Bari cacbonat là gì? Điều chế, tính chất, ứng dụng của BaCO3

Định nghĩa về bari cacbonat

Bari cacbonat BaCO3 là chất gì?

Bari cacbonat là hợp chất muối bari có công thức hóa học BaCO₃. Bari cacbonat là một nguyên tố rắn kết tủa từ dung dịch bari hiđroxit và urê, nó có màu trắng. Hợp chất BaCO₃ còn được gọi là Whiterite, đặt theo tên của William Withering. Ông là người đã phát hiện ra khoáng chất màu trắng này vào năm 1784 từ Barite.

BaCO₃ là một hợp chất tinh thể màu trắng và nguy hiểm mặc dù được sử dụng nhiều trong công nghiệp. Nó thường xuất hiện trong mạch quặng chì và được tìm thấy tự nhiên ở một số nơi. Bạn có thể tìm thấy bari cacbonat là khoáng chất BaCO₃ trong tự nhiên. 

Và bari cacbonat là một trong những thành phần trong bả chuột và gốm sứ. Đặc biệt là ứng dụng nhiều để tạo màu trong men ngọc lam. Hay còn được gọi với tên gọi quen thuộc là bari monocarbonate.

Những đặc tính riêng biệt của Bari Cacbonat

Những đặc tính riêng biệt của Bari Cacbonat

BaCO₃ là tinh thể màu trắng, không mùi, hòa tan trong axit và nước nhưng không hòa tan trong ethanol. BaCO₃ có khối lượng mol là 197,34 g/mol, mật độ phân tử là 4,286 g/cm³. Nhiệt độ nóng chảy là 811 °C (1.084 K; 1.492 °F), nhiệt độ sôi là 1.450 °C (1.720 K; 2.640 °F)

Độ hòa tan của BaCO₃ trong nước với các mức nhiệt khác nhau lần lượt là: 16mg/L (8,8°C), 22 mg/L (18°C), 24 mg/L (20°C), 24 mg/L (24,2°C). Các phản ứng liên quan đến sự tồn tại của hóa chất này gồm có:

• BaCO₃ có khả năng tham gia vào phản ứng với axit clohiđric tạo thành muối bari tan, chẳng hạn như bari clorua:

  • BaCO₃ + 2HCl → BaCl₂ + H₂O + CO₂.

  • 2CH₃COOH +BaCO₃ ⟶ (CH₃COO)₂Ba + H₂O + CO₂.

• BaCO₃ bị phân hủy ở nhiệt độ cao 1000 đến 1450 độ C thành BaO và giải phóng khí CO₂: BaCO₃ ⟶ BaO + CO₂

Các phương pháp phổ biến dùng để điều chế Bari Cacbonat

Các phương pháp phổ biến dùng để điều chế Bari Cacbonat

Trên thực tế, BaCO₃ có rất nhiều phương pháp để điều chế do nguyên liệu đơn giản. Và mỗi phương pháp đều phù hợp với nồng độ để đáp ứng nhu cầu sử dụng.

Phương pháp cacbon hóa

Quá trình sản xuất BaCO₃ bằng phương pháp cacbonat hoá bao gồm các bước sau:

Carbon dioxide khí lần đầu tiên được đưa qua dung dịch bari sulfua để nó có thể cacbon hóa. Bùn bari cacbonat thu được từ quá trình này sau đó được rửa khử lưu huỳnh. Sau đó, nó được đưa qua lọc chