Карбона́т ба́рію, ба́рій карбона́т — неорганічна сполука, барієва сіль ряду карбонатів складу BaCO3. За звичайних умов є білими, малорозчинними у воді кристалами.
У природі сполука поширена у вигляді мінералів вітериту (BaCO3) й альстоніту (BaCO3·CaCO3, із домішками SrCO3)Handbook of mineralogy — Alstonite .
Застосовується у виробництві скла, цегли і бетону, магнітних матеріалів, у фотографії.
Фізичні властивості
Карбонат барію може існувати у трьох модифікаціях: ромбічній γ-BaCO3 (стійка до 811 °C), гексагональній β-формі (стійка у проміжку 811–982 °C) та кубічній α-формі (від 912 °C і до температури плавління)
При нагрівання карбонату утворюється оксид барію (реакція підсилюється наявністю слідів води). Ці дві сполуки розчиняються одна в одній за підвищених температур (наприклад, при 1000 °C розчиняється 10 мол. % оксиду в карбонаті і 5 мол. % карбонату в оксиді).
У воді BaCO3 майже не розчиняється (добуток розчинності 2,58⋅10-9). Часткове розчинення можливе при насиченні води вуглекислим газом (процес відбувається за рахунок утворення розчинного гідрокарбонату).
Отримання Основною сировиною для отримання карбонату барію є природний сульфат барію BaSO4 (барит). Його відновлюють при взаємодії з коксом:
Реакцію проводять при температурі 1100—1200 °C (відхилення від цих меж на 50 °C помітно зменшує швидкість реакції) протягом 10 хвилин. Після завершення взаємодії розчинний сульфід барію вимивають гарячою водою, відділяючи від мінеральних залишків. Інший продукт відновлення, оксид вуглецю CO2, регенерується коксом і повертається у піч:
У випадку присутності у руді домішок SiO2 відбувається втрата як сировини, так і продукту — внаслідок утворення нерозчинного ортосилікату:
Наступною стадією є осадження карбонату. Переважним способом є його осадження шляхом пропускання вуглекислого газу (його отримують як продукт згоряння):
Іншим способом є содовий процес:
Взаємодія проводиться між 15 % розчином сульфіду і 30 % розчином карбонату натрію у резервуарі з перемішуванням.
Економічно обидва способи є рівноцінними, тому вибір між ними здійснюється з міркувань застосування побічних продуктів — сірководню чи сульфіду натрію: сірководень може бути сировиною для отримання сірки чи сульфатної кислоти, а з розчину сульфіду отримують кристалогідрати Na2S (з 60 % солі).
Хімічні властивості При нагріванні більше 1360 °C розкладається із утворенням оксиду барію:
Він є практично нерозчинним у воді; під тиском вуглекислого газу частково переходить у розчинний гідрокарбонат:
Як типовий карбонат, легко розкладається кислотами, утворюючи відповідну сіль і нестійку карбонатну кислоту:
(розчинення у фторидній кислоті, висушування розчину і прокалювання залишку)
Карбонат барію бере участь у реакціях обміну з іншими солями:
Кристалічний карбонат при нагріванні реагує з деякими неметалами:
Сполука має виражені осно́вні властивості і при сплавленні взаємодіє з амфотерними оксидами:
При нагріванні з коксом відновлюється:
Застосування Значна кількість карбонату барію йде на виробництво скла: його додавання надає склу міцність, збільшує густину і вагу, заломлення світла, а також поглинає рентгенівське випромінювання. BaCO3 додається до цегли і бетонів, щоб зменшити вивітрювання і збільшити опір матеріалу до дії сульфатів у воді (з якими він утворює нарозчинні сполуки).
Карбонат барію дрібної фракції застосовується для отримання фериту барію — промислово важливого магнітного матеріалу. А продукт реакції карбонату з оксидом титану TiO2, титанат барію, є фероелектриком із надвисокою діелектричною проникністю.
У фотографічній справі карбонат барію є реагентом для отримання сульфату барію, що зумовлює появу білих кольорів.
Див. також
Баритові руди Карбонати
Примітки
Джерела