ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 24.10.2024
Просмотров: 65
Скачиваний: 1
Получение окиси бария сводится к прокалке при высоких тем пературах его гидроокиси, карбоната или нитрата:
Ва(ОН)2 = ВаО + Н20
ВаС03 = ВаО + С02 2Ba(N03)2 = 2ВаО + 4N02 + 0 2
Прокалку ведут в муфельных или тигельных печах. Разложение гидроокиси бария протекает при температуре 800 °С, карбоната — 1400 °С, а нитрата — 671 °С. С целью снижения температуры дис социации карбоната бария его прокаливают в смеси с углем 11921,. При этом протекает следующая реакция:
ВаС03 + С= ВаО + 2СО
Выделение одного из продуктов реакции (СО) в газовую фазу обеспечивает более полное разложение карбоната бария.
Окись бария вступает в реакцию с различными металлами и их окислами 1193J. Поэтому для получения более чистого продукта рекомендуется L194J прокалку проводить в карборундовых тиглях. С целью интенсификации процесса предложено 1195) применение аппаратов с кипящим слоем.
ПЕРЕКИСЬ БАРИЯ
Перекись бария — белый порошок плотностью 4,96 г.см3. В по ляризованном свете под микроскопом наблюдается свечение, свя занное с анизотропией, что свидетельствует о кристаллической структуре перекиси бария 11961. Она обладает парамагнитными свойствами 1197]. При нагревании с углем 114] дейст вует как деполяризатор. При этом проте кает следующая реакция:
|
2Ва02 + С = |
2ВаО 4- С02 |
|
|
|
|
||
При |
нагревании |
происходит |
терми |
|
|
|
||
ческий |
распад перекиси бария. |
Кривая |
|
Температура, °С |
||||
распада (рис. 40) показывает, что ее раз |
Рис. 40. |
Кривая |
распада |
|||||
ложение происходит |
постепенно, а при |
Ва02 (по убыли активного |
||||||
температуре выше |
500 °С |
начинается ин |
кислорода в открытых сосу |
|||||
тенсивное разложение, которое заканчи |
|
дах). |
|
|||||
вается |
при 900 °С. |
|
|
|
|
|
|
|
Перекись бария является сильным окислителем. С водой обра |
||||||||
зует Ва02-8Н20, |
а |
при |
продолжительном хранении Ва(ОН)2 и |
|||||
Н20 2. |
В тройной |
системе |
Ва(ОН)2 — Н20 2 — Н20 |
имеются |
[198, |
|||
199] равновесные |
твердые |
фазы Ва02-8Н20, |
Ва02-Н20 2 |
и |
|
Ва02-2Н20 |
2 (рис. 41). Перекись бария, взаимодействуя с перекисью |
||||
водорода, |
образует |
моно- и |
дипергидрат 1200] |
Ва02-Н20 2 |
и |
Ва02-2Н20 |
2. |
|
|
|
|
8 7
Показано 1201], что перекись бария очень бурно реагирует с ря дом окислов металлов. При этом образуются 12021 или более высокие окислы металлов, или же, если соответствующий окисел металла обладает кислотными свойствами, соли состава ВаМеО,,.
Рис. 41. Система Ва(ОН)2 — Н20 2 — Н20.
Требования к качеству реактивной |
перекиси |
бария (ГОСТ |
||
6054—65) приведены ниже (содержание компонентов в %): |
||||
|
Компоненты |
«Химически |
«Чистый для |
«Чистый. |
|
|
чистый» |
анализа» |
|
Перекись б а р и я ....................... |
90 |
85 |
85 |
|
Нерастворимый в НС1 остаток |
0,005 |
0,02 |
0,05 |
|
Общий азо т ................................ |
0,003 |
0,005 |
— |
|
Хлориды ..................................... |
0,005 |
0,005 |
0,01 |
|
Ж е л е з о ..................................... |
0,01 |
0,01 |
0,03 |
|
Кальций и натрий (в сумме) |
0,05 |
0,1 |
0,2 |
|
Кальццй и стронций (в сумме) |
0,5 |
1,0 |
1,5 |
|
Тяжелые м е т а л л ы .................. |
0,001 |
0,002 |
0,004 |
|
Перекись бария получают обработкой растворов его гидроокиси |
||||
перекисью |
водорода: |
|
|
|
|
Ва(ОН)2 -f Н20 2 |
г 6Н20 = |
Ва02-8Н20 |
|
Процесс ведут при 55 °С. Полученную суспензию перекиси бария |
||||
отжимают |
и промывают водой в центрифуге, а затем сушат [203] |
|||
при ПО—150 °С. Недостатком способа является получение продук та с низким содержанием основного вещества.
Разработан [204] способ получения перекиси бария из дипергидрата перекиси бария, образующегося при обработке смеси хло ристого бария перекисью водорода в аммиачной среде. Недостатком способа является загрязнение продукта хлоридами. Предложен 1205] способ получения перекиси бария окислением гидроокиси ба рия кислородом или воздухом при 400—600 °С.
Разработан ]206] оригинальный способ получения перекиси бария в производственных условиях. Согласно этому способу пере
кись бария получают непосредственно в производстве гидроокиси бария путем промывки кристаллов последней в центрифуге пере кисью водорода. Полученный продукт после сушки содержит да
99% Ва02.
НИТРАТ БАРИЯ
Нитрат бария представляет собой прозрачные или белые без водные октаэдрические кристаллы плотностью 3,21 г/см3. При на гревании (дериватограмма XXX) нитрат бария по достижении температуры 595 °С превращается в нитрит по уравнению:
Ba(N03)2 = Ba(N02)2 + 0 2
При 671 °С нитрат бария переходит в его окись.
