Dalam dunia kimia ajaib,bariumsentiasa menarik perhatian saintis dengan daya tarikannya yang unik dan aplikasi yang luas. Walaupun unsur logam putih keperakan ini tidak mempesonakan seperti emas atau perak, ia memainkan peranan yang amat diperlukan dalam banyak bidang. Daripada instrumen ketepatan dalam makmal penyelidikan saintifik kepada bahan mentah utama dalam pengeluaran perindustrian kepada reagen diagnostik dalam bidang perubatan, barium telah menulis legenda kimia dengan sifat dan fungsinya yang unik.
Seawal tahun 1602, Cassio Lauro, seorang pembuat kasut di bandar Porra Itali, memanggang barit yang mengandungi barium sulfat dengan bahan mudah terbakar dalam eksperimen dan terkejut apabila mendapati ia boleh menyala dalam gelap. Penemuan ini menimbulkan minat yang besar di kalangan sarjana pada masa itu, dan batu itu dinamakan batu Porra dan menjadi tumpuan penyelidikan oleh ahli kimia Eropah.
Walau bagaimanapun, ahli kimia Sweden Scheele yang benar-benar mengesahkan bahawa barium adalah unsur baru. Dia menemui barium oksida pada tahun 1774 dan memanggilnya "Baryta" (tanah berat). Dia mengkaji bahan ini secara mendalam dan percaya bahawa ia terdiri daripada bumi baru (oksida) yang digabungkan dengan asid sulfurik. Dua tahun kemudian, dia berjaya memanaskan nitrat tanah baru ini dan memperoleh oksida tulen.
Walau bagaimanapun, walaupun Scheele menemui oksida barium, hanya pada tahun 1808 ahli kimia British Davy berjaya menghasilkan logam barium dengan mengelektrolisis elektrolit yang diperbuat daripada barit. Penemuan ini menandakan pengesahan rasmi barium sebagai unsur logam, dan juga membuka perjalanan penggunaan barium dalam pelbagai bidang.
Sejak itu, manusia terus mendalami pemahaman mereka tentang barium. Para saintis telah meneroka misteri alam semula jadi dan mempromosikan kemajuan sains dan teknologi dengan mengkaji sifat dan tingkah laku barium. Aplikasi barium dalam penyelidikan saintifik, industri, dan bidang perubatan juga telah menjadi semakin meluas, membawa kemudahan dan keselesaan kepada kehidupan manusia. Daya tarikan barium bukan sahaja terletak pada kepraktisannya, tetapi juga pada misteri saintifik di belakangnya. Para saintis telah terus menerokai misteri alam semula jadi dan mempromosikan kemajuan sains dan teknologi dengan mengkaji sifat dan tingkah laku barium. Pada masa yang sama, barium juga secara senyap memainkan peranan dalam kehidupan seharian kita, membawa kemudahan dan keselesaan kepada kehidupan kita.
Marilah kita memulakan perjalanan ajaib meneroka barium ini, mendedahkan tudung misterinya, dan menghargai daya tarikannya yang unik. Dalam artikel berikut, kami akan memperkenalkan secara menyeluruh sifat dan aplikasi barium, serta peranan pentingnya dalam penyelidikan saintifik, industri dan perubatan. Saya percaya bahawa melalui membaca artikel ini, anda akan mempunyai pemahaman yang lebih mendalam dan pengetahuan tentang barium.
1. Bidang aplikasi barium
Barium ialah unsur kimia biasa. Ia adalah logam putih keperakan yang wujud dalam bentuk pelbagai mineral di alam semula jadi. Berikut adalah beberapa kegunaan harian barium
Pembakaran dan pendaran: Barium ialah logam yang sangat reaktif yang menghasilkan nyalaan terang apabila ia bersentuhan dengan ammonia atau oksigen. Ini menjadikan barium digunakan secara meluas dalam industri seperti pembuatan bunga api, suar, dan pembuatan fosfor.
Industri perubatan: Sebatian barium juga digunakan secara meluas dalam industri perubatan. Hidangan barium (seperti tablet barium) digunakan dalam pemeriksaan X-ray gastrousus untuk membantu doktor memerhatikan fungsi sistem pencernaan. Sebatian barium juga digunakan dalam beberapa terapi radioaktif, seperti iodin radioaktif untuk rawatan penyakit tiroid.
Kaca dan Seramik: Sebatian barium sering digunakan dalam pembuatan kaca dan seramik kerana takat lebur yang baik dan rintangan kakisan. Sebatian barium boleh meningkatkan kekerasan dan kekuatan seramik dan boleh memberikan beberapa ciri khas seramik, seperti penebat elektrik dan indeks biasan tinggi.
