باریم چیست ، از باریم برای چه چیزی استفاده می شود و چگونه می توان آن را آزمایش کرد

در دنیای جادویی شیمی ،باریمهمواره با جذابیت و کاربردهای گسترده خود ، توجه دانشمندان را به خود جلب کرده است. اگرچه این عنصر فلزی نقره ای سفید به اندازه طلا یا نقره خیره کننده نیست ، اما در بسیاری از زمینه ها نقش مهمی ایفا می کند. از ابزارهای دقیق در آزمایشگاههای تحقیقاتی علمی گرفته تا مواد اولیه کلیدی در تولید صنعتی تا معرفهای تشخیصی در حوزه پزشکی ، باریم افسانه شیمی را با خصوصیات و عملکردهای منحصر به فرد خود نوشته است.

در اوایل سال 1602 ، کاسیو لورو ، یک کفش ورزشی در شهر ایتالیا پوررا ، یک باریت حاوی سولفات باریم را با یک ماده قابل احتراق در یک آزمایش بو داده بود و از این که متوجه شد می تواند در تاریکی درخشش داشته باشد. این کشف در آن زمان علاقه زیادی را در بین دانشمندان برانگیخت و این سنگ به نام Porra Stone نامگذاری شد و مورد توجه تحقیقات شیمیدانان اروپایی قرار گرفت.
با این حال ، این شیمیدان سوئدی Scheele بود که واقعاً تأیید کرد که باریم یک عنصر جدید است. او در سال 1774 اکسید باریم را کشف کرد و آن را "Baryta" (زمین سنگین) نامید. او این ماده را به عمق مورد مطالعه قرار داد و معتقد بود که از یک زمین جدید (اکسید) همراه با اسید سولفوریک تشکیل شده است. دو سال بعد ، او نیترات این خاک جدید را با موفقیت گرم کرد و اکسید خالص به دست آورد.

با این حال ، اگرچه شیل اکسید باریم را کشف کرد ، اما تا سال 1808 نگذشت که شیمیدان انگلیسی دیوی با موفقیت با الکترولیز الکترولیت ساخته شده از باریت ، فلز باریم را با موفقیت تولید کرد. این کشف تأیید رسمی باریم به عنوان یک عنصر فلزی بود و همچنین سفر کاربرد باریم را در زمینه های مختلف باز کرد.

از آن زمان ، انسان به طور مداوم درک خود را از باریم عمیق تر کرده است. دانشمندان اسرار طبیعت را مورد بررسی قرار داده و با مطالعه خواص و رفتارهای باریم ، پیشرفت علم و فناوری را ارتقا داده اند. استفاده از باریم در تحقیقات علمی ، صنعت و زمینه های پزشکی نیز به طور فزاینده ای گسترده شده و راحتی و راحتی را برای زندگی انسان به ارمغان می آورد. جذابیت باریم نه تنها در کاربردی آن بلکه در رمز و راز علمی پشت آن نهفته است. دانشمندان به طور مداوم اسرار طبیعت را مورد بررسی قرار داده و با مطالعه خواص و رفتارهای باریم ، پیشرفت علم و فناوری را ارتقا داده اند. در عین حال ، باریم نیز بی سر و صدا در زندگی روزمره ما نقش دارد و راحتی و راحتی را برای زندگی ما به ارمغان می آورد.

بگذارید این سفر جادویی را برای کاوش در باریم آغاز کنیم ، از حجاب مرموز آن رونمایی کنیم و از جذابیت های بی نظیر آن قدردانی کنیم. در مقاله زیر ، ما به طور جامع خواص و کاربردهای باریم و همچنین نقش مهم آن در تحقیقات علمی ، صنعت و پزشکی را معرفی خواهیم کرد. من معتقدم که با خواندن این مقاله ، درک و دانش عمیق تری از باریم خواهید داشت.

1. زمینه های برنامه باریم
باریم یک عنصر شیمیایی رایج است. این یک فلز سفید نقره ای است که به شکل مواد معدنی مختلف در طبیعت وجود دارد. موارد زیر برخی از کاربردهای روزانه باریم است

سوزاندن و لومینسانس: باریم یک فلز بسیار واکنش پذیر است که هنگام تماس با آمونیاک یا اکسیژن شعله ای روشن ایجاد می کند. این امر باعث می شود باریم به طور گسترده ای در صنایعی مانند تولید آتش بازی ، شعله ور و تولید فسفر مورد استفاده قرار گیرد.

