GeoSELECT.ru



Химия / Реферат: Бiоелемент кальцiй (Химия)

Космонавтика
Уфология
Авиация
Административное право
Арбитражный процесс
Архитектура
Астрология
Астрономия
Аудит
Банковское дело
Безопасность жизнедеятельности
Биология
Биржевое дело
Ботаника
Бухгалтерский учет
Валютные отношения
Ветеринария
Военная кафедра
География
Геодезия
Геология
Геополитика
Государство и право
Гражданское право и процесс
Делопроизводство
Деньги и кредит
Естествознание
Журналистика
Зоология
Инвестиции
Иностранные языки
Информатика
Искусство и культура
Исторические личности
История
Кибернетика
Коммуникации и связь
Компьютеры
Косметология
Криминалистика
Криминология
Криптология
Кулинария
Культурология
Литература
Литература : зарубежная
Литература : русская
Логика
Логистика
Маркетинг
Масс-медиа и реклама
Математика
Международное публичное право
Международное частное право
Международные отношения
Менеджмент
Металлургия
Мифология
Москвоведение
Музыка
Муниципальное право
Налоги
Начертательная геометрия
Оккультизм
Педагогика
Полиграфия
Политология
Право
Предпринимательство
Программирование
Психология
Радиоэлектроника
Религия
Риторика
Сельское хозяйство
Социология
Спорт
Статистика
Страхование
Строительство
Схемотехника
Таможенная система
Теория государства и права
Теория организации
Теплотехника
Технология
Товароведение
Транспорт
Трудовое право
Туризм
Уголовное право и процесс
Управление
Физика
Физкультура
Философия
Финансы
Фотография
Химия
Хозяйственное право
Цифровые устройства
Экологическое право
   

Реферат: Бiоелемент кальцiй (Химия)


Зміст

Частина перша.
Загальна характеристика кальцію, розповсюдження на планеті,
Частина друга
Розташування в періодичній системі Д.І.Менделєєва, будова атома,
можливі валентності в сполуках, здатність до комплексоутворювання,
найважливіші комплексні сполуки з біолігандами.
Частина третя
Роль елементу в житті рослин, потреба різних рослин в кальції,
проблеми, що виникають при його надлишку та нестачі.
Частина четверта
Форми та види кальцієвих добрив, природні та промислові.
Частина п’ята
Аналітичні методи якісного та кількісного визначення кальцію в грунті,
рослинах та сільськогосподарській продукції.
Список використаної літератури
Частина перша

Кальцій один з найважливіших біометалів, найпоширеніший серед них у
природі — його вміст в земній корі становить близько 3,5%. Він міститься в
різних мінералах і гірських породах (доломіти, мергелі, леси, апатити
тощо), є в багатьох природних водах. Приймає участь в процесі
грунтоутворення, покращує структуру грунту, впливає на реакцію середовища і
рухомість інших біоелементів. Досить активний в хімічному плані елемент.
Вміст в природі кальцію такий:
грунт 1,37
морська вода 0,04
тваринні організми 0,3
рослинні організми 1,9
Найпоширеніша форма елементу — карбонат кальцію.
Овочеві культури концентрують у 20-30 разів кальцію більше ніж злаки,
особливо це відноситься до листяних овочевих: шпинат, щавель, салат,
капуста, цибуля, томати та ін. тому дефіцит кальцію локалізують за станом
овочевих культур. Переміщення кальцію всередині рослини обмежено, тому цей
елемент є малорухливим, не підлягає реутилізації.
Вміст кальцію в деяких культурах наведено в таблиці.
|Культура |продукція |вміст СаО, % |
|Пшениця |зерно |0,07 |
| |солома |0,28 |
|Кукурудза |зерно |0,03 |
| |солома |0,49 |
|Рис |зерно |0,07 |
|Горох |зерно |0,09 |
| |солома |1,82 |
| |зелена маса |0,35 |
|Люпин |зерно |0,28 |
| |солома |0,97 |
| |зелена маса |0,16 |
|Соняшник |насіння |0,20 |
|Морква кормова |коренеплоди |0,07 |
| |бадилля |1,50 |

В порівнянні з іншими біометалами кальцій в тваринах міститься в
найбільшій кількості. Основна його маса (до 99%) зосереджено в кісткових
тканинах переважно у вигляді гідроксоапатиту Ca5(PO4)3OH та інших солей
фосфорної кислоти. Кісткові тканини швидко реагують на зміни водно-
сольового складу крові і виконують роль своєрідного буфера, який підтримує
рівновагу внутрішнього середовища організму.
В організмі людини і тварин кальцій поступає в основному з продуктами
харчування: молоко, овочі, злаки. Наявність грубої клітковини і підвищеної
кількості щавлевої кислоти не сприяє засвоєнню кальцію. Особливо важливе
значення для збагачення організму іонами кальцію має питна вода, в якій є
гідрокарбонат кальцію Ca(HCO3)2.
Кісткові тканини здатні адсорбувати на поверхню Pb, Sr, Ra, U та ін
радіонукліди, що веде за собою порушення кровотворної функції кісткового
мозку. Раніше люди вважали, що скелет є опорою тіла і сприяє його руху, та
зараз встановили, що він приймає активну участь в обміні речовин і перед
усе – кальцію.
Завдяки активності кальцію його використовують для відновлення деяких
тугоплавких металів (титан, цирконій і т.д.) з оксидів. Кальцій також
використовують на виробництві для очистки криці та чавуну від кисню, сірки
та фосфору для отримання деяких міцних сплавів.


