Хлори́д ба́рия (хлори́стый ба́рий, химическая формула — BaCl) — неорганическая бариева соль соляной кислоты.
При обычных условиях хлорид бария представляет собой дигидрат BaCl · 2HO.
В лаборатории для получения хлорида бария используется дигидрат, тогда как в промышленности данный хлорид получают тремя основными методами: из его плава, из плава сульфида бария или из других соединений бария, растворимых в кислотах.
Хлорид бария используется в производстве пигментов, красок, стекла, пестицидов, а также в кожевенной промышленности и для рафинирования алюминия. В лабораториях его применяют для определения серной кислоты.
Острая токсичность бария связана главным образом с гипокалиемией и проявляется нарушениями сердечного ритма, параличом и дыхательной недостаточностью, при этом большинство эффектов устраняются введением калия. Тяжесть отравления зависит от растворимости соли бария, а повышение давления связано с высвобождением катехоламинов из надпочечников.
Физические свойства + Физические свойства хлорида бария Характеристика Величина Источник Энергия разрыва связи Ba—ClD, кДж/моль 436,0 ± 8,4 Длина связи Ba—Cld, пм 268,28 Энергия кристаллической решеткиU, кДж/моль 2046 (по Капустинскому)2069 (по циклу Борна—Габера) Поверхностное натяжениеσ, H/м 165 · 10 (970 °C)159,4 · 10 (1040 °C) + Термодинамические свойства хлорида бария и его дигидрата Характеристика Величина Источник Стандартная энтальпия образованияΔH, кДж/моль −855,0 (BaCl)−1456,9 (дигидрат) Стандартная энтропияS, Дж/(K · моль) 124 (BaCl, ромб.)203 (дигидрат, монокл.) Стандартная энергия Гиббса образованияΔG, кДж/моль −797 (BaCl, ромб.)−1283 (дигидрат, монокл.)
Хлорид бария является диамагнетиком.
α-Модификация BaCl при нормальных условиях представляет собой бесцветные кристаллы, флюоресцирующие в рентгеновских лучах. Эти кристаллы растворимы в воде, спирте, смеси спирт—вода, плохо растворяются в ацетоне и жидком сернистом газе. Водный раствор соли образует дигидрат, представляющий собой бесцветные призмы с двойным положительным лучепреломлением. При нагревании до 60—65 °C, перемешивании в метиловом спирте или насыщении водного раствора хлороводородом, из дигидрата образуется моногидрат в виде бесцветных пластин (1.1). Полная потеря воды соединением происходит при наличии небольшого количества примесей хлоридов магния и кальция.
BaCl2.2H2O ->[60-65~^\circ\text{C}][-\ce{H2O}] BaCl2.H2O -> [121~^\circ\text{C}][-\ce{H2O}] BaCl2 (1.1)
Динамическое равновесие системы
BaCl2.2H2O <=> BaCl2 + 2H2O (1.2)
происходит при определённом давлении, называемом давлением пара кристаллогидрата. Для реакции 1.2 оно равно 5 мм рт. ст. (≈ 667 Па).
Хлорид бария легко образует эвтектические смеси с низкой температурой плавления, например BaCl—KCl (с эвтектическим составом BaCl—2KCl и температурой плавления 672—680 °C).
С аммиаком хлорид бария образует комплексное соединение в одну стадию:
BaCl2(s) + 8NH3(g) -> BaCl2.8NH3(s) (1.3)
Уравнение Вант-Гоффа помогает найти равновесное давление P и температуру T для этой реакции:
(1.4)
где ΔH and ΔS – изменения стандартной энтальпии и энтропии соответственно (ΔH = −36,7 кДж/моль, ΔS = −131,8 Дж/(K · моль)), а R — универсальная газовая постоянная, равная 8,31 Дж/(K · моль).
Некоторые физико-химические данные водных растворов соли, включая плотности растворов различной концентрации (при 20 °C), коэффициенты активности (при 25 °C), числа переноса анионов (при 18 °C) и растворимость в разных веществах приведены в Таблицах 1, 2, 3 и 4 соответственно.