صنعت پزشکی: ترکیبات باریم نیز در صنعت پزشکی بسیار مورد استفاده قرار می گیرد. وعده های غذایی باریم (مانند قرص های باریم) در معاینات اشعه ایکس دستگاه گوارش استفاده می شود تا به پزشکان کمک کند تا عملکرد دستگاه گوارش را مشاهده کنند. از ترکیبات باریم نیز در برخی از روشهای درمانی رادیواکتیو مانند ید رادیواکتیو برای درمان بیماری تیروئید استفاده می شود.

شیشه و سرامیک: ترکیبات باریم به دلیل نقطه ذوب خوب و مقاومت در برابر خوردگی اغلب در ساخت شیشه و سرامیک استفاده می شوند. ترکیبات باریم می تواند سختی و استحکام سرامیک ها را تقویت کند و می تواند برخی از خصوصیات خاص سرامیک ها مانند عایق الکتریکی و ضریب شکست بالا را فراهم کند.

آلیاژهای فلزی: باریم می تواند آلیاژها را با سایر عناصر فلزی تشکیل دهد و این آلیاژها خاصیت بی نظیری دارند. به عنوان مثال ، آلیاژهای باریم می توانند نقطه ذوب آلیاژهای آلومینیوم و منیزیم را افزایش داده و پردازش و ریخته گری آنها را آسان تر کنند. علاوه بر این ، از آلیاژهای باریم با خصوصیات مغناطیسی نیز برای تهیه صفحات باتری و مواد مغناطیسی استفاده می شود.

باریم یک عنصر شیمیایی با نماد شیمیایی BA و شماره اتمی 56 است. باریم یک فلز زمینی قلیایی است که در گروه 6 جدول تناوبی ، عناصر اصلی گروه قرار دارد.

2. خصوصیات بدنی باریم
باریم (لیسانس)یک عنصر فلزی قلیایی زمین است. 1. ظاهر: باریم یک فلز نرم و نقره ای سفید با یک درخشش فلزی مجزا هنگام برش است.
چگالی: Barium دارای چگالی نسبتاً بالایی در حدود 3.5 گرم در سانتی متر مربع است. این یکی از متراکم ترین فلزات روی زمین است.
نقاط ذوب و جوش: نقطه ذوب باریم در حدود 727 درجه سانتیگراد و نقطه جوش در حدود 1897 درجه سانتیگراد است.
4. سختی: باریم یک فلز نسبتاً نرم با سختی Mohs در حدود 1.25 در 20 درجه سانتیگراد است.
5. هدایت: باریم یک هادی خوب از برق با هدایت الکتریکی بالا است.
6. انعطاف پذیری: اگرچه باریم یک فلز نرم است ، اما دارای درجه خاصی از انعطاف پذیری است و می تواند در ورق ها یا سیم های نازک پردازش شود.
7. فعالیت شیمیایی: باریم با بیشتر مناطق غیر متال و بسیاری از فلزات در دمای اتاق به شدت واکنش نشان نمی دهد ، اما در دمای بالا و هوا اکسیدها تشکیل می دهد. این ترکیب می تواند ترکیباتی با بسیاری از عناصر غیر فلزی مانند اکسیدها ، سولفیدها و غیره ایجاد کند.
8. اشکال وجود: مواد معدنی حاوی باریم در پوسته زمین ، مانند باریت (باریم سولفات) و غیره. باریم نیز می تواند به صورت هیدرات ، اکسیدها ، کربنات ها و غیره در طبیعت وجود داشته باشد.
9. رادیواکتیویته: باریم انواع ایزوتوپهای رادیواکتیو را دارد که از این میان Barium-133 یک ایزوتوپ رادیواکتیو رایج است که در تصویربرداری پزشکی و کاربردهای پزشکی هسته ای مورد استفاده قرار می گیرد.
10. کاربرد: ترکیبات باریم به طور گسترده ای در صنعت استفاده می شود ، مانند شیشه ، لاستیک ، کاتالیزورهای صنایع شیمیایی ، لوله های الکترون و غیره. سولفات آن اغلب به عنوان یک ماده کنتراست در معاینات پزشکی استفاده می شود. باریوم یک عنصر مهم فلزی است و خواص آن باعث می شود که آن را در بسیاری از زمینه ها استفاده کند.