Aloi Logam: Barium boleh membentuk aloi dengan unsur logam lain, dan aloi ini mempunyai beberapa sifat unik. Sebagai contoh, aloi barium boleh meningkatkan takat lebur aloi aluminium dan magnesium, menjadikannya lebih mudah untuk diproses dan dituang. Selain itu, aloi barium dengan sifat magnet juga digunakan untuk membuat plat bateri dan bahan magnet.
Barium ialah unsur kimia dengan simbol kimia Ba dan nombor atom 56. Barium ialah logam alkali tanah yang berada dalam kumpulan 6 jadual berkala, unsur kumpulan utama.
2. Sifat fizikal barium
Barium (Ba)ialah unsur logam alkali tanah. 1. Rupa: Barium ialah logam lembut berwarna putih keperakan dengan kilauan logam yang berbeza apabila dipotong.
2. Ketumpatan: Barium mempunyai ketumpatan yang agak tinggi kira-kira 3.5 g/cm³. Ia adalah salah satu logam paling tumpat di bumi.
3. Takat lebur dan didih: Takat lebur barium ialah kira-kira 727°C dan takat didih ialah kira-kira 1897°C.
4. Kekerasan: Barium ialah logam yang agak lembut dengan kekerasan Mohs kira-kira 1.25 pada 20 darjah Celsius.
5. Kekonduksian: Barium ialah konduktor elektrik yang baik dengan kekonduksian elektrik yang tinggi.
6. Kemuluran: Walaupun barium adalah logam lembut, ia mempunyai tahap kemuluran tertentu dan boleh diproses menjadi kepingan nipis atau wayar.
7. Aktiviti kimia: Barium tidak bertindak balas kuat dengan kebanyakan bukan logam dan banyak logam pada suhu bilik, tetapi ia membentuk oksida pada suhu tinggi dan di udara. Ia boleh membentuk sebatian dengan banyak unsur bukan logam, seperti oksida, sulfida, dll.
8. Bentuk kewujudan: Mineral yang mengandungi barium dalam kerak bumi, seperti barit (barium sulfat), dan lain-lain. Barium juga boleh wujud dalam bentuk hidrat, oksida, karbonat dan sebagainya di alam semula jadi.
9. Keradioaktifan: Barium mempunyai pelbagai isotop radioaktif, antaranya barium-133 ialah isotop radioaktif yang biasa digunakan dalam pengimejan perubatan dan aplikasi perubatan nuklear.
10. Aplikasi: Sebatian barium digunakan secara meluas dalam industri, seperti kaca, getah, pemangkin industri kimia, tiub elektron, dll. Sulfatnya sering digunakan sebagai agen kontras dalam pemeriksaan perubatan. Barium ialah unsur logam yang penting, dan sifatnya. menjadikannya digunakan secara meluas dalam banyak bidang.
3. Sifat kimia barium
Sifat logam: Barium ialah pepejal logam dengan rupa putih keperakan dan kekonduksian elektrik yang baik.
Ketumpatan dan takat lebur: Barium ialah unsur yang agak tumpat dengan ketumpatan 3.51 g/cm3. Barium mempunyai takat lebur yang rendah kira-kira 727 darjah Celsius (1341 darjah Fahrenheit).
Kereaktifan: Barium bertindak balas dengan cepat dengan kebanyakan unsur bukan logam, terutamanya dengan halogen (seperti klorin dan bromin), menghasilkan sebatian barium yang sepadan. Sebagai contoh, barium bertindak balas dengan klorin untuk menghasilkan barium klorida.
Kebolehoksidaan: Barium boleh dioksidakan untuk membentuk barium oksida. Barium oksida digunakan secara meluas dalam industri seperti peleburan logam dan pembuatan kaca. Aktiviti tinggi: Barium mempunyai aktiviti kimia yang tinggi dan mudah bertindak balas dengan air untuk membebaskan hidrogen dan menghasilkan barium hidroksida.
4. Sifat biologi barium
Peranan dan sifat biologibariumdalam organisma tidak difahami sepenuhnya, tetapi diketahui bahawa barium mempunyai ketoksikan tertentu kepada organisma.
Laluan pengambilan: Orang ramai terutamanya menelan barium melalui makanan dan air minuman. Sesetengah makanan mungkin mengandungi jumlah surih barium, seperti bijirin, daging, dan produk tenusu. Di samping itu, air bawah tanah kadangkala mengandungi kepekatan barium yang lebih tinggi.
Penyerapan dan metabolisme biologi: Barium boleh diserap oleh organisma dan diedarkan dalam badan melalui peredaran darah. Barium terutamanya terkumpul di dalam buah pinggang dan tulang, terutamanya dalam kepekatan yang lebih tinggi dalam tulang.
