Хлорид бария - NiNa.Az

Хлори́д ба́рия (хлори́стый ба́рий, химическая формула — BaCl₂) — неорганическая бариева соль соляной кислоты.

Хлорид бария
Кристаллическая структура хлорида свинца(II)
Безводный хлорид бария
Общие
Систематическое наименование	Хлорид бария
Хим. формула	BaCl2
Физические свойства
Состояние	Кристаллическое
Молярная масса	207,843 г/моль
Плотность	3,856 г/см^3 3,097 г/см^3 (дигидрат) 3,174 г/см^3 (расплав)
Термические свойства
Температура
• плавления	962 °C 962 °C (расплав)
• кипения	1560 °C
• разложения	120 °C (дигидрат)
Мол. теплоёмк.	75,1 Дж/(моль·К)
Энтальпия
• образования	-844 кДж/моль
• плавления	15,85 кДж/моль
Давление пара	200 Па (1315 °C) 722 Па (1437 °C)
Химические свойства
Растворимость
• в воде	31,6 г/100 мл (0 °C) 33,3 г/100 мл (10 °C) 35,7 г/100 мл (20 °C) 38,2 г/100 мл (30 °C) 49,61 г/100 мл (40 °C) 66,80 г/100 мл (60 °C) 84,84 г/100 мл (80 °C) 104,9 г/100 мл (100 °C)
• в метаноле	2,2 г/100 мл (18—25 °C)
• в глицерине	9,8 г/100 мл (18—25 °C)
• в сернистом газе	0,03 г/100 мл
• в этиленгликоле	3,6 г/100 мл
Структура
Кристаллическая структура	Ромбическая (α-BaCl2, до 925 °C; простр. группа Pnma) Кубическая (β-BaCl2, 925—961 °C; простр. группа Fm3m)
Классификация
Рег. номер CAS	10361-37-2 10326-27-9 (дигидрат)
PubChem	25204, 5360350, 139046011
Рег. номер EINECS	233-788-1 600-412-6 (дигидрат)
SMILES	[Cl-].[Cl-].[Ba+2]
InChI	InChI=1S/Ba.2ClH/h;2*1H/q+2;;/p-2 WDIHJSXYQDMJHN-UHFFFAOYSA-L
RTECS	CQ8750000
ChEBI	63317
Номер ООН	1564
ChemSpider	23540
Безопасность
Предельная концентрация	0,5 мг/м^3
ЛД50	90 мг/кг (собаки, орально); 10 мг/кг (собаки, подкожно).
Токсичность	Высокая
Краткие характер. опасности (H)	H301, H319, H332, H413
Меры предостор. (P)	P261, P264, P264+P265, P270, P271, P273, P280, P301+P316, P304+P340, P305+P351+P338, P317, P321, P330, P337+P317, P405, P501
Сигнальное слово	Опасно
Пиктограммы СГС
NFPA 704	0 3 0 POI
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

При обычных условиях хлорид бария представляет собой дигидрат BaCl₂ · 2H₂O.

В лаборатории для получения хлорида бария используется дигидрат, тогда как в промышленности данный хлорид получают тремя основными методами: из его плава, из плава сульфида бария или из других соединений бария, растворимых в кислотах.➤

Физические свойства

Физические свойства хлорида бария

Характеристика	Величина	Источник
Энергия разрыва связи Ba—Cl D^o298, кДж/моль	436,0 ± 8,4
Длина связи Ba—Cl dсв, пм	268,28
Энергия кристаллической решетки Uреш, кДж/моль	2046 (по Капустинскому) 2069 (по циклу Борна—Габера)
Поверхностное натяжение σ, H/м	165 · 10^-3 (970 °C) 159,4 · 10^-3 (1040 °C)

Термодинамические свойства хлорида бария

Характеристика	Величина	Источник
Стандартная энтальпия образования Δf H^o, кДж/моль	-855,0 (BaCl2) -1456,9 (дигидрат)
Стандартная энтропия S^o298, Дж/(K · моль)	124 (BaCl2, ромб.) 203 (дигидрат, монокл.)
Стандартная энергия Гиббса образования ΔG^o298, кДж/моль	-797 (BaCl2, ромб.) -1283 (дигидрат, монокл.)

Хлорид бария является диамагнетиком.