3. خصوصیات شیمیایی باریم

خواص فلزی: باریم یک جامد فلزی با ظاهری نقره ای سفید و هدایت الکتریکی خوب است.

چگالی و نقطه ذوب: باریم یک عنصر نسبتاً متراکم با چگالی 3.51 گرم در سانتی متر مکعب است. باریم نقطه ذوب پایین در حدود 727 درجه سانتیگراد (1341 درجه فارنهایت) است.

واکنش پذیری: باریم با اکثر عناصر غیر فلزی ، به ویژه با هالوژن ها (مانند کلر و برم) به سرعت واکنش نشان می دهد و ترکیبات مربوط به باریم را تولید می کند. به عنوان مثال ، باریم با کلر برای تولید کلرید باریم واکنش نشان می دهد.

اکسید کننده پذیری: باریم می تواند برای تشکیل اکسید باریم اکسیده شود. اکسید باریم به طور گسترده در صنایعی مانند ذوب فلزی و شیشه سازی استفاده می شود. فعالیت بالا: باریم فعالیت شیمیایی بالایی دارد و به راحتی با آب برای آزاد کردن هیدروژن و تولید هیدروکسید باریم واکنش نشان می دهد.

4. خصوصیات بیولوژیکی باریم

نقش و خصوصیات بیولوژیکیباریمدر ارگانیسم ها کاملاً درک نشده است ، اما مشخص است که باریم سمیت خاصی برای ارگانیسم ها دارد.

مسیر ورودی: مردم عمدتاً از طریق غذا و آب آشامیدنی باریم را مصرف می کنند. برخی از غذاها ممکن است حاوی مقادیر باریوم مانند غلات ، گوشت و لبنیات باشند. علاوه بر این ، آبهای زیرزمینی گاهی اوقات حاوی غلظت بالاتری از باریم است.

جذب بیولوژیکی و متابولیسم: باریم توسط ارگانیسم ها قابل جذب است و از طریق گردش خون در بدن توزیع می شود. باریم به طور عمده در کلیه ها و استخوان ها به ویژه در غلظت های بالاتر در استخوان ها جمع می شود.
عملکرد بیولوژیکی: هنوز مشخص نشده است که باریم عملکردهای فیزیولوژیکی اساسی در ارگانیسم ها دارد. بنابراین ، عملکرد بیولوژیکی باریم بحث برانگیز است.

5. خصوصیات بیولوژیکی باریم

سمیت: غلظت بالای یون های باریم یا ترکیبات باریم برای بدن انسان سمی است. مصرف بیش از حد باریم می تواند باعث ایجاد علائم مسمومیت حاد ، از جمله استفراغ ، اسهال ، ضعف عضلات ، آریتمی و غیره شود. مسمومیت شدید ممکن است باعث آسیب سیستم عصبی ، آسیب کلیوی و مشکلات قلبی شود.
تجمع استخوان: باریم می تواند در استخوان های موجود در بدن انسان بویژه در افراد مسن جمع شود. قرار گرفتن در معرض طولانی مدت در برابر غلظت بالای باریم ممکن است باعث بیماری های استخوانی مانند پوکی استخوان شود.
اثرات قلبی عروقی: باریم ، مانند سدیم ، می تواند در تعادل یون و فعالیت الکتریکی تداخل داشته باشد و بر عملکرد قلب تأثیر بگذارد. مصرف بیش از حد باریم ممکن است باعث ریتم های غیر طبیعی قلب شود و خطر حمله قلبی را افزایش دهد.
سرطان زایی: اگرچه هنوز هم در مورد سرطان زایی باریم اختلاف نظر وجود دارد ، برخی از مطالعات نشان داده اند که قرار گرفتن در معرض طولانی مدت در غلظت های بالای باریم ممکن است خطر ابتلا به برخی از سرطان ها مانند سرطان معده و سرطان مری را افزایش دهد. با توجه به سمیت و خطر احتمالی باریم ، افراد باید مراقب باشند که از مصرف بیش از حد یا قرار گرفتن در معرض طولانی مدت در برابر غلظت بالای باریم جلوگیری کنند. غلظت باریم در آب آشامیدنی و غذا باید برای محافظت از سلامت انسان کنترل و کنترل شود. اگر به مسمومیت مشکوک هستید یا علائم مرتبط با آن دارید ، لطفاً فوراً توجه پزشکی را جستجو کنید.

6. باریم در طبیعت
مواد معدنی باریم: باریم می تواند در پوسته زمین به شکل مواد معدنی وجود داشته باشد. برخی از مواد معدنی رایج باریم شامل باریت و Witherite است. این سنگ معدن اغلب با سایر مواد معدنی مانند سرب ، روی و نقره رخ می دهد.
حل شده در آبهای زیرزمینی و صخره ها: باریم می تواند در آبهای زیرزمینی و سنگها در حالت حل شده وجود داشته باشد. آبهای زیرزمینی حاوی مقادیر کمی از باریم محلول است و غلظت آن به شرایط زمین شناسی و خصوصیات شیمیایی بدن آب بستگی دارد. نمک های باریم: باریم می تواند نمک های مختلفی مانند کلرید باریم ، نیترات باریم و کربنات باریم را تشکیل دهد. این ترکیبات می توانند در طبیعت به عنوان مواد معدنی طبیعی وجود داشته باشند.
محتوای موجود در خاک:باریممی تواند در خاک به اشکال مختلف وجود داشته باشد ، که برخی از آنها از انحلال ذرات معدنی طبیعی یا سنگ ناشی می شود. محتوای باریم در خاک معمولاً کم است ، اما ممکن است غلظت زیادی از باریم در مناطق خاص وجود داشته باشد.
لازم به ذکر است که شکل و محتوای باریم ممکن است در محیط ها و مناطق مختلف زمین شناسی متفاوت باشد ، بنابراین شرایط جغرافیایی و زمین شناسی خاص هنگام بحث در مورد باریم باید در نظر گرفته شود.

7. معدن و تولید باریم
فرآیند استخراج و آماده سازی باریم معمولاً مراحل زیر را شامل می شود:
1. استخراج سنگ معدن باریم: ماده اصلی اصلی سنگ معدن باریم باریت است که به عنوان باریم سولفات نیز شناخته می شود. معمولاً در پوسته زمین یافت می شود و به طور گسترده در سنگ ها و ذخایر معدنی روی زمین توزیع می شود. استخراج معدن معمولاً شامل فرآیندی مانند انفجار ، معدن ، خرد شدن و درجه بندی سنگ معدن برای به دست آوردن سنگ معدن حاوی سولفات باریم است.
2. آماده سازی کنسانتره: استخراج باریم از سنگ معدن بریوم نیاز به درمان کنسانتره سنگ معدن دارد. آماده سازی کنسانتره معمولاً شامل انتخاب دست و مراحل شناور برای از بین بردن ناخالصی ها و به دست آوردن سنگ معدن حاوی بیش از 96 ٪ سولفات باریم است.
3. تهیه سولفات باریم: کنسانتره در معرض مراحل مانند آهن و سیلیکون قرار می گیرد تا در نهایت باریم سولفات (BASO4) بدست آید.
4. تهیه سولفید باریم: به منظور تهیه باریم از باریم سولفات ، سولفات باریم باید به سولفید باریم تبدیل شود ، همچنین به عنوان خاکستر سیاه نیز شناخته می شود. پودر سنگ سولفات باریم با اندازه ذرات کمتر از 20 مش معمولاً با نسبت وزن 4: 1 با پودر کک زغال سنگ یا نفتی مخلوط می شود. این مخلوط در 1100 ℃ در یک کوره Reverberatory بو داده می شود و سولفات باریم به سولفید باریم کاهش می یابد.
5. حل سولفید باریم: محلول سولفید باریم سولفات باریم را می توان با شستشوی آب گرم بدست آورد.
6. تهیه اکسید باریم: به منظور تبدیل سولفید باریم به اکسید باریم ، کربنات سدیم یا دی اکسید کربن معمولاً به محلول سولفید باریم اضافه می شود. پس از مخلوط کردن کربنات باریم و پودر کربن ، کلسیناسیون در بالای 800 ℃ می تواند اکسید باریم تولید کند.
7. خنک کننده و پردازش: لازم به ذکر است که اکسید باریم برای تشکیل باریم پراکسید در 500-700 ℃ اکسیده می شود و پراکسید باریم را می توان برای تشکیل اکسید باریم در 700-800 تجزیه کرد. برای جلوگیری از تولید پراکسید باریم ، محصول کلسینه شده باید تحت حمایت از گاز بی اثر خنک یا خاموش شود.

