氧化钡

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简介

由于钡在自然界中并不以游离态存在，因此它是在矿石中获得的，通常以重晶石（BaSO₄）的形式存在。钡占地壳的0.05%。它是一种碱土金属，呈浅黄色和闪亮外观。卡尔·威廉·舍勒（C.W.S.）于1772年发现了钡，当时他证明了BaO与CaO是不同的物质，它经常与CaO混淆。汉弗里·戴维于1808年首次利用他发明的电解过程分离了Ba。

氧化钡（BaO），通常称为一氧化钡、氧化钡或氧化钡，是一种不可燃的黄白色物质。它的化学式为BaO，具有吸湿性，这意味着它会迅速从空气中吸收水分。钡（Ba）在不同的化合物中具有广泛的用途，包括用于石油钻探、油漆工业、玻璃器皿、陶瓷制造以及作为药物、烟花、电子产品等中的干燥剂。

什么是氧化钡？

热稳定的氧化钡（BaO）非常不溶。当BaO与水反应时，会生成氢氧化钡（Ba（OH₂））。它是一种白色吸湿性物质，通常通过分解钡盐制得。氧化物配合物不导电。另一方面，一些钙钛矿结构的氧化物是导电的，但在固体氧化物燃料电池的阴极中用于制氧系统。它们是包含至少1个氧阴离子和1个金属阳离子的物质。它们通常不溶于水溶液，并且非常耐用，因此适用于从基本的粘土碗到复杂的电子产品以及航空航天中轻质结构部件的陶瓷结构，用于燃料电池等电化学用途。由于金属氧化物配合物是碱性酸酐，因此它们可以与酸发生氧化还原反应，并充当强还原剂。也提供颗粒、块、溅射靶材、粉末、片剂，甚至纳米粉末。大多数数量的BaO很容易获得。可以探索诸如超高纯度、高纯度、亚微米以及纳米等粉末形式。

氧化钡的化学式是什么？

它是通过氧化Ba盐（如碳酸钡（BaCO₃））制备的，其中钡（Ba）在氧气（O）中燃烧生成BaO。因此，氧化钡的化学式为BaO。

$$2Ba + O₂ → 2Ba + 2BaO$$

氧化钡的结构

它具有立方结构，氧化钡结构（BaO），其中1个钡离子（Ba）参与反应，但两个离子结合生成BaO。因此，钡（Ba）被氧化生成氧化钡BaO。

它的净单同位素质量为153.9 g/mol。由于氢（H）键受体的数量为1，氢（H）键供体的数量为0，因此该化学物质包含1个共价键合单元。

氧化钡（BaO）的性质

性质	属性
分子量	153.326 g/mol
磁化率	-29.1×10-6 cm3/mol
密度	5.72 g/cm3
水中溶解度	20 ℃时为3.48 g/100 ml
沸点	2000 ℃
晶体结构	立方
熔点	1923 ℃

氧化钡的制备

碳酸钡（BaCO₃）或硝酸钡（Ba（NO₃）₂）的热分解可以提供氧化钡BaO。以下是反应

$$BaCO₃ → BaO + CO₂$$

$$2Ba(NO₃)₂ → 2BaO + 4NO₂ + O₂$$

它也可以通过将Ba与O结合制成。

$$2Ba + O₂ → 2BaO$$

它也已通过使氯化钡（BaCl₂）与氨（NH₃）反应，然后用去离子水沉淀而制备。这是制造（BaO）的众多方法之一，只能在受控条件下的实验室中进行。

在工业上，从碳酸钡（BaCl₂）中提取氧化钡（BaO）面临提取挑战。这是因为它经常被额外的碳污染，通常添加额外的碳以防止BaO转化为过氧化钡。额外碳的存在导致碳（C）与氧化钡BaO的混合物呈黑色。仅仅通过加热混合物无法去除额外的碳（C），因为这会导致与（BaO）发生反应以再生碳酸钡（BaCO₃），从而抵消已取得的进展。

氧化钡的用途

• 在电气设备中，覆盖热阴极

• 在醇与环氧乙烷之间的过程中，作为乙氧基化催化剂

• 通过热波动，作为氧（O）源

• 用于过氧化钡的氧化

• 用于异构体分离程序

• 作为还原剂

• 作为氧化剂

• 提高永磁体的磁通密度

• 润滑油洗涤剂用作燃料中的清洁剂。

• 用作干燥剂来干燥气体和液体。它还有额外的好处，即不会随着水分膨胀，也不会变湿和粘稠。

结论

在环境温度下，BaO是一种白色、独特的化学物质，可以从周围环境中吸收水分。当Ba盐（如BaCO₃）被加热时，它会生成。它也用作液体干燥剂。一些含Ba的氧化物还包含其他金属。它们通常针对特定用途进行定制，但通常以粉末形式存在，粒径小至三十纳米。

它是一种有毒且腐蚀性的物质，不可燃且对水分敏感。吸入、摄入或接触蒸汽、物质或粉尘会导致严重烧伤或死亡。

常见问题

Q1. 摄入氧化钡会发生什么？

答：过量的氧化钡会导致死亡。氧化钡具有类似于不可燃的白色黄色粉末的立方结构。食用后可能有害。对眼睛、粘膜和皮肤有刺激性。BaO具有精确质量和153.9 g/mol的单同位素质量。

Q2. BaO有哪些化学特性？

答：当钡盐被氧化时，会产生氧化钡，也称为氧化钡。它是一种白色吸湿性物质，不可燃。

由于钡盐的氧化，氧化钡的原子表达式为BaO。氧化钡的表达式由以下条件给出：

$$2Ba + O₂ → 2BaO$$

Q3. 为什么我们在钠（Na）蒸汽灯中用氧化钡（BaO）处理钨（W）阴极？

答：当BaO积累在灯丝上时，W的工作能力会降低。换句话说，钨（W）更有效地释放电子，因此工作效率更高。

Q4. 在碳酸钡（BaCO₃）的热分解制备BaO的过程中，如何将碳引入反应混合物？

答：由于其高晶格能，碳酸钡在大约1400 ℃时分解。

$$BaO + CO₂ → BaCO₃$$

在如此高的温度下，该过程变得可逆。添加的碳与CO₂反应生成CO，使该过程不可逆，CO₂ + C → 2CO。

Q5. 钡（Ba）灌肠到底是什么？

答：这是一种X射线诊断，可以检测消化系统（结肠）中的异常或异常。该系统也称为结肠X射线。净化是指通过一根细管将液体注入直肠。在这种情况下，液体包含一种金属成分（钡），该成分会覆盖结肠的内壁。通常，X射线会产生敏感组织的不利图像，但Ba涂层会产生结肠的清晰图像。