+ Таблица 1 Массовая доля, % Концентрация Плотностьρ, г/см моль/л г/л 2 0,0976 20,32 1,016 4 0,1986 41,36 1,034 6 0,3033 63,16 1,053 8 0,4118 85,76 1,072 10 0,5244 109,2 1,092 12 0,6412 133,5 1,113 14 0,7625 158,8 1,134 16 0,8885 185,0 1,156 18 1,019 212,2 1,179 20 1,155 240,6 1,203 22 1,297 270,01 1,227 24 1,444 300,7 1,253 26 1,597 332,6 1,279 + Таблица 2 Концентрация,моль/1000 г воды 0,1 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 Коэффициент активности 0,508 0,450 0,411 0,397 0,397 0,401 + Таблица 3 Эквивалентная концентрация,моль/л 0,01 0,02 0,05 0,1 0,2 0,5 1,0 2 Число переноса аниона 0,554 0,554 0,560 0,580 0,592 0,611 0,640 0,657
+ Таблица 4 Растворимость BaCl Температура, °C Вещество, формула 310 г/л гидразина 20 Гидразин, NH 3,95 %2,35 %1,23 %0,71 % 25405570 Оксихлорид селена, SeOCl 6,80 % 19 Муравьиная кислота (95 %), CHO 2,13 % 15,5 Метиловый спирт, CHO 0,0077 %0,0100 % 3045 Уксусная кислота, CHO 0,167 г/л0,33 г/л0,10 г/л 2050100 Нитробензол, CHNO
Химические свойства Хлорид бария образует аддукты — BaCl · 4NH и BaCl · NHOH · HO. Пропуская углекислый газ через водный раствор соли, можно осадить карбонат бария:
BaCl2 + CO2 + H2O -> BaCO3 + 2HCl (2.1)
При высокой температуре с хлоридом реагирует смесь диоксида углерода и кислорода:
2BaCl2 + 2{CO2} + O2 -> 2BaCO3 + 2Cl2 (2.2)
Хлорид бария вступает в реакции осаждения с плавиковой, мышьяковой, фосфорной и щавелевой кислотами, а также при реагировании с карбонатами щелочных металлов, молибдатами, ниобатами, селенатами, ферроцианидами и гексафторсиликатами.
Получение
В лаборатории Хлорид бария получают из технического продукта — дигидрата. Сначала проводят его растворение в горячей воде (в соотношении 665 г вещества на 1500 мл воды), затем добавляют 30—40 мл раствора едкого барита (3 %) и 25 мл раствора сульфида аммония. Данную смесь доводят до 80—90 °C 20—30 минут, потом дают ей отстояться. Следующий этап — фильтрование, доведение фильтрата до определенной плотности (1,33 г/см при 30 °C) и его охлаждение. На воронке Бюхнера отсасывают получившиеся кристаллы, после — промывают холодной водой и сушат при комнатной температуре. Полученный реактив обычно является «чистым для анализа».
При очистке хлорида до высокой степени чистоты в полученный реактив добавляют 0,5 г Na-EDTA и приливают гидроксид аммония, пока pH не установится в пределах 7,5—6,5. Затем производят фильтрование и упаривание раствора в кварцевой чашке. Как только образуется кристаллическая пленка соли, раствор начинают охлаждать.
В промышленности
Плав хлорида бария Решающим этапом производства хлорида бария является процесс получения его плава. Основой получения является процесс прокалки концентрата барита и хлорида кальция (отход при производстве соды по методу Сольве) в присутствии восстановителя. Данный процесс происходит в горизонтальных барабанных печах.
Растворы хлорида кальция вводят к концентрату и восстановителю в печь после создания там равномерной температуры. Плавление смеси продолжается от 2,5 до 4,5 часов при температуре 890—1100 °C, после — печь останавливают, а полученный плав сливают в изложницы. Сам процесс образования соединения отличается многообразием реакций между основными компонентами исходной шихты, но может быть описан суммарным уравнением
BaSO4 + CaCl2 + 4C -> BaCl2 + CaS + 4CO (3.1)
Далее, используется водное выщелачивание соли из заранее охлажденного и дробленного плава. Полученные растворы фильтруются, упариваются, и уже из упаренных растворов выделяют кристаллы дигидрата хлорида бария.
