كبريتات الباريوم
كبريتات الباريوم مركب غير عضوي صيغته الكيميائية BaSO₄ . وهي مادة صلبة بلورية بيضاء عديمة الرائحة وغير قابلة للذوبان في الماء . توجد في الطبيعة على شكل معدن الباريت ، وهو المصدر التجاري الرئيسي للباريوم والمواد المشتقة منه. يُستغل مظهرها الأبيض المعتم وكثافتها العالية في تطبيقاتها الرئيسية. [ 4 ]
الاستخدامات
سوائل الحفر
يُستهلك حوالي 80% من إنتاج كبريتات الباريوم في العالم، ومعظمه معدن نقي، كمكون في سائل حفر آبار النفط . فهو يزيد من كثافة السائل، [ 5 ] مما يزيد الضغط الهيدروستاتيكي في البئر ويقلل من احتمالية حدوث انفجار .
عامل التباين الإشعاعي
يُستخدم كبريتات الباريوم المعلقة طبيًا كعامل تباين إشعاعي في التصوير بالأشعة السينية وغيرها من الإجراءات التشخيصية. ويُستخدم غالبًا في تصوير الجهاز الهضمي خلال ما يُعرف شعبيًا باسم " وجبة الباريوم ". يُعطى عن طريق الفم أو الحقنة الشرجية ، على شكل معلق من جزيئات دقيقة في محلول كثيف يشبه الحليب (يُضاف إليه عادةً مُحليات ونكهات). على الرغم من أن الباريوم معدن ثقيل ، ومركباته الذائبة في الماء غالبًا ما تكون شديدة السمية، إلا أن انخفاض ذوبان كبريتات الباريوم يحمي المريض من امتصاص كميات ضارة من المعدن. كما يُزال كبريتات الباريوم بسهولة من الجسم، على عكس ثوروتراست الذي حل محله. نظرًا للعدد الذري العالي نسبيًا للباريوم ( Z = 56)، تمتص مركباته الأشعة السينية بقوة أكبر من المركبات المشتقة من نوى أخف.
صبغة
يُستخدم معظم كبريتات الباريوم الاصطناعية كمكون أساسي في الصبغة البيضاء للدهانات. في الدهانات الزيتية، تكون كبريتات الباريوم شبه شفافة ، وتُستخدم كمادة مالئة أو لتعديل قوام الدهان. تبيع إحدى الشركات المصنعة الرئيسية لدهانات الفنانين الزيتية "الأبيض الدائم" الذي يحتوي على مزيج من صبغة التيتانيوم البيضاء ( TiO₂ ) وكبريتات الباريوم. يُعرف مزيج كبريتات الباريوم وكبريتيد الزنك (ZnS) بالصبغة غير العضوية المعروفة باسم الليثوبون . في التصوير الفوتوغرافي ، يُستخدم الليثوبون كطبقة طلاء لبعض أنواع ورق التصوير. [ 5 ] كما يُستخدم أيضًا كطبقة لتوزيع الضوء بشكل متساوٍ.
طلاء عاكس للضوء للتبريد
يتميز كبريتات الباريوم بقدرته العالية على عكس الضوء المرئي والأشعة فوق البنفسجية. [ 6 ] استخدمه الباحثون كمكون في الطلاء الذي يعكس 98.1% من الإشعاع الشمسي ، مما يسمح للأسطح المطلية به بالبقاء باردة في ظروف الإضاءة الشمسية. أما الدهانات البيضاء المتوفرة تجاريًا فتعكس 80-90% فقط من الإشعاع الشمسي. [ 7 ] وباستخدام نتريد البورون النانوي سداسي الشكل ، تم تقليل سمك طبقة هذا النوع من الطلاء إلى 0.15 مم. [ 6 ]
مُبيض الورق
تُطلى الطبقة الأساسية لمعظم أوراق التصوير الفوتوغرافي أولاً بطبقة رقيقة من كبريتات الباريوم، تُسمى الباريتا ، لزيادة انعكاس الصورة، وقد طُرح أول ورق من هذا النوع في ألمانيا عام 1884. [ 8 ] ثم تُطلى طبقة الباريتا بمستحلب هاليد الفضة الحساس للضوء . تحدّ طبقة الباريتا من تغلغل المستحلب في ألياف الورق، وتجعله أكثر تجانسًا، مما ينتج عنه درجات سوداء أكثر تجانسًا. [ 9 ] وقد تُضاف طبقات أخرى لتثبيت الصورة وحمايتها. كما استُخدمت الباريتا لتفتيح الأوراق المُخصصة للطباعة النافثة للحبر . [ 10 ]
حشو البلاستيك
يُستخدم كبريتات الباريوم عادةً كمادة مالئة للبلاستيك لزيادة كثافة البوليمر في تطبيقات التخميد الكتلي الاهتزازي. في بلاستيك البولي بروبيلين والبوليسترين ، يُستخدم كمادة مالئة بنسبة تصل إلى 70%. وله تأثير في زيادة مقاومة الأحماض والقلويات والشفافية. تُستخدم هذه المركبات أيضًا كمواد واقية من الأشعة السينية نظرًا لزيادة شفافيتها الإشعاعية. [ 11 ] في الحالات التي تُشكل فيها سهولة التشغيل والوزن عاملين مهمين، قد يُفضل استخدام المركبات ذات النسبة الكتلية العالية (70-80%) من كبريتات الباريوم على الدروع الفولاذية الأكثر شيوعًا. [ 12 ]
يمكن أيضًا استخدام كبريتات الباريوم لتحسين خصائص مادة البولي إيثيلين عالي الكثافة ، [ 13 ] على الرغم من أنها عادة ما تكون بتركيزات منخفضة نسبيًا، وغالبًا ما تكون بالاشتراك مع مواد مالئة أخرى مثل كربونات الكالسيوم أو أكسيد التيتانيوم .
استخدامات متخصصة
يُستخدم كبريتات الباريوم في اختبار التربة. تعتمد اختبارات درجة حموضة التربة وخصائصها الأخرى على مؤشرات ملونة، وقد تُعكّر جزيئات صغيرة (عادةً من الطين) من التربة صفاء محلول الاختبار، مما يُصعّب رؤية لون المؤشر. يرتبط كبريتات الباريوم المُضاف إلى المحلول بهذه الجزيئات، فيزيد من وزنها فتترسب في القاع، تاركةً محلولًا أكثر صفاءً.
في علم قياس الألوان ، يُستخدم كبريتات الباريوم كمشتت شبه مثالي عند قياس مصادر الضوء.
في عملية صب المعادن، غالباً ما يتم طلاء القوالب المستخدمة بكبريتات الباريوم لمنع المعدن المنصهر من الالتصاق بالقالب.
كما يستخدم أيضاً في بطانات الفرامل ، والرغوات الصوتية ، والطلاءات المسحوقة ، وحشوات قنوات الجذور .
يُعد كبريتات الباريوم أحد مكونات كريات "المطاط" التي تستخدمها الشرطة التشيلية . [ 14 ] ويساعد هذا المكون، إلى جانب السيليكا، الكرية على الوصول إلى صلابة تبلغ 96.5 على مقياس شور أ . [ 14 ]
دعم المحفز
يُستخدم كبريتات الباريوم كحامل للمحفز عند هدرجة المجموعات الوظيفية الحساسة للاختزال الزائد بشكل انتقائي . وبفضل مساحة سطحه المنخفضة، يكون زمن تلامس المادة المتفاعلة مع المحفز أقصر، مما يحقق انتقائية عالية. كما يُستخدم البلاديوم على كبريتات الباريوم كمحفز في اختزال روزنموند .
الألعاب النارية
نظراً لأن مركبات الباريوم تُصدر ضوءاً أخضر مميزاً عند تسخينها في درجات حرارة عالية، تُستخدم أملاح الباريوم غالباً في تركيبات الألعاب النارية الخضراء، على الرغم من أن أملاح النترات والكلورات أكثر شيوعاً. ويُستخدم كبريتات الباريوم عادةً كمكون في تركيبات الألعاب النارية "الوميضية".
صناعة النحاس
نظرًا لارتفاع درجة انصهار كبريتات الباريوم وعدم ذوبانها في الماء، تُستخدم كمادة مانعة للالتصاق في صبّ ألواح الأنود النحاسية . تُصبّ ألواح الأنود في قوالب نحاسية، ولتجنب التلامس المباشر بين النحاس السائل والقالب النحاسي الصلب، يُستخدم معلق من مسحوق كبريتات الباريوم الناعم في الماء كطلاء على سطح القالب. وبالتالي، عندما يتصلب النحاس المنصهر على شكل لوح أنود، يُمكن فصله بسهولة من القالب.