Частина друга

Кальцій належить до 4 періоду II групи періодичної системи елементів
Д.І.Менделєєва. Кальцій, виходячи з будови атома, належить до неперехідних
елементів. Для цих елементів характерна постійність ступеня окислення і
утворення іонів із завершеною електронною конфігурацією, подібної до
оболонки інертних газів.
Кальцій на зовнішньому електронному рівні має 2 валентних електрони,
які він може легко віддавати, перетворюючись в іони з електронною
конфігурацією аргону.
Атомний радіус кальцію менший ніж атомний радіус металів І групи
внаслідок високих зарядів ядер. Енергія іонізації атомів кальцію більша ніж
енергія іонізації відповідного металу І групи. Внаслідок малих розмірів
іони кальцію поляризуються в меншій мірі ніж ізоелектронні іони лужних
металів, тому сполуки кальцію в своїй більшості носять іонний характер.
Однак внаслідок поляризації аніона катіоном Са2+ проявляється тенденція до
утворення ковалентних зв’язків. Тому кальцій здатен утворювати досить міцні
донорно-акцепторні зв’язки з атомами азоту і кисню проявляючи при цьому
комплексоутворювальні властивості.
Має властивість гідратуватися в розчинах. За ступенем онності стоїть
між літієм, натрієм, берилієм та магнієм з одного боку і поступається в
цьому калію, рубідію, стронцію, цезію та барію з іншого.
Кальцій — жорсткий метал класу а. Для нього (класу) характерні малі
розміри, високі заряди, низька поляризація. Радіус атома кальцію 0,94Е. Він
може утворювати комплексні сполуки з жорсткими лігандами: Н2О, ОН-, F-, СІ-
, СН3СО2-, N2H4, РО43-, SO42-, СО32-, СІО4-, NO3-, NH3, R-OH, R2O, RNH2.
Оскільки біологічні комплекси переважно утворюються з жорстких металів і
жорстких лігандів ці сполуки заслуговують на увагу. У виняткових випадках
кальцій може утворювати біокомплекси з такими перехідними лігандами як
C6H5NH2, C2H5N, N2-, N3-, Br-, NO2-, SO3-. Кальцій також може міцно
зв’язуватися з жорсткими донорними атомами О, N, F бо вони дуже
електронегативні.
Для кальцію характерне найпоширеніше серед біометалів координаційне
число 6. Також може бути координаційне число 7 в таких сполуках як хелатне
чотирьохчленне кільце в кристалі [Ca(Hgly Gly Gly)(H2O)2] Cl2*H2O. Три
зв’язки Са-О карбоксильні, два зв’язки Са-О пептидні і два зв’язки йдуть на
Са(ОН)2.
Кальцій дуже добре вступає в реакцію з гемоціаніном та фенілаланіном.
Кальцій добре пов’язується з АТФ і АДФ внаслідок чого утворюються
хелати на кінцях з фосфатами. В цьому випадку Са пов’язується швидко, але
не так міцно як Мg. На цих властивостях побудовано декілька фізіологічно
важливих реакції енергетичного обміну.
Доведено, що кальцій також може добре вступати в реакції
комплексоутворення з макроциклічними лігандами, наприклад, такими, які
входять до складу порфіринового кільця хлорофілу. Є фактом і те, що кальцій
може зв’язуватися з такими макромолекулами як ДНК і РНК. Особливо важливою
є взаємодія з тірозил-, пролін- та глутамін-тРНК-синтетазами. Він їх
активує. Виявлені реакції з глутаматдигідрогеназами та кіназами. Входить до
складу ?-амілаз, фосфоліпаз, ?-лактаз структурно.