α-Модификация BaCl₂ при нормальных условиях представляет собой бесцветные кристаллы, флюоресцирующие в рентгеновских лучах. Эти кристаллы растворимы в воде, спирте, смеси спирт—вода, плохо растворяются в ацетоне и жидком сернистом газе. Водный раствор соли образует дигидрат, представляющий собой бесцветные призмы с двойным положительным лучепреломлением. При нагревании до 60—65 °C, перемешивании в метиловом спирте или насыщении водного раствора хлороводородом, из дигидрата образуется моногидрат в виде бесцветных пластин:

${\displaystyle {\ce {BaCl2.2H2O->[60-65~^{\circ }{\text{C}}][-{\ce {H2O}}]BaCl2.H2O->[121~^{\circ }{\text{C}}][-{\ce {H2O}}]BaCl2}}}$

С солями s¹- и s²-элементов BaCl₂ образует эвтектические смеси — NaCl—BaCl₂, CaCl₂—BaCl₂.

Некоторые физико-химические данные водных растворов соли, включая плотности растворов различной концентрации (при 20 °C), коэффициенты активности (при 25 °C) и числа переноса анионов (при 18 °C), приведены в Таблицах 1, 2 и 3 соответственно.

Таблица 1

Массовая доля, %	Концентрация		Плотность ρ, г/см^3
	моль/л	г/л
2	0,0976	20,32	1,016
4	0,1986	41,36	1,034
6	0,3033	63,16	1,053
8	0,4118	85,76	1,072
10	0,5244	109,2	1,092
12	0,6412	133,5	1,113
14	0,7625	158,8	1,134
16	0,8885	185,0	1,156
18	1,019	212,2	1,179
20	1,155	240,6	1,203
22	1,297	270,01	1,227
24	1,444	300,7	1,253
26	1,597	332,6	1,279

Таблица 2

Концентрация, моль/1000 г воды	0,1	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0
Коэффициент активности	0,508	0,450	0,411	0,397	0,397	0,401

Таблица 3

Эквивалентная концентрация, моль/л	0,01	0,02	0,05	0,1	0,2	0,5	1,0	2
Число переноса аниона	0,554	0,554	0,560	0,580	0,592	0,611	0,640	0,657

Химические свойства

Хлорид бария образует аддукты — BaCl₂ · 4NH₃ и BaCl₂ · NH₂OH · H₂O.

• Пропуская углекислый газ через водный раствор соли можно осадить карбонат бария:

${\displaystyle {\ce {BaCl2 + CO2 + H2O -> BaCO3 + 2HCl}}}$

• При высокой температуре с хлоридом реагирует смесь из CO₂ и кислорода:

${\displaystyle {\ce {2BaCl2 + 2{CO2}+ O2 -> 2BaCO3 + 2Cl2}}}$

• В реакции ионного обмена с сульфатом калия происходит осаждение сульфата бария:

${\displaystyle {\ce {BaCl2 + K2SO4 -> BaSO4 + 2KCl}}}$

Подобные реакции осаждения происходят при реакции с плавиковой, мышьяковой, фосфорной и щавелевой кислотами, а также при реагировании с карбонатами щелочных металлов, молибдатами, ниобатами, селенатами, ферроцианидами и гексафторсиликатами.

Получение

В лаборатории

Хлорид бария получают из технического продукта — дигидрата. Сначала проводят его растворение в горячей воде (в соотношении 665 г вещества на 1500 мл воды), затем добавляют 30—40 мл раствора едкого барита (3 %) и 25 мл раствора сульфида аммония. Данную смесь доводят до 80—90 °C 20—30 минут, потом дают ей отстояться. Следующий этап — фильтрование, доведение фильтрата до определенной плотности (1,33 г/см³ при 30 °C) и его охлаждение. На воронке Бюхнера отсасывают получившиеся кристаллы, после — промывают холодной водой и сушат при комнатной температуре. Полученный реактив обычно является «чистым для анализа».

При очистке хлорида до высокой степени чистоты в полученный реактив добавляют 0,5 г Na-EDTA и приливают гидроксид аммония, пока pH не установится в пределах 7,5—6,5. Затем производят фильтрование и упаривание раствора в кварцевой чашке. Как только образуется кристаллическая пленка соли, раствор начинают охлаждать.

В промышленности

Плав хлорида бария

Решающим этапом производства хлорида бария является процесс получения его плава. Основой получения является процесс прокалки концентрата барита и хлорида кальция (отход при производстве соды по методу Сольве) в присутствии восстановителя. Данный процесс происходит в горизонтальных барабанных печах.