Fungsi biologi: Barium belum lagi didapati mempunyai sebarang fungsi fisiologi penting dalam organisma. Oleh itu, fungsi biologi barium masih menjadi kontroversi.
5. Sifat biologi barium
Ketoksikan: Kepekatan tinggi ion barium atau sebatian barium adalah toksik kepada tubuh manusia. Pengambilan barium yang berlebihan boleh menyebabkan gejala keracunan akut, termasuk muntah, cirit-birit, kelemahan otot, aritmia, dsb. Keracunan yang teruk boleh menyebabkan kerosakan sistem saraf, kerosakan buah pinggang dan masalah jantung.
Pengumpulan tulang: Barium boleh terkumpul di dalam tulang dalam tubuh manusia, terutamanya pada orang tua. Pendedahan jangka panjang kepada kepekatan barium yang tinggi boleh menyebabkan penyakit tulang seperti osteoporosis.
Kesan kardiovaskular: Barium, seperti natrium, boleh mengganggu keseimbangan ion dan aktiviti elektrik, menjejaskan fungsi jantung. Pengambilan barium yang berlebihan boleh menyebabkan irama jantung yang tidak normal dan meningkatkan risiko serangan jantung.
Kekarsinogenan: Walaupun masih terdapat kontroversi tentang kekarsinogenan barium, beberapa kajian telah menunjukkan bahawa pendedahan jangka panjang kepada kepekatan barium yang tinggi boleh meningkatkan risiko kanser tertentu, seperti kanser perut dan kanser esofagus. Disebabkan ketoksikan dan potensi bahaya barium, orang ramai harus berhati-hati untuk mengelakkan pengambilan berlebihan atau pendedahan jangka panjang kepada kepekatan tinggi barium. Kepekatan barium dalam air minuman dan makanan perlu dipantau dan dikawal untuk melindungi kesihatan manusia. Jika anda mengesyaki keracunan atau mempunyai simptom yang berkaitan, sila dapatkan rawatan perubatan dengan segera.
6. Barium dalam Alam
Mineral Barium: Barium boleh wujud dalam kerak bumi dalam bentuk mineral. Beberapa mineral barium biasa termasuk barit dan witherite. Bijih ini sering berlaku bersama mineral lain, seperti plumbum, zink, dan perak.
Larut dalam Air Tanah dan Batu: Barium boleh wujud dalam air bawah tanah dan batu dalam keadaan terlarut. Air bawah tanah mengandungi sejumlah kecil barium terlarut, dan kepekatannya bergantung pada keadaan geologi dan sifat kimia badan air. Garam barium: Barium boleh membentuk garam yang berbeza, seperti barium klorida, barium nitrat dan barium karbonat. Sebatian ini boleh wujud di alam semula jadi sebagai mineral semula jadi.
Kandungan dalam tanah:Bariumboleh wujud di dalam tanah dalam bentuk yang berbeza, sebahagian daripadanya datang daripada pelarutan zarah mineral semula jadi atau batu. Kandungan barium dalam tanah biasanya rendah, tetapi mungkin terdapat kepekatan barium yang tinggi di kawasan tertentu tertentu.
Perlu diingatkan bahawa bentuk dan kandungan barium mungkin berbeza-beza dalam persekitaran dan wilayah geologi yang berbeza, jadi keadaan geografi dan geologi tertentu perlu dipertimbangkan semasa membincangkan barium.
7. Perlombongan dan pengeluaran barium
Proses perlombongan dan penyediaan barium biasanya merangkumi langkah-langkah berikut:
1. Perlombongan bijih barium: Mineral utama bijih barium ialah barit, juga dikenali sebagai barium sulfat. Ia biasanya terdapat di dalam kerak bumi dan diedarkan secara meluas dalam batuan dan mendapan mineral di bumi. Perlombongan biasanya melibatkan proses seperti letupan, perlombongan, penghancuran dan penggredan bijih untuk mendapatkan bijih yang mengandungi barium sulfat.
2. Penyediaan pekat: Pengekstrakan barium daripada bijih barium memerlukan rawatan pekat bijih. Penyediaan pekat biasanya termasuk pemilihan tangan dan langkah pengapungan untuk membuang kekotoran dan mendapatkan bijih yang mengandungi lebih daripada 96% barium sulfat.
3. Penyediaan barium sulfat: Pekat tertakluk kepada langkah-langkah seperti penyingkiran besi dan silikon untuk akhirnya mendapatkan barium sulfat (BaSO4).
4. Penyediaan barium sulfida: Untuk menyediakan barium daripada barium sulfat, barium sulfat perlu ditukar kepada barium sulfida, juga dikenali sebagai abu hitam. Serbuk bijih barium sulfat dengan saiz zarah kurang daripada 20 mesh biasanya dicampur dengan arang batu atau serbuk kok petroleum dalam nisbah berat 4:1. Campuran dibakar pada 1100 ℃ dalam relau berkumandang, dan barium sulfat dikurangkan kepada barium sulfida.
5. Melarutkan barium sulfida: Larutan barium sulfida barium sulfat boleh diperolehi dengan larut lesap air panas.
6. Penyediaan barium oksida: Untuk menukar barium sulfida kepada barium oksida, natrium karbonat atau karbon dioksida biasanya ditambah kepada larutan barium sulfida. Selepas mencampurkan barium karbonat dan serbuk karbon, pengkalsinan di atas 800 ℃ boleh menghasilkan barium oksida.
7. Penyejukan dan pemprosesan: Perlu diingatkan bahawa barium oksida dioksidakan untuk membentuk barium peroksida pada 500-700 ℃, dan barium peroksida boleh diuraikan untuk membentuk barium oksida pada 700-800 ℃. Untuk mengelakkan pengeluaran barium peroksida, produk yang dikalsinkan perlu disejukkan atau dipadamkan di bawah perlindungan gas lengai.
Di atas adalah proses perlombongan dan penyediaan umum unsur barium. Proses ini mungkin berbeza-beza bergantung pada proses dan peralatan perindustrian, tetapi prinsip keseluruhannya tetap sama. Barium ialah logam industri penting yang digunakan dalam pelbagai aplikasi, termasuk industri kimia, perubatan, elektronik dan bidang lain.
8. Kaedah pengesanan biasa untuk unsur barium
Bariumadalah elemen biasa yang biasa digunakan dalam pelbagai aplikasi industri dan saintifik. Dalam kimia analisis, kaedah untuk mengesan barium biasanya termasuk analisis kualitatif dan analisis kuantitatif. Berikut ialah pengenalan terperinci kepada kaedah pengesanan yang biasa digunakan untuk unsur barium:
1. Spektrometri Penyerapan Atom Api (FAAS): Ini ialah kaedah analisis kuantitatif yang biasa digunakan sesuai untuk sampel dengan kepekatan yang lebih tinggi. Larutan sampel disembur ke dalam nyalaan, dan atom barium menyerap cahaya dengan panjang gelombang tertentu. Keamatan cahaya yang diserap diukur dan berkadar dengan kepekatan barium.
2. Spektrometri Pelepasan Atom Api (FAES): Kaedah ini mengesan barium dengan menyembur larutan sampel ke dalam nyalaan, mengujakan atom barium untuk memancarkan cahaya dengan panjang gelombang tertentu. Berbanding dengan FAAS, FAES biasanya digunakan untuk mengesan kepekatan barium yang lebih rendah.
3. Spektrometri Pendarfluor Atom (AAS): Kaedah ini serupa dengan FAAS, tetapi menggunakan spektrometer pendarfluor untuk mengesan kehadiran barium. Ia boleh digunakan untuk mengukur jumlah surih barium.
4. Kromatografi Ion: Kaedah ini sesuai untuk analisis barium dalam sampel air. Ion barium diasingkan dan dikesan oleh kromatografi ion. Ia boleh digunakan untuk mengukur kepekatan barium dalam sampel air.
5. Spektrometri Pendarfluor X-ray (XRF): Ini ialah kaedah analitik tidak merosakkan yang sesuai untuk pengesanan barium dalam sampel pepejal. Selepas sampel teruja oleh sinar-X, atom barium mengeluarkan pendarfluor tertentu, dan kandungan barium ditentukan dengan mengukur keamatan pendarfluor.
6. Spektrometri Jisim: Spektrometri jisim boleh digunakan untuk menentukan komposisi isotop barium dan menentukan kandungan barium. Kaedah ini biasanya digunakan untuk analisis sensitiviti tinggi dan boleh mengesan kepekatan barium yang sangat rendah. Di atas adalah beberapa kaedah yang biasa digunakan untuk mengesan barium. Kaedah khusus untuk dipilih bergantung pada sifat sampel, julat kepekatan barium, dan tujuan analisis. Jika anda memerlukan maklumat lanjut atau mempunyai soalan lain, sila beritahu saya. Kaedah ini digunakan secara meluas dalam aplikasi makmal dan industri untuk mengukur dan mengesan kehadiran dan kepekatan barium dengan tepat dan boleh dipercayai. Kaedah khusus untuk digunakan bergantung pada jenis sampel yang perlu diukur, julat kandungan barium, dan tujuan khusus analisis.
Masa siaran: Dis-09-2024