Частина третя

Кальцій як і будь-який біометал відіграє неабияку роль у
функціонуванні рослинних і тваринних організмів. Це визначено його
властивостями, які описані вище.
В рослинній клітині кальцій регулює фізико-хімічний стан цитоплазми:
підтримує колоїдний стан, визначає нараду з магнієм та іншими елементами
кислотність середовища. Завдяки стабільності стану цитоплазми
спостерігається тургор рослини, йде активний обмін та синтез сполук.
Кислотність спричиняє активізацію або інгибіювання певних синтезів,
визначає напрямок багатьох фізико-хімічних реакцій. Кальцій знижує ступінь
гідратації колоїдів та рівень обводненості тканин в цілому, зв’язує
нуклеотиди. Звичайно, що при порушенні балансу в першу чергу негативні
наслідки виявляються в дестабілізації водного обміну.
Також кальцій приймає участь в зв’язувані атмосферного азоту в
симбіотичних (Rizobium) та вільноживучих бактеріях (Azotobacter).
Кальцій приймає участь в кооперативному зв’язуванні О2 (гемоцианіном).
Виступає в ролі структурного елементу разом з пектиновими речовинами
для стінок. В цьому "амплуа" формує "донанівський простір" — один з
елементів транспорту сполук в рослині. Разом з магнієм контролює
надходження молібдену, міді, кобальту та інших біоелементів. Є бар’єром для
органічних кислот, бо міцно пов’язує їх переводячи в нерозчинну сіль
(наприклад для щавлевої в CaC2O4). Концентрується в старих тканинах.
Інгибує гліцил-тРНК але обертає інактивацію глутамінсинтетази. Активно
діє в реакціях, пов’язаних з перерозподілом енергії (комплекси АТФ і АДФ).
Кальцій впливає на рухомі форми марганцю в грунті. Особливо гостро ця
проблема стоїть при вапнуванні грунтів. Mn переходить з ступеню окислення
2+ до 4+ в якій він недоступний для організмів. Це випливає в серйозні
порушення в плодючості тварин і призводить, навіть, до стерилізації ВРХ.
Кальцій сприяє мінералізації органічних сполук і звільненню різних
поживних речовин. Приймає участь у синтезі білкових речовин, сприяє
утворенню хлорофілу, впливає на рухомість асимілянтів у рослин. Кальцій
нейтралізує в рослині щавлеву кислоту, яка утворюється при розкладі білків,

В рослинах кальцій потрібен для перетворення поглинутих нітратів в
органічні сполуки.
При нестачі кальцію в рослин спостерігається зниження тургору,
зменшення лінійного росту пагонів (стають короткими і товстими,
здерев’янілими) та кінців коріння ("бульби"). Взагалі страждають в першу
чергу молоді органи — вони жовтіють, буріють, з’являються некрози.
Іноді агрономи можуть ідентифікувати несправжній надлишок калію,
магнію, бору, хоча це спричинено дефіцитом саме кальцію. Це спостерігається
частіше на легких кислих грунтах, де він вимивається. Фізико-хімічні
властивості цих грунтів несприятливі для розвитку рослин (окрім
кальцієфобів).
Обмін кальцію здійснюється під впливом біологічно активних речовин,
серед яких особливо важливий вітамін D (кальциферол). Коли в організмі
спостерігається його мала кількість, то уповільнюється надходження кальцію
в кісткові тканини, що призводить до розвитку рахіту та ін. порушень
пов’язаних з розм’якшенням кісток. Стійкість скелету організму залежить
також від дії на нього гравітації і в умовах невагомості порушується. У
поєднанні з недостатньою рухомістю людини в космосі порушується фосфорно-
кальцієвий обмін, тому в меню космонавтів обов’язково включають компоненти
збагачені кальцієм.
Особлива роль належить кальцію в механізмі м’язового скорочення. Цей
процес проходить при взаємодії двох м’язових білків-міозину і актину. В
результаті приєднання іонів кальцію актин здатен взаємодіяти з міозином з
утворенням актоміозину, який є каталізатором розщеплення АТФ, при якому
вивільняється енергія для м’язового скорочення.
Іони кальцію приймають участь в передачі нервових імпульсів в процесі
звертання крові, уповільнює дію токсинів, підвищує стійкість організму до
інфекцій, сприяє обміну заліза.


Частина четверта

Кальцій як елемент добувають шляхом електролізу його хлориду (СаНl).
Але як елемент його вносити не можна, бо ця форма не засвоюється рослинами.
Вносять кальцій не стільки для забезпечення його балансу як мікроелемента,
скільки для регулювання кислотності грунту — проводять так зване
вапнування.
RH+CaCO3(RCa+H2O+CO2
Разом з вапняковими матеріалами часто вносять і інші мікроелементи, бо
переважна більшість добрив з вмістом кальцію природного походження.
В наступній таблиці представлені вапнякові добрива та їх властивості

|Добриво |Спосіб |Форма |Склад (в % на суху речовину) |Характер |
| |одержання |вапна в | |дії |
| | |добриві | |добрива |
| | | |СаО і |загальний |Домішки| |
| | | |MgO |вміст (СаСО3) | | |
|Крейда |з покладів |СаСО3 |до 56 |90-100 |0-10 |швидко |
|Мелений |розмелом |СаСО3 |42-56 |75-100 |0-25 |повільно |
|вапняк |твердих | | | | | |
|(вапнякове|вапняків | | | | | |
|борошно | | | | | | |
|Мелений |розмелом |СаСО3 |39-54 |79-100 |0-25 |дуже |
|доломітизо|твердих |MgСО3 | | | |повільно |
|ваний |доломітизован| | | | | |
|вапняк і |их вапняків і| | | | | |
|доломіт |доломітів | | | | | |
|Мергель |з покладів |СаСО3 |14-42 |25-75 |25-75 |повільна |
| | |інколи | | | | |
| | |MgСО3 | | | | |
|Палене |обпалювання |СаО |до 100 |- |мало |дуже |
|вапно |твердих | | | | |швидко |
|(негашене)|вапняків | | | | | |
|Палене |гашення водою|Са(ОН) |до 75 |- |мало |дуже |
|вапно |паленого | | | | |швидко |
|(гашене, |вапна | | | | | |
|пушонка) | | | | | | |
|Вапнякові |з покладів |СаСО3 |близько|85-100 |10-20 |посередня |
|туфи | | |50 | | | |
|Озерне |з покладів на|СаСО3 |30 і |50-100 |20 |посередня |
|вапно |місцях | |більше | | | |
|(гажа) |виси-хання | | | | | |
| |водойм | | | | | |
|Торфотуфи |з покладів |СаСО3 (+|6-28 |10-50 |50 |посередня |
| | |увібрани| | | | |
| | |й Са) | | | | |
|Дефекат |відходи |СаСО3 з |близько|до 22 |близько|посередня |
| |цукрових |домішкам|40 | |25 | |
| |заводів |и СаО | | | | |
|Сапропель |з покладів |СаО |36,6 |до 12 |біля 40|швидка |
|(вапнякови| | | | | | |
|й) | | | | | | |