Растворы хлорида кальция вводят к концентрату и восстановителю в печь после создания там равномерной температуры. Плавление смеси продолжается от 2,5 до 4,5 часов при температуре 890—1100 °C, после — печь останавливают, а полученный плав сливают в изложницы. Сам процесс образования соединения отличается многообразием реакций между основными компонентами исходной шихты, но может быть описан суммарным уравнением

${\displaystyle {\ce {BaSO4 + CaCl2 + 4C -> BaCl2 + CaS + 4CO}}}$

Далее, используется водное выщелачивание соли из заранее охлажденного и дробленного плава. Полученные растворы фильтруются, упариваются, и уже из упаренных растворов выделяют кристаллы дигидрата хлорида бария.

Плав сульфида бария

Используются способы, основывающиеся на обработки плава газообразным хлором или различными хлоридами: хлорный, солянокислотный, хлорнатриевый и другие.

Хлорный способ. Раствор сернистого бария, полученный выщелачиванием его плава, обрабатывают газом:

${\displaystyle {\ce {BaS{}+Cl2->[80-90~^{\circ }{\text{C}}]BaCl2{}+S}}}$

Процесс требует навыков по ведению процесса хлорирования, так как при избытке хлора могут образовываться различные продукты.

Солянокислотный способ. Способ основывается на мокром размоле сернокислого бария в шаровых мельницах, с последующим дозированием полученного сульфида в соляную кислоту, где происходит образование хлорида:

${\displaystyle {\ce {BaS + 2HCl -> BaCl2 + H2S}}}$

Хлорнатриевый способ. Данный способ подразумевает обработку плава сульфида бария смесью соляной кислоты и хлористого натрия в две стадии:

${\displaystyle {\ce {2BaS + 2HCl -> BaCl2 + Ba(HS)2}}}$

${\displaystyle {\ce {BaCl2 + Ba(HS)2 + 2NaCl2 + 2H2O -> 2BaCl2 + 2H2O + 2NaHS}}}$

Остальные методы

• Высококачественный хлорид бария может быть получен растворением в водном растворе хлороводорода окиси бария, а также различных его солей:

${\displaystyle {\ce {BaO + 2HCl -> BaCl2 + H2O}}}$

${\displaystyle {\ce {Ba(CH3COO)2 + 2HCl -> BaCl2 + 2CH3COOH}}}$

${\displaystyle {\ce {BaC2 + 2HCl -> BaCl2 + C2H2}}}$

Данные методы не применяются из-за их дороговизны.

Применение

• Производство пигментов (например, «баритового желтого» — хромата бария BaCrO₄);
• Борьба с вредителями в сельском хозяйстве;
• Утяжеление и осветление кожи в кожевенной промышленности;
• Отпуск и закалка стали (в качестве сплава с хлоридами щелочных и щелочноземельных металлов);
• «Смягчение» воды, содержащей гипс, которая используется для питания котлов.

В лабораториях хлорид бария является реактивом для качественного и количественного определения серной кислоты.

Примечания

Комментарии

1. Кристаллическая структура хлорида бария подобна PbCl₂.
2. Приведены данные при 25 °C (298,15 K), если не указано иное.
3. Приведены данные при 25 °C (298,15 K).

