими средствами, кормами для животных и разными водными организмами. На фасовке со средством обязательно присутствует один из символов:

• Xn — раздражающее воздействие отмеченного соединения;
• R20/22 — опасность при вдохе или проглатывании оксида;
• S17 — хранение средства на максимальном расстоянии от горюче-смазочных материалов;
• S28 — незамедлительное промывание водой кожного покрова при случайном попадании на него вещества.

Средство с барием выпускают в упаковках по 1, 20−25, 100, 500 и 1000 кг. Фасовкой служат стеклянные банки, полипропиленовые мешки или полиэтиленовые пакеты. На любой упаковке обязательно указывают класс степени опасности 5:1. На некоторых фасовках может присутствовать значение вторичной опасности — 6:1.

Опасное вещество требует особых условий хранения. Оксид бария нужно держать подальше от легко возгораемых средств, восстанавливающих агентов, металлов в порошкообразном виде. Рядом с веществом не должны находиться продукты питания и корма для сельскохозяйственных животных.

Окись бария была изучена со многих сторон. Но учёные стараются найти ему и другое применение. Возможно, что в скором будущем появятся новые технологии, которые будут связаны с этим веществом.