Вапнування попереджує токсичність алюмінію, фіксує фосфор, підвищує
мікробіологічну активність, зрівноважує кислотність (звичайно за умови
правильного використання).


Частина п’ята

Аналіз поділяють на якісний та кількісний. Деякі сучасні фізико-
хімічні методи поєднують в собі обидва типи.
Для кальцію властиві наступні хімічні реакції, за якими його
визначають в грунтових витяжках, рослинах, сільськогосподарській продукції:
1. Карбонат амонію — осад білий, аморфний, при нагріванні
кристалізується. Са2++(NH4)2СО3(CaCO3v+ 2NH4
2. Сірчана кислота (солі лужних металів): з концентрованих розчинів
дає білий осад Са2++SO42-(CaSO4v
3. Оксалат амонію (щавелекислий амоній) — основна якісна реакція в
агрохімічному аналізі, заважають іони барію та стронцію. Дає білий
осад, який розчиняється в мінеральних кислотах але нерозчинний в
оцтовій кислоті. Са2++(NH4)2С2O42-(CaC2O4v+2NH4
4. Забарвлення полум’я. Леткі солі (хлориди або нітрати) забарвлюють
полум’я в цеглисто-червоний колір.
5. Для визначення вмісту разом з магнієм (жорсткість води)
користуються трилоном Б, з яким ці метали утворюють комплексну
сполуку синього кольору.
Ці реакції виконуються в певних комбінаціях, які дають визначення кальцію
навіть при домішках споріднених елементів.
Сучасні методи дослідження:
1. Потенціометрія — використовується кальцієселективний електрод ЭМ-Са-
01. Дає вірні дані в межах від 0,1 до 10-4. Заважають магній,
барій, натрій, калій, амоній. При значних домішках використовують
декілька електродів для елементів, що заважають і по різниці
визначають результат. Також використовують потенціометричне
титрування.
2. Полум’яна спектрометрія — на спектрофотометрах типа Флафо-4 з
фільтром "Са" — як якісний так і кількісний аналіз. Точність в
межах 10-2 – 10-9. Найякісніший та найшвидший аналіз.
3. Атомно-абсорбціонна спектрометрія. Все, що відноситься до п.2.
4. Фотоколориметрування. Використовують забарвлені комплекси з ЕДТА.
Заважають деякі елементи.
5. Масс-спектрометрія.
6. Метод мічених атомів.
Експрес-метод визначення присутності карбонатів кальцію в грунтах є
дія соляною кислотою. При цьому грунт в розрізі "вскіпає".
Додаткові табличні дані про біоелемент кальцій


Масова частка кальцію в земній корі, морській воді, грунті, тваринах та
рослинах
|Елемент |Земна кора |Грунт |Морська вода|Рослини |Тварини |
|Са (кальцій) |3,5 |1,37 |0,04 |0,3 |1,9 |



Середня масова частка кальцію в живій речовині (по В.І.Вернадському)
|Декада |Масова частка |Елементи |
|ІІ |1-10 |С, N, Ca |



Фізико-хімічні властивості кальцію
|Сим|поряд|електронна |ступінь |радіус|радіу|енергія |стандартний |dідносн|
|вол|-кови|формула |окисленн|атома,|с |іонізаці|електродний |а |
| |й | |я в |пм |іона,|ї, |потенціал, В|електро|
| |номер| |живих | |пм |мДж/моль| |негатив|
| | | |організм| | | | |ність |
| | | |ах | | | | | |
|Са |20 |1s22s2p63s2p|2+ |197 |99 |0.5898 |Ca2++2e(Ca-2|1.00 |
| | |64s2 | | | | |.866 | |



Значення логарифмів констант стійкості комплексів кальцію з деякими
біолігандами
|РНК |ДНК |Тіамін|Рибо-фл|Пірідо|Біотин|Нікотина|АТФ |АДФ |Валіно|Енні-а|
| | | |авин |ксин | |мід | | |міцин |тин |
|2,32 |2,20 |- |- |- |- |- |3,79 |2,68 |2,70 |- |



Логарифми констант стійкості комплексів кальцію з фульвокислотами
(ФК)та гуміновими кислотами (ГК) при різних значеннях рН.
| |Значення рН |
| |3 |3,5 |5 |7 |
|ФК |2,7 |2,0 |2,9 |— |
|ГК |0 |— |0 |6,5 |



Середні показники зміни концентрації кальцію в рослинах під впливом
гумінових кислот і в залежності від вмісту органічної речовини в субстраті
|Масова доля в субстраті |гумінова кислота |органічна речовина |
| |0,5 |1,0 |1,0 |2,5 |5,0 |
|Масова доля кальцію, % |75 |57 |93 |81 |70 |


Добуток розчинності деяких малорозчинних сполук кальцію
|Аніони |ОН— |СО32- |РО43- |S2- |
|Добуток |6,5*10-6 |3,8*10-9 |СаНРО4 2,7*10-7|- |
|розчинності | | |Са(РО4)2 | |
| | | |2*10-29 | |

Логарифми констант стійкості кальцію з комплексонами
|Скорочена |Повна назва комплексону |Логарифм |
|позначка | |константи |
|ИДА |Іміндиоцтова кислота |2,59 |
|НТА |Нітрилоцтова кислота |6,41 |
|ЭДТА |Етилендиамінтетраоцтова кислота |10,70 |
|ДТПА |Диетилентетраміноцтова кислота |10,89 |
|ТТГА |Триетиленгексаміноцтова кислота |9,89 |
|ТПГА |Тетраетиленпентамінгептаоцтова кислота |7,57 |
|ОЭДТА |Оскиетилендиамінтриоцтова кислота |8,00 |
|ДБТА |Дигідроксибутилендиамінтетраоцтова кислота|9,39 |
|ЭДДЯ |Етилендиаміндиянтарна кислота |4,23 |
|ЭДОФА |Етилендиамін-ди(2-гідроксифенол)-диоцтова |7,20 |
| |кислота | |
|ОЭДФ |Гідроксиетилендифосфонова кислота |6,00 |
|НТФ |Нітрилтриметиленфосфонова кислота |6,68 |







Реферат на тему: Барий
БАРИЙ Ва

ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА

Тяжелый шпат, BaSO4, был первым известным соединением барин. Его открыл в
начале XVII в. итальянский алхимик Касциароло. Он же установил, что этот
минерал после сильного нагревания с углем светится в темноте красным светом
и дал ему название «ляпис соларис» (солнечный камень).
Окись бария ВаО открыл в 1774 г. Шееле. Он назвал ее «тяжелой землей». В
1797 г., прокаливая нитрат бария, Вокелен получил : окись бария. Карбонат
бария был открыт в 1783 г. в Шотландии , и назван «витеритом».
1 Металлический барий впервые получил Дэви в 1808 г. Название , «барий»
происходит от слова «барис» (тяжелый).

РАСПРОСТРАНЕННОСТЬ В ПРИРОДЕ

В природе барий встречается в виде соединений (сульфатов, карбонатов,
силикатов, алюмосиликатов и т.д.) в различных минералах. Содержание бария в
земной коре 0,05 вес. % — больше, чем содержание стронция. Ниже перечислены
важнейшие минералы бария:
Барит (персидский шпат), BaSO4, содержит 65,7 Ва0, встречается в виде
гранул или бесцветных прозрачных трубчатых кристаллов (иногда окрашенных
примесями в желтый, коричневый, красный, серый, голубой, зеленый или черный
цвет) с плотностью 4,3—4,7 г/см3 и твердостью 3—3,5 по шкале Mooca. Залежи
барита есть в России, США, Франции, Румынии и других странах. В природе
встречаются разновидности барита, которые содержат сульфат стронция
(баритоцелестин), сульфат свинца и радия.
Барит применяют в химической промышленности для получения солей бария,
используемых в пиротехнике, производстве красок и лаков, бумажной
промышленности, для приготовления фотобумаги, цементирования рыхлых пород
во время бурения нефтяных скважин, защитной облицовки стен рентгеновских
камер.
Витерит, ВаСОз, содержит 77,7% Ва0. Встречается в небольших количествах в
России, Англии, Японии, США. Это белая масса с сероватым или желтым
оттенком; твердость 3—3,5 по шкале Mooca, плотность 4,25—4,35 г/см".
Некоторые разновидности витерита содержат карбонат кальция или карбонат
стронция (ВаСО3*СаСО3, ВаСО3*SrСО3).
Гиалофан (бариевый полевой шпат) K2Ba[AI2Si4O12], встречается в виде
прозрачных бесцветных (или окрашенных примесями в желтый, голубой, красный
цвета) моноклинных кристаллов с плотностью 2,6—2,82 г1смР.

Известны также другие минералы бария:
бариевый брюстериг SrBa[Al2Si6O16(OH)2]*3H20, бариевый апатит
[Ba10(PO4)6]Cl2, бариевая селитра Ba(NO3)2
Соединения бария найдены во многих силикатных и известняковых породах,
подземных и морских, водах, на солнце.

ПОЛУЧЕНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО БАРИЯ

Металлический барий получают металлотермическим восстановлением окиси или
хлорида бария, термическим разложением гидрида и нитрида бария или
Ba(NH.3)e, электролизом расплавленного хлорида бария (смесей BaCl2 и NaCI,
BaCI2 и BaF2) или насыщенного раствора BaCI2*H2O на ртутном катоде. Во
избежание контактов с воздухом все эти процессы ведут в вакууме или
защитной атмосфере. В процессе промышленной переработки барита или витерита
получают хлорид или окись бария, из которых металлотермическим
восстановлением вырабатывают технический барий (см. схему).