القياسات الإشعاعية
يستخدم كبريتات الباريوم أحيانًا، إلى جانب متعدد رباعي فلورو الإيثيلين (PTFE)، لتغطية الجزء الداخلي من الكرات التكاملية نظرًا لانعكاس المادة العالي وخصائصها القريبة من خصائص لامبرت .
الطباعة ثلاثية الأبعاد للأسلحة النارية
يُعد كبريتات الباريوم من بين المواد المقبولة لدى مكتب الكحول والتبغ والأسلحة النارية والمتفجرات (BATFE) لتصنيع الأسلحة النارية و/أو مكوناتها المصنوعة من البلاستيك، وذلك لتحقيق الامتثال للمتطلبات الفيدرالية الأمريكية التي تنص على ضرورة أن يكون جهاز الأشعة السينية قادراً على تصوير شكل السلاح الناري أو المكون البلاستيكي بدقة. [ 15 ]
طلاء مضاد للألغام
كان كبريتات الباريوم المكون الرئيسي في طلاء الزيميريت المستخدم لحماية المركبات القتالية المدرعة الألمانية من الألغام المضادة للدبابات المثبتة مغناطيسياً خلال الحرب العالمية الثانية .
الظواهر البيولوجية
يستخدم جنس Loxodes من الهدبيات كبريتات الباريوم أيضًا في عضيات تُعرف باسم حويصلات مولر ، والتي تشارك في استشعار الجاذبية. [ 16 ]
إنتاج
يُستخرج معظم الباريوم المُستهلك تجارياً من الباريت ، الذي غالباً ما يكون عالي الشوائب. يُعالج الباريت عن طريق الاختزال الحراري الكيميائي للكبريتات (TSR)، المعروف أيضاً بالاختزال الكربوني الحراري (التسخين مع فحم الكوك )، لإنتاج كبريتيد الباريوم .
- BaSO₄ + 4 C → BaS + 4 CO
على عكس كبريتات الباريوم، فإن كبريتيد الباريوم قابل للذوبان في الماء ويتحول بسهولة إلى أكسيد وكربونات وهاليدات. ولإنتاج كبريتات باريوم عالية النقاء، يُعالج الكبريتيد أو الكلوريد بحمض الكبريتيك أو أملاح الكبريتات.
- BaS + H₂SO₄ → BaSO₄ + H₂S
يُطلق على كبريتات الباريوم المنتجة بهذه الطريقة اسم "بلان فيكس" ، وهي كلمة فرنسية تعني "الأبيض الدائم". يُعد "بلان فيكس" شكل الباريوم الموجود في المنتجات الاستهلاكية، مثل الدهانات. [ 5 ]
في المختبر، يُحضّر كبريتات الباريوم بمزج محاليل أيونات الباريوم مع أملاح الكبريتات. ولأن كبريتات الباريوم هي أقل أملاح الباريوم سميةً نظرًا لقلة ذوبانها، تُعالج النفايات المحتوية على أملاح الباريوم أحيانًا بكبريتات الصوديوم لتثبيت الباريوم (إزالة سميته). تُعدّ كبريتات الباريوم من أكثر أملاح الكبريتات قلةً في الذوبان، وتُستغلّ هذه الخاصية في التحليل غير العضوي النوعي للكشف عن أيونات الباريوم (Ba²⁺ ) ، وكذلك عن الكبريتات.
قد تحتوي المواد الخام غير المعالجة مثل الباريت الطبيعي المتكون في ظل ظروف حرارية مائية على العديد من الشوائب، مثل الألومنيوم والكوارتز أو حتى السيليكا غير المتبلورة . [ 17 ]
تاريخ
يُختزل كبريتات الباريوم إلى كبريتيد الباريوم بواسطة الكربون. وقد أدى الاكتشاف العرضي لهذا التحول قبل قرون عديدة إلى اكتشاف أول فوسفور صناعي . [ 4 ] والكبريتيد، على عكس الكبريتات، قابل للذوبان في الماء.
خلال أوائل القرن العشرين، في فترة الاستعمار الياباني، تم اكتشاف وجود معدن الهوكوتوليت بشكل طبيعي في منطقة ينابيع بيتو الحارة بالقرب من مدينة تايبيه في تايوان. الهوكوتوليت معدن مشع يتكون في معظمه من كبريتات الرصاص (PbSO₄ ) وكبريتات الباريوم (BaSO₄ ) ، ولكنه يحتوي أيضًا على آثار من اليورانيوم والثوريوم والراديوم. استغل اليابانيون هذه العناصر في الصناعات، كما أنشأوا عشرات الحمامات العلاجية بالينابيع الحارة في المنطقة. [ 18 ]
جوانب السلامة
على الرغم من أن أملاح الباريوم الذائبة سامة بشكل متوسط للإنسان، فإن كبريتات الباريوم غير سامة لعدم ذوبانها. وتنشأ أكثر حالات التسمم غير المقصود بالباريوم شيوعًا من تناول أملاح الباريوم الذائبة التي تحمل اسم BaSO₄ بشكل خاطئ . في حادثة سيلوبار (البرازيل، 2003)، توفي تسعة مرضى نتيجة استخدام عامل تباين إشعاعي مُعد بشكل غير صحيح. وفيما يتعلق بالتعرض المهني، حددت إدارة السلامة والصحة المهنية حدًا مسموحًا به للتعرض عند 15 ملغم/م³ ، بينما أوصى المعهد الوطني للسلامة والصحة المهنية بحد أقصى للتعرض عند 10 ملغم/م³ . أما بالنسبة للتعرض التنفسي، فقد حددت كلتا الوكالتين حدًا أقصى للتعرض المهني عند 5 ملغم/ م³ . [ 19 ]
انظر أيضاً
مراجع
- ↑ دليل سي آر سي للكيمياء والفيزياء (الطبعة 85 ). دار نشر سي آر سي. 2004. الصفحات 4-45 . رقم ISBN 0-8493-0485-7.
- 1 2 زومدال، ستيفن س. (2009). المبادئ الكيميائية ( الطبعة السادسة). شركة هوتون ميفلين. ISBN 978-0-618-94690-7.
- 1 2 3 4 دليل الجيب الخاص بالمعهد الوطني للسلامة والصحة المهنية (NIOSH) حول المخاطر الكيميائية. "#0047" . المعهد الوطني للسلامة والصحة المهنية (NIOSH).
- 1 2 هولمان، أ. ف. وويبرغ، إ. (2001) الكيمياء غير العضوية ، سان دييغو، كاليفورنيا. دار النشر الأكاديمية، ISBN 0-12-352651-5.
- 1 2 3 كريس، روبرت؛ بوديس، أولريش. جاغر، بول؛ ريتشرز، ه. هيرمان؛ فاغنر، هاينز؛ وينكلر، يوخن. وولف، هانز أوي (2007). “مركبات الباريوم والباريوم”. موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية . دوى : 10.1002/14356007.a03_325.pub2 . رقم ISBN 978-3-527-30673-2.
- 1 2 بويو، تيبي (4 أكتوبر 2022). "أصبح الطلاء الأكثر بياضًا في العالم الآن رقيقًا بما يكفي لتغطية وتبريد السيارات والقطارات والطائرات" . ZME Science . تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 أكتوبر 2022 .
- ↑ وايلز، كايلا (16 سبتمبر 2021). "رقم قياسي لجامعة بيردو لأكثر أنواع الطلاء بياضًا يظهر في أحدث إصدار من موسوعة غينيس للأرقام القياسية"" . purdue.edu . تم الاطلاع عليه بتاريخ 12-10-2022 .
- ↑ معهد جيتي للحفظ، الجيلاتين الفضي. أطلس التوقيعات التحليلية للعمليات الفوتوغرافية . مؤسسة جيه بول جيتي، 2013.
- ↑ سالفاجيو، نانيت ل. المواد والعمليات الفوتوغرافية الأساسية. تايلور وفرانسيس الولايات المتحدة، 27 أكتوبر 2008. ص 362.