Плав сульфида бария Используются способы, основывающиеся на обработки плава газообразным хлором или различными хлоридами: хлорный, солянокислотный, хлорнатриевый и другие.
Хлорный способ. Раствор сернистого бария, полученный выщелачиванием его плава, обрабатывают газом:
BaS{} + Cl2 ->[80-90~^\circ\text{C}] BaCl2{} + S (3.2.1)
Процесс требует контроля условий хлорирования, так как при избытке хлора могут образовываться различные продукты.
Солянокислотный способ. Способ основывается на мокром размоле сернокислого бария в шаровых мельницах, с последующим дозированием полученного сульфида в соляную кислоту, где происходит образование хлорида:
BaS + 2HCl -> BaCl2 + H2S (3.2.2)
Хлорнатриевый способ. Данный способ подразумевает обработку плава сульфида бария смесью соляной кислоты и хлористого натрия в две стадии:
2BaS + 2HCl -> BaCl2 + Ba(HS)2 (3.2.3)
BaCl2 + Ba(HS)2 + 2NaCl2 + 2H2O -> 2BaCl2 + 2H2O + 2NaHS (3.5)
Остальные методы Высококачественный хлорид бария может быть получен растворением в водном растворе хлороводорода окиси бария, а также различных его солей:
BaO + 2HCl -> BaCl2 + H2O (3.3.1)
Ba(CH3COO)2 + 2HCl -> BaCl2 + 2CH3COOH (3.3.2)
BaC2 + 2HCl -> BaCl2 + C2H2 (3.3.3)
Данные методы не применяются из-за их дороговизны.
Применение Хлорид применяют в производстве пигментов, например, «баритового желтого» — хромата бария BaCrO. Использование именно этого хлорида позволяет сделать цвет пигмента ярче. Также из хлорида бария изготавливают цветные краски, стёкла. Им обеззараживают . Он также используется при производстве пестицидов, присадок к смазочным маслам, при рафинировании алюминия, ранее использовался как слабительное для лошадей и крупного рогатого скота. В кожевенной промышленности благодаря хлориду бария производится утяжеление и осветлении кожи, благодаря ему же — отпуск и закалка стали (в качестве сплава с хлоридами щелочных и щелочноземельных металлов), а также «смягчение» воды, содержащей гипс, которая используется для питания котлов.
В лабораториях хлорид бария является реактивом для качественного и количественного определения серной кислоты.
Токсикология Ниже представлены значения средней LD и LD соединения для млекопитающих.
Смертельная доза Способ введения Животное Значение,мг/кг LD Орально Морская свинкаКрыса 76—188 LD Орально МышьСобакаКролик 7090170 LD Подкожно Крыса 178 LD Подкожно Морская свинка 55 LD Внутривенно Мышь 8,2—19,2 LD Внутривенно Кошка 40 LD Приём в пищу Человек 11,4
У собак введение хлорида или карбоната бария сопровождалось несколькими эктопическими реакциями, такими как: сокращение желудочков, желудочковая тахикардия, паралич скелетных мышц, слюноотделение, диарея, гипертония, затем паралич дыхания и фибрилляция желудочков. Эти эффекты обусловлены гипокалиемией и устранялись введением калия (кроме гипертонии).
Острая токсичность, выраженная общей мышечной стимуляции по всему организму и последующим значительным повышением артериального давления, у человека наступает при приёме 80 мг/кг перорально. Гипертония наступает из-за высвобождения катехоламинов из мозгового вещества надпочечников, вызванного барием.
Острая токсичность бария зависит от растворимости соли в воде и биологических мембранах.
Примечания
Комментарии
Источники
Литература Справочная литература
Производственная литература
Дополнительная литература
Категория:Соли бария Категория:Бинарные соединения Б Категория:Неорганические вещества Категория:Галогениды металлов Категория:Соединения бария по алфавиту