[pic]

БАРИЙ
восстановление окиси или хлорида бария

В промышленности металлический барий получают термическим восстановлением
окиси бария порошком металлического алюминия (избыток) при температуре
1200—1250°. Процесс идет в вакууме (0,1 мм рт. ст.).
ЗВаО + 2А1 = ЗВа + Аl2О3 — 25 ккал
Восстановление проводится в кварцевых или герметичных фарфоровых
капсулах. После удаления воздуха током водорода в них создается вакуум,
затем окись бария и порошок алюминия в течение 2—3 час нагревают при
температуре 1250°. По окончании восстановления нагревание прекращают. После
охлаждения перед разборкой установки в нее подают сухой воздух.
Силикотермическое восстановление окиси бария проводится в вакууме в
стальной трубке (температура 1200°):

ЗВаО + Si = 2Ва + ВаSiO3 — 37 ккал
В процессе магнийтермического восстановления окиси бария в вакууме
получается металлический барий. В этом случае образуется промежуточный
окисел Ba2O:
2ВаО + Mg = Ba2O + Mg0 Вa2О = Ва0 + Ва
При цинкотермическом восстановлении окиси бария в вакууме образуется
сплав цинка и бария.
Металлотермическое восстановление хлорида бария натрием, калием или
металлическим цинком в вакууме приводит к образованию сплавов бария с
натрием, бария с калием и бария с цинком. Если восстановление хлорида бария
идет при нагревании с карбидом кальция CaC2, образуется сплав бария и
кальция.

Термическое разложение гидрида и Ва(NH3)6
Термическая вакуумная диссоциация гидрида бария (900—1000°), нитрида
Ва3N2 (160—180°) и Ва(NH3)6 (комнатная температура) сопровождается
образованием металлического бария.

Электролиз хлорида бария
При электролизе расплавленного хлорида бария (или расплавленной смеси
BaCl2— NaCI, BaCl2 — BaF2) с расплавленным свинцовым или оловянным катодом
образуются сплавы бария со свинцом или оловом. Во время электролиза
насыщенного раствора хлорида бария на ртутном катоде образуется амальгама
бария.
Электролитический метод вследствие трудоемкости практически не
используется в промышленности.

ОЧИСТКА
Сырой металлический барий очищают перегонкой в вакууме (1—1,5 мм рт. ст.,
температура 800°) в аппаратуре, подобной применяемой для очистки магния.

ХИМИЧЕСКИЕ И ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Барий — белый серебристый металл с объемно-центрированной кубической
решеткой (модификация ?-Ва устойчива ниже 375°, модификация ?-Ва — от 375
до 710°). Плотность бария 3,74 г1см3, твердость 3 по шкале Мооса (тверже
свинца). Ковкий металл. При загрязнении ртутью становится хрупким. Т. пл.
710°, т. кип. 1696°. Соли бария окрашивают пламя газовой горелки в желто-
зеленый цвет.
Самый важный радиоактивный изотоп бария — (?- и ?-активный 140Ва —
образуется при распаде урана, тория и плутония; период полураспада 13,4
дня. 140Ва извлекают хроматографически из смеси продуктов распада. Распад
изотопа 140Ва сопровождается выделением радиоактивного 140La.
При облучении цезия дейтронами образуется ядерный изотоп 133Ва с периодом
полураспада 1,77 дней. Со свинцом, никелем, сурьмой, оловом и железом барий
образует сплавы.
Барий химически активнее кальция и стронция. Металлический барий хранят в
герметичных сосудах под петролейным эфиром или парафиновым маслом. На
воздухе металлический барий теряет блеск, покрывается коричневато-желтой, а
затем серой пленкой окиси и нитрида:
Ва + 1/202 = Ва0 + 133,1 ккал.
ЗВа +N2 = Ba3N2 + 89,9 ккал

Под действием галогенов металлический барий образует безводные галогениды
ВаХ2 (X == F ?, С1? , Вг ?, I ? ). Металлический барий разлагает воду:
Ва + 2Н2О = Ва(ОН)2 + 112 + 92,5 ккал
Растворение металлического бария в жидком аммиаке (—40") сопровождается
образованием аммиаката Ba(NH3)6-При обычной температуре барий реагирует с
двуокисью углерода:
5Ва + 2C02 = ВаС2 + 4Bа0

Металлический барий — сильный восстановитель. С его помощью при
восстановлении хлорида америция (1100°) и фторида кюрия (1300°) были
получены элементы америций (N 95) и кюрий (N 96). При высокой температуре
барий восстанавливает закись углерода, а выделяющийся свободный углерод
реагирует с барием с образованием карбида ВаС2.
Приведенная ниже схема иллюстрирует химическую активность бария.

[pic]

Растворимые соли бария чрезвычайно ядовиты. Введенный внутривенно хлорид
бария мгновенно вызывает смерть. Карбонат и сульфит бария ядовиты, так как
они растворяются в соляной кислоте, которая содержится в желудочном соке.

ПРИМЕНЕНИЕ

Металлический барий применяется для металлотермического восстановления
америция и кюрия, в антифрикционных сплавах на основе свинца, а также в
вакуумной технике. Сплавы свинец — барий вытесняют полиграфические сплавы
свинец — сурьма.

СОЕДИНЕНИЯ (ОБЩИЕ СВОЙСТВА)
Известны многочисленные соединения, в которых барий присутствует в виде
двухвалентного катиона. Ион Ва2+ бесцветен, имеет устойчивую
восьмиэлектронную конфигурацию. Радиус иона 1,34 А. Он обладает
относительно большим объемом и слабо выраженной тенденцией к поляризации,
поэтому не образует устойчивых комплексных соединений. Гидроокись Ba(OH)g
представляет собой сильное основание.
Неорганические соединения
Гидрид бария, ВаН2, получают нагреванием металлического бария, сплавов
кадмий — барий, ртуть — барий или окиси бария в атмосфере водорода:
Ва + Н2 = ВаН2 + 55 ккал Ва0+ 2Н2 = BaH2 +
Н2О
BaH2 — серовато-белые кристаллы с плотностью 4,21 г/см3. Выше 675° они
подвергаются термической диссоциации. Гидрид бария разлагает воду и
взаимодействует с азотом, соляной кислотой и аммиаком:
[pic]
Гидрид бария применяют в качестве катализатора реакций гидрогенизации.
Окись бария, ВаО, получают непосредственным синтезом из элементов. Кроме
того, используют термическое разложение гидроокиси, перекиси, карбоната или
нитрата бария. Применяют также прокаливание смеси карбоната бария с углем,
сульфата бария с односернистым железом или нагревание сульфида бария с
окисью магния и водой:
[pic]
ВаО представляет собой кубические (решетка типа NaCI) или гексагональные
бесцветные кристаллы (или белый аморфный порошок), очень гигроскопичные, с
плотностью 5,72 г/см3 (для кубической модификации) и 5,32 г/см3 (для
гексагональной) и твердостью 3,3 по шкале Mooca; т. пл. 1923°, т. кип.
2000°. Ва0 люминесцирует под действием ультрафиолетовых лучей и
фосфоресцирует в рентгеновских лучах.
Растворяясь в воде, окись бария дает гидроокись бария Ba(OH)2. В отличие от
окислов кальция и стронция окись бария при температуре 500° в заметных
количествах поглощает двуокись углерода. На холоду окись бария
взаимодействует с хлором, а при нагревании — с кислородом, серой, азотом,
углеродом, двуокисью серы, сероуглеродом, двуокисью кремния, двуокисью
свинца, окисью железа, хрома, а также с солями аммония:
[pic]
При нагревании окись бария восстанавливается магнием, цинком, алюминием,
кремнием и цианидами щелочных металлов.
Окись бария применяют для изготовления стекла, эмалей и термо'
катализаторов. В результате замещения в цементе окиси кальция окисью бария
получают цементы с исключительной устойчивостью по отношению к воде,
содержащей сульфат-ионы.
Перекись бария, ВаО2, получают, сильно прокаливая гидроокись, нитрат или
карбонат бария в токе воздуха в присутствии следов воды. Другие способы
получения: непосредственный синтез из элементов при нагревании,
прокаливание окиси бария с окисью меди, нагревание окиси бария с хлоратом
калия, нагревание окиси бария до 350°, дегидратация кристаллогидрата
BaO2*8H2O при 120°:
Ва + 02 = Ва02 + 145,7 ккал Ba0 + СиО =
Ва02 + Сu
Ba0 +1/2 02 = Ва02 + 12,1 ккал 3ВаО + КclO3 =
ЗВа02 + КСl
Ba02 представляет собой белый парамагнитный порошок с плотностью 4,96
г1см3 и т. пл. 450°. Он разлагается до Ba0 (600°) или до кислорода (795°),
устойчив при обычной температуре (может храниться годами), плохо
растворяется в воде, спирте и эфире, растворяется в разбавленных кислотах:
[pic]
Термическое разложение перекиси бария ускоряют окислы - СеО, Cr2O3,
Fe2 O3 и Cu0.
Известны кристаллогидраты BaO2*8H2O и BaO2H2O. Октагид-рат Ba02•H2O
получают действием перекиси водорода на баритовую поду в слабощелочных
растворах, а также обработкой на холоду раствора хлорида пли гидроокиси
бария перекисью натрия:

Ва(ОН)2 + H2O2 + 6H2O = Ва02*8Н2О
BaO2*8H2O выделяется в виде бесцветных гексагональных кристаллов, трудно
растворимых в воде, спирте, эфире. Нагретое с перекисью водорода это
соединение превращается в желтое вещество — надперекнсь бария ВаО^.
Перекись бария реагирует при нагревании с водородол1, серой, углеродом,
аммиаком, солями аммония, феррицианидом калия и т. д.
[pic]
С концентрированной соляной кислотой перекись бария реагирует, выделяя
хлор:
ВаO2 + 4НС1конц. = BaCl2 + Cl2 + 2H2O
Перекись бария восстанавливает соли благородных металлов (обладающие
малой химической активностью) до соответствующего металла. Перекись бария
применяют для получения перекиси водорода, в зажигательных бомбах, а также
в качестве катализатора крекинг-процесса.
BaO2•H2O2 представляет собой желтые моноклинные микрокристаллы,
устойчивые при 0°, трудно растворимые в обычных растворителях.
Гидроокись бария, Ва(ОН)2, получают действием воды на металлический барий
или ВаО. Используют также обработку растворов солей бария (особенно
нитрата) щелочами. В промышленности применяют действие перегретого пара на
сульфид бария. С этой же целью можно нагреть до 175" (под давлением)
метаспликат бария BaSiOs с раствором NaOH. Описан метод, основанный на
восстановлении перекиси бария при 550°:
[pic]
Ba(OH)2— белый порошок с плотностью 4,495 г/см3 и т. пл. 408°. В
катодных лучах гидроокись бария фосфоресцирует желто-оранжевым цветом.
Растворяется в воде, трудно растворима в ацетоне и метплацетате.
При растворении Ва(ОН)2 в воде получается бесцветный раствор с сильно
щелочной реакцией — баритовая вода, которая в присутствии двуокиси углерода
быстро покрывается поверхностной пленкой карбоната бария.
Известны кристаллогидраты Ва(ОН)2*8Н2О, Ва(ОН)2*7H2O, Ва(ОН) •2Н2O и
Ва(ОН)2*H2O. Кристаллогидрат Ва(ОН)2*8H2O выделяется в виде бесцветных
моноклинных призм с плотностью 2,18 г/cм3 и т. пл. 78°. При нагревании до
650° в токе воздуха кристаллогидрат превращается в окись или перекись
бария.
Пропускание хлора через баритовую воду сопровождается образованием
хлорида, хлората и очень незначительных количеств гино-хлорита бария:

6Ва(ОН)2 + 6CL2 = 5BaCl2 + Ва(ClO3)2 + 6H2О
Баритовая вода реагирует при 100° с сероуглеродом:

2Ва(ОН)2 + CS2 = ВаСО3 + Ba(HS)2 + H2O

Металлический алюминий взаимодействует с баритовой водой с образованием
гидроксоалюмината бария и водорода:
2Аl + Ва(ОН)2 + 10H2O = Ba[Al(OH)4(H2O)2]2+3H2
Выше 1000° гидроокись бария подвергается термической диссоциации:
Ва(ОН)2 > ВаО + Н2O
Баритовая вода Ва(ОН)2 применяется в качестве очень чувствительного
химического реактива на двуокись углерода.
Фторид бария, BaF2, получают непосредственным синтезом из элементов,
действием фтористого водорода на окись, гидроокись, карбонат или хлорид
бария, обработкой баритовой воды фтористо-водородной кислотой, обработкой
нитрата или хлорида бария фто-ридом натрия или калия, а также сплавленном
хлорида магния с фторидом кальция или магния в атмосфере CO2 и термическим
разложением гексафторосиликата бария в атмосфере инертного газа:
[pic]
Бесцветные кубические кристаллы BaF2 имеют решетку типа CaF2 с
расстоянием между центром иона Ва2+ и иона F? 2,68 А. Плотность 4,83 г/см3,
т.пл. 1280°, т. кип. 2137°. Кристаллы мало растворимы в воде (1,63 г/л при
18°), растворяются в фтористоводо-родной, соляной и азотной кислотах.
Применяются для изготовления эмалей и оптических стекол. Температура
плавления смеси BaF2*LiF 850°, а смеси BaF2*BaCl2 1010°.




Новинки рефератов ::

Реферат: Спасательные и неотложные аварийно-восстановительные работы в очагах поражения (Технология)


Реферат: Договор долевого строительства (Право)


Реферат: Монтаж строительных конструкций (Технология)


Реферат: Конфликты в педагогическом общении (Педагогика)


Реферат: Cтрахование ответственности (Страхование)


Реферат: Татары (История)


Реферат: Высшие чувства личности, их формирование в современных условиях (Психология)


Реферат: Гагарин Юрий Алексеевич (Исторические личности)


Реферат: Католицизм (Мифология)


Реферат: "Я была тогда с моим народом...", А.Ахматова (Литература)


Реферат: Виды, ремонт, обслуживание, устройство и эксплуатация колёс. (Транспорт)


Реферат: Туберкулёз органов дыхания (Биология)


Реферат: Роль семьи в подготовке детей к школе (Педагогика)


Реферат: Государственный строй Афин в период расцвета рабовладельческой демократии (V в. до н.э.) (Право)


Реферат: Power Point (Программирование)


Реферат: Правовое государство и гражданское общество (Теория государства и права)


Реферат: Учет уставного капитала (Бухгалтерский учет)


Реферат: Управление маркетингом на предприятии на примере ОАО "Гурьевский металлургический завод" (Менеджмент)


Реферат: Культура Древней Греции (Культурология)


Реферат: Искусство эпохи Возрождения в Италии (Культурология)



Copyright © GeoRUS, Геологические сайты альтруист