С повышением температуры растворимость нитрата бария в воде увеличивается:
Г |
С .............................. |
О |
10 |
15 |
20 |
30 |
40 |
60 |
80 |
100 |
С, |
г/100 г Н20 . . . . |
|
4,99 6,78 |
7,87 |
9,05 |
11,61 |
14,29 |
20,34 |
26,64 |
34,2 |
В присутствии нитрата и хлорида кальция растворимость нитра та в воде сильно снижается [207, 208]. В спирте и концентрированной азотной кислоте он практически нерастворим.
Нитрат бария определяют [209] методом бумажной хроматогра фии по его коричнево-красному окрашиванию.
Исследованиями установлено [2101, что в системе нитратов и нитритов бария и цезия у нитратов менее выраженная тенденция к комплексообразованию. Двойная система Ba(N03)2—ВаВг2 обра зует эвтактику при 506 °С и 39% бромистого бария [211]. В системе нитрат бария — нитрит бария [212] образуется эвтектика состава 6% Ba(N03)2 и 94% Ba(N02)2, а в системе нитрат бария — нитрат калия 1213]— эвтектика состава 22,5% Ba(N03)2 и 77,5% KN03.
Такому составу соответствует температура плавления 287 °С. Полу чены [214] численные значения удельной электропроводности рас плавов нитрит-нитратных смесей цезия и бария.
К качеству выпускаемого промышленностью азотнокислого ба рия технического (ГОСТ 1713—53) и реактивной квалификации (ГОСТ 3777—65) предъявляются следующие требования (содержа
ние компонентов в |
%): |
|
|
|
|
|
Компоненты |
|
Технический |
«Химически |
«Чистый для |
«Чистый |
|
|
|
|
|
чистый» |
анализа» |
|
Основное вещество.......................... |
вещества |
99 |
99,5 |
99 |
99 |
|
Нерастворимые |
в воде |
0,25 |
0,005 |
0,01 |
0,02 |
|
Хлориды ........................................... |
|
|
0.1 |
0,0005 |
0.002 |
0,005 |
Ж елезо............................................. |
(в сумме) |
— |
0,00025 |
0,0005 |
0,001 |
|
Калий и натрий |
— |
0,02 |
0,05 |
0,1 |
||
Кальций и стронций (в сумме) . |
— |
0,05 |
0,25 |
0.5 |
||
Тяжелые металлы......................... |
|
— |
0,0005 |
0,001 |
0,002 |
|
В л а г а ............................................. |
|
|
0,5 |
— |
— |
— |
Реакция водного раствора |
Нейтралью — |
— |
— |
|||
8 9
Азотнокислый барий применяется в производстве окиси и пере киси бария, в пиротехнике и лабораторной практике.
Сырьем в производстве нитрата бария являются карбонат и все водорастворимые соли бария, азотная кислота, окислы азота и
нитраты аммония, калия, магния и кальция. |
|
Н и тр а т кальция — азотнокислый кальций |
образует несколько |
кристаллогидратов (тетра-, три- и дигидрат). |
Как безводная соль, |
так и кристаллогидраты нитрата кальция гигроскопичны и на воз духе «расплываются». Тетрагидрат плавится при 57,5 °С (дериватограмма XXXI), полностью обезвоживается при температуре 198 °С. Безводный нитрат кальция при 519 °С переходит в его нитрит, ко торый при 601 °С полностью превращается в окись кальция. Хоро шо растворяется в воде. С повышением температуры растворимость
нитрата кальция |
увеличивается: |
|
|
|
|
|
|
|
t, |
° С .......................................... |
0 10 |
20 |
25 |
30 |
40 |
50 |
60 80 |
С, |
г/100 г Н20 ....................... |
102 114,6 |
128,8 |
138,1 |
149,4 |
189,0 |
280,0 |
359 359 |
Кальциевую селитру получают: 1) взаимодействием мела или известняка с азотной кислотой; 2) поглощением нитрозных газов известковым молоком с последующей инверсией полученных рас творов азотной кислотой; 3) в качестве побочного продукта при азотнокислотной переработке фосфатов.
С п о с о б ы п о л у ч е н и я н и т р а т а б а р и я
Наиболее важными промышленными способами получения нит рата бария являются: разложение сульфида бария азотной кисло той; обменная реакция гидроокиси бария с нитратами; обменное разложение хлорида бария нитратами.
Получение нитрата бария из его сульфида. В растворы сульфида натрия (130—145 г/л BaS), полученные выщелачиванием его плава в реакторах, футерованных диабазовой плиткой, осторожно зали вают разбавленную азотную кислоту (30—35% HN03). При этом протекает следующая основная реакция:
BaS + 2HN03 = Ва(Ш 3)2 + H2S
В зависимости от концентрации и соотношения исходных реаген тов, а также от условий проведения процесса большее или меньшее значение имеют следующие побочные реакции:
2HNO;1+ 3H2S = 4НгО + 2NO + 3S
BaS + H2S = Ba(HS)2
Ba(HS)2 + H2S + Ba(N03)2 = 2NO + Ba(OH)2 + 2BaS + 2HaO + 3S
Полученные растворы отстаиваются в емкостях с коническим дном при 90—95 °С, фильтруются и направляются на упарку в ва- куум-выпарные аппараты. Выделяющуюся во втором корпусе аппа рата суспензию азотнокислого бария отжимают в центрифуге. Кри сталлы из центрифуг сушат в барабанных сушилках. На производ
90