- ↑ نيكيتاس، ثيانو. "أوراق طباعة نافثة للحبر تضفي رونقًا على صورك: هل مللت أنت وعملاؤك من مطبوعات الصور؟ اطلعوا على أفضل أوراق الطباعة الفنية والمتخصصة لدينا، والتي ستجعل صوركم مميزة بلا شك." أخبار منطقة الصور، يوليو 2012: 36+. مركز المراجع العامة GOLD. موقع إلكتروني. 3 نوفمبر 2012
- ↑ لوبريستي، ماتيا؛ ألبرتو، غابرييل؛ كانتاميسا، سيموني؛ كانتينو، جورجيو؛ كونتيروسيتو، إليونورا؛ بالين، لوكا؛ ميلانيسيو، ماركو (28 يناير 2020). "مركبات بوليمرية خفيفة الوزن وسهلة التشكيل وغير سامة للحماية من الأشعة السينية القوية: دراسة نظرية وتجريبية" . المجلة الدولية للعلوم الجزيئية . 21 (3): 833. doi : 10.3390/ijms21030833 . PMC 7037949. PMID 32012889 .
- ↑ لوبريستي، ماتيا؛ ألبرتو، غابرييل؛ كانتاميسا، سيموني؛ كانتينو، جورجيو؛ كونتيروسيتو، إليونورا؛ بالين، لوكا؛ ميلانيسيو، ماركو (28 يناير 2020). "مركبات بوليمرية خفيفة الوزن وسهلة التشكيل وغير سامة للحماية من الأشعة السينية القوية: دراسة نظرية وتجريبية" . المجلة الدولية للعلوم الجزيئية . 21 (3): 833. doi : 10.3390/ijms21030833 . ISSN 1422-0067 . PMC 7037949. PMID 32012889 .
- ↑ تشين، إكس.؛ وانغ، إل.؛ شي، جيه.؛ شي، إتش.؛ ليو، واي. (2010). "تأثير جسيمات كبريتات الباريوم النانوية على الخواص الميكانيكية وسلوك التبلور لـ HDPE". بوليمرات ومركبات بوليمرية . 18 (3): 145-152. doi : 10.1177/096739111001800304 .
- 1 2 "التحقيق في الولايات المتحدة في تشيلي يؤكد أن الأشخاص الذين تم استخدامهم من قبل Carabineros يحتويون على 20 عامًا فقط من غوما" . جامعة دي تشيلي . 18 نوفمبر 2019 . تم الاسترجاع في 29 يونيو 2020 .
- ↑ "هل يُعتبر السلاح الناري غير قانوني إذا كان مصنوعًا من البلاستيك؟" . 23 سبتمبر 2016. تم الاطلاع عليه في 4 مارس 2023 .
- ↑ فينكل، توم؛ فينلي، بلاند ج. "بنية ووظيفة حويصلات مولر في الهدبيات اللوكسودية 1" . مجلة علم الأوليات . 33 (1): 69-76 . doi : 10.1111/j.1550-7408.1986.tb05560.x . ISSN 0022-3921 .
- ↑ فيديل، ل.؛ توديسكا، ر.؛ بوني، م. (1 فبراير 2003). "تمعدن الباريت-السيليكا عند عدم التوافق بين العصرين الأوردوفيسي في جنوب غرب سردينيا (إيطاليا): دراسة شوائب السوائل". علم المعادن وعلم الصخور . 77 ( 3-4 ): 197-213 . Bibcode : 2003MinPe..77..197F . doi : 10.1007/s00710-002-0200-9 . S2CID 129874363 .
- ↑ تشو، تيه-تشي؛ وانغ، جينغ-لونغ (2000). "عدم التوازن الإشعاعي لسلسلة نظائر اليورانيوم والثوريوم في مياه الينابيع الساخنة ومياه الأنهار من حوض ينابيع بيتو الساخنة في تايبيه" . مجلة العلوم النووية والإشعاعية الكيميائية . 1 (1): 5-10 . doi : 10.14494/jnrs2000.1.5 .
- ↑ "كبريتات الباريوم" . دليل الجيب للمخاطر الكيميائية الصادر عن المعهد الوطني للسلامة والصحة المهنية . مراكز السيطرة على الأمراض والوقاية منها. 4 أبريل 2011. تم الاطلاع عليه في 18 نوفمبر 2013 .
- مركبات الباريوم
- الكبريتات
- أصباغ غير عضوية
- عوامل التباين الإشعاعي