موارد فوق فرایند معدن و آماده سازی عمومی عنصر باریم است. این فرایندها بسته به فرآیند و تجهیزات صنعتی ممکن است متفاوت باشد ، اما اصول کلی یکسان است. باریم یک فلز مهم صنعتی است که در انواع کاربردهای مختلف از جمله صنعت شیمیایی ، پزشکی ، الکترونیک و سایر زمینه ها مورد استفاده قرار می گیرد.

8. روشهای تشخیص رایج برای عنصر باریم
باریمیک عنصر رایج است که معمولاً در کاربردهای مختلف صنعتی و علمی مورد استفاده قرار می گیرد. در شیمی تحلیلی ، روشهای تشخیص باریم معمولاً شامل تجزیه و تحلیل کیفی و تجزیه و تحلیل کمی است. موارد زیر مقدمه مفصلی در مورد روشهای متداول تشخیصی برای عنصر باریم است:

1. طیف سنجی جذب اتمی شعله (FAAS): این یک روش تجزیه و تحلیل کمی که معمولاً برای نمونه هایی با غلظت بالاتر استفاده می شود ، استفاده می شود. محلول نمونه به شعله پاشیده می شود و اتم های باریم نور را از طول موج خاص جذب می کنند. شدت نور جذب شده اندازه گیری می شود و متناسب با غلظت باریم است.
2. طیف سنجی انتشار اتمی شعله (FAES): این روش باریم را با پاشیدن محلول نمونه به شعله تشخیص می دهد ، اتم های باریم را هیجان انگیز می کند تا نور از طول موج خاص ساطع شود. در مقایسه با FAAS ، FAES به طور کلی برای تشخیص غلظت های پایین باریم استفاده می شود.
3. طیف سنجی فلورسانس اتمی (AAS): این روش شبیه به FAAS است ، اما از طیف سنج فلورسانس برای تشخیص حضور باریم استفاده می کند. می توان از آن برای اندازه گیری مقدار ردیابی باریم استفاده کرد.
4. کروماتوگرافی یونی: این روش برای تجزیه و تحلیل باریم در نمونه های آب مناسب است. یونهای باریم توسط کروماتوگرافی یونی از هم جدا و شناسایی می شوند. می توان از آن برای اندازه گیری غلظت باریم در نمونه های آب استفاده کرد.
5. طیف سنجی فلورسانس اشعه ایکس (XRF): این یک روش تحلیلی غیر مخرب است که برای تشخیص باریم در نمونه های جامد مناسب است. بعد از اینکه نمونه توسط اشعه ایکس هیجان زده می شود ، اتم های باریم فلورسانس خاص را منتشر می کنند و میزان باریم با اندازه گیری شدت فلورسانس تعیین می شود.
6. طیف سنجی جرمی: می توان از طیف سنجی جرمی برای تعیین ترکیب ایزوتوپی باریم و تعیین محتوای باریم استفاده کرد. این روش معمولاً برای تجزیه و تحلیل با حساسیت بالا استفاده می شود و می تواند غلظت بسیار کمی از باریم را تشخیص دهد. در بالا برخی از روشهای متداول برای تشخیص باریم وجود دارد. روش خاص برای انتخاب بستگی به ماهیت نمونه ، دامنه غلظت باریم و هدف از تجزیه و تحلیل دارد. اگر به اطلاعات بیشتر نیاز دارید یا سوالات دیگری دارید ، لطفاً به من اطلاع دهید. این روشها به طور گسترده در کاربردهای آزمایشگاهی و صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند تا به طور دقیق و قابل اعتماد اندازه گیری و تشخیص حضور و غلظت باریم را اندازه گیری و تشخیص دهند. روش خاص برای استفاده بستگی به نوع نمونه ای دارد که باید اندازه گیری شود ، دامنه محتوای باریم و هدف خاص از تجزیه و تحلیل.