Источники

1. Гринвуд Н. Химия элементов : в 2 томах (рус.) / Н. Гринвуд, А. Эрншо; пер. с англ. В. А. Михайлова, Е. В. Савинкиной, Ю. И. Азимовой, Е. Э. Григорьевой, Н. М. Логачевой, Л. Ю. Аликберовой. — М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008. — Т. 1. — С. 119, 360. — 607 с., ил. — (Лучший зарубежный учебник). — ISBN 978-5-94774-372-2 (русск.). — ISBN 0-7506-3365-4 (англ.). — ISBN 978-5-94774-373-9.
2. Лидин и др., 2008, с. 82.
3. Волков, Жарский, 2005, с. 119, 439.
4. Ефимов и др., 1983, с. 230.
5. Волков, Жарский, 2005, с. 340.
6. Ахметов, 1974, с. 27.
7. Лурье Ю. Ю. Глава II. Хлорид бария // Справочник по аналитической химии (рус.). — 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Химия, 1971. — С. 70—71, 90. — 456 с. — 68 000 экз.
8. Справочник по растворимости солевых систем (рус.) / под ред. А. Д. Пельша. — Л.: Госхимиздат, 1963. — Т. 4. Двухкомпонентные системы. Элементы II группы и их соединения. — С. 2689. — 2880 с. — 4500 экз.
9. Дымент О. Н. Гликоли и другие производные окисей этилена и пропилена (рус.) / О. Н. Дымент, К. С. Казанский, А. М. Мирошников; под общей ред. О. Н. Дымента. — М.: Химия, 1976. — С. 353. — 376 с. — 4500 экз.
10. Ахметов Т. Г. Ба́рия хлори́д // Химическая энциклопедия : в 5 т. / Гл. ред. И. Л. Кнунянц. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1: А — Дарзана. — С. [244] (стб. 463). — 623 с. — 100 000 экз. — ISBN 5-85270-008-8.
11. Patnaik Pr. Barium chloride // Handbook of Inorganic Chemicals (англ.). — First Edition. — McGraw-Hill Professional, 2002. — P. 83—85. — 1086 p. — ISBN 0-07-049439-8. — ISBN 978-0070494398.
12. Ба́рия хлори́д // Бари — Браслет. — М. : Советская энциклопедия, 1970. — С. 7. — (Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров ; 1969—1978, т. 3).
13. Фрумина Н. С. Глава I. Общие сведения и химико-аналитическая характеристика бария и его соединений // Аналитическая химия бария (рус.) / Н. С. Фрумина, Н. Н. Горюнова, С. Н. Еременко; гл. ред. Ю. А. Золотов. — М.: Наука, 1977. — С. 11. — (Аналитическая химия элементов). — 2300 экз.
14. Волков, Жарский, 2005, с. 69.
15. Волков, Жарский, 2005, с. 467.
16. Рябинович, Хавин, 1978, с. 55.
17. Волков, Жарский, 2005, с. 285.
18. Лидин и др., 2008, с. 447.
19. Рипан Р., Четяну И. Главная подгруппа II группы периодической системы (щелочноземельные металлы) // Неорганическая химия = Chimia Metalelor (рус.) / пер. с румын. И. Б. Берсукера, Н. И. Беличука; под ред. В. И. Спицына и И. Д. Колли. — М.: Мир, 1971. — Т. 1. Химия металлов. — 560 с.
20. Ахметов Н. С. Глава 8. s-Элементы II группы периодической системы Д. И. Менделеева // Общая и неорганическая химия. Учеб. для вузов (рус.). — 4-е изд., испр. — М.: Высшая школа, Издательский центр «Академия», 2001. — С. 524. — 743 с., ил. — 15 000 экз. — ISBN 5-06-003363-5 (Высшая школа). — ISBN 5-7695-0704-7 (Издательский центр «Академия»).
21. Ефимов и др., 1983, с. 318.
22. Рябинович, Хавин, 1978, с. 383.
23. Рябинович, Хавин, 1978, с. 318.
24. Степин Б. Д., Цветков А. А. Глава 12. Химия s-металлов // Неорганическая химия: Учеб. для хим. и химико-технол. спец. вузов (рус.) / под ред. Б. Д. Степина. — М.: Высшая школа, 1994. — С. 209. — 608 с., ил. — 15 000 экз. — ISBN 5-06-001740-0.
25. Карякин Ю. В., Ангелов И. И. Барий // Чистые химические вещества (рус.). — 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Химия, 1974. — С. 66, 72. — 408 с., 66 рис. — 31 500 экз.
26. Реми Г. Глава 8. Вторая группа периодической системы (Главная подгруппа) // Курс неорганической химии, пер. с нем. (рус.) / под ред. А. В. Новоселовой. — М.: Издательство иностранной литературы, 1963. — Т. 1. — С. 304—305. — 919 с.
27. Ахметов, 1974, с. 31—33, 39.
28. Ахметов, 1974, с. 35—39.
29. Ахметов, 1974, с. 43.

Литература

Справочная литература

• Лидин Р. А. Константы неорганических веществ : справочник (рус.) / Р. А. Лидин, Л. Л. Андреева, В. А. Молочко ; под ред. Р. А. Лидина. — 3-е изд., стереотип. — М.: Дрофа, 2008. — 685, [3] с. — 3000 экз. — ISBN 978-5-358-04347-3.
• Рябинович В. А., Хавин З. Я. Краткий химический справочник (рус.). — 2-е изд., испр. и доп. — Л.: Химия, 1978. — 392 с. — 230 000 экз.
• Свойства неорганических соединений. Справочник (рус.) / Ефимов А. И. и др. — Л.: Химия, 1983. — 392 с. — 32 000 экз.
• Волков А. И., Жарский И. М. Большой химический справочник (рус.) / А. И. Волков, И. М. Жарский. — Минск: Современная школа, 2005. — 608 с. — 4000 экз. — ISBN 985-6751-04-7.

Производственная литература

• Ахметов Т. Г. Глава II. Хлорид бария // Химия и технология соединений бария (рус.). — М.: Химия, 1974. — 152 с. — 1500 экз.