Сульфат бария

05.02.2021

Сульфат бария (сернокислый барий) — сернокислая соль бария. Химическая формула — BaSO4.

Получение

Сульфат бария получают взаимодействием растворимых солей, оксида, пероксида или гидроксида бария с серной кислотой или растворимыми сульфатами:

B a C l 2 + N a 2 S O 4 → B a S O 4 ↓ + 2 N a C l {displaystyle {mathsf {BaCl_{2}+Na_{2}SO_{4} ightarrow BaSO_{4}downarrow +2NaCl}}} B a O + H 2 S O 4 → B a S O 4 ↓ + H 2 O {displaystyle {mathsf {BaO+H_{2}SO_{4} ightarrow BaSO_{4}downarrow +H_{2}O}}} B a O 2 + H 2 S O 4 → B a S O 4 ↓ + H 2 O 2 {displaystyle {mathsf {BaO_{2}+H_{2}SO_{4} ightarrow BaSO_{4}downarrow +H_{2}O_{2}}}}

Последняя реакция используется также для получения пероксида водорода.

В промышленности большие объёмы сульфата бария получают из природного минерала тяжелого шпата, при этом исходное сырьё измельчается и декантируется.

Свойства

Кристаллическое вещество — белый порошок или прозрачный кристалл, практически нерастворим в воде (растворимость 0,0015 г/л при 18 °C) и других растворителях. В природе встречается в виде минерала барита, который является основной бариевой рудой.

Коэффициент преломления коллоидной частицы (дисперсной фазы) n = 1,63

Химические свойства

  • Сульфат бария нерастворим в щелочах и большинстве кислот, однако растворим в хлорной воде, бромистоводородной и йодистоводородной кислотах, растворах гидрокарбонатов щелочных металлов.
  • Вступает во взаимодействие с концентрированной серной кислотой, которая переводит нерастворимый сульфат в хорошо растворимый гидросульфат бария:
B a S O 4 + H 2 S O 4 → B a ( H S O 4 ) 2 {displaystyle {mathsf {BaSO_{4}+H_{2}SO_{4} ightarrow Ba(HSO_{4})_{2}}}}
  • При прокаливании с углём или коксом сульфат восстанавливается до сульфида:
B a S O 4 + 4 C → B a S + 4 C O ↑ {displaystyle {mathsf {BaSO_{4}+4C ightarrow BaS+4COuparrow }}}
  • При температурах выше 1600 °C разлагается:
2 B a S O 4 → 2 B a O + 2 S O 2 ↑ + O 2 ↑ {displaystyle {mathsf {2BaSO_{4} ightarrow 2BaO+2SO_{2}uparrow +O_{2}uparrow }}}

Токсичность

Сульфат бария в силу низкой растворимости в воде не является токсичным для организма веществом, в отличие от всех растворимых солей бария, и поэтому возможно его применение в качестве рентгеноконтрастного вещества.

Применение

Аналитическая химия

В аналитической химии сульфат бария применяют как хорошую гравиметрическую форму для определения сульфат-ионов и ионов бария в гравиметрическом анализе.

Рентгеноконтрастное вещество

Часто используется при рентгеновских исследованиях желудочно-кишечного тракта как радиоконтрастное вещество, так как тяжёлые атомы бария хорошо поглощают рентгеновское излучение. Хотя все растворимые соли бария ядовиты, сульфат бария практически нерастворим в воде (и в соляной кислоте, которая содержится в желудочном соке), поэтому он нетоксичен. Для рентгенографического исследования органов пищеварения пациент принимает внутрь суспензию сульфата бария («баритовую кашу») с содержанием бария 58,7 %.

Пигмент-наполнитель

Сульфат бария является одной из составляющих смесей, используемых в качестве белых пигментов:

  • Смесь сульфата бария с сульфидом цинка, получаемая взаимодействием растворов сульфида бария и сульфата цинка, — литопон.
  • Мелкокристаллический сульфат бария, получаемый осаждением сульфатом натрия из раствора сульфида бария, — бланфикс (фр. Blanc fixe).
  • Употребляется как клеевая краска, так как нерастворим в органических растворителях. Эти белила дешевле свинцовых, в отличие от них не токсичны и не темнеют от сероводорода.

    Другие применения

    Сульфат бария используется для различных промышленных целей:

  • В качестве наполнителя для фото- и писчей бумаги, для линолеума и для некоторых лако-красочных материалов. См., например, баритаж.
  • Как белый наполнитель для пластмасс.
  • В фотометрии: для окраски фотометрических шаров
  • В электрохимической промышленности при изготовлении свинцовых аккумуляторов как расширитель активной массы отрицательного электрода.
  • При производстве пасты для травления стекла.
  • При производстве некоторых огнеупорных материалов.
  • Протектор для рентгеновского излучения (бариевая штукатурка рентгеновских кабинетов).
  • Добавление в продукцию Lego для обеспечения рентгеноконтрастности на случай, если ребёнок проглотит деталь (это был эксперимент, который закончился неудачно в 1996 году, из-за снижения прочности деталей и токсичности сульфата бария промышленного качества).
  • Как основной компонент циммерита — обмазки брони немецких танков и САУ периода Второй мировой войны.
  • В виде баритового концентрата при бурении скважин для утяжеления глинистых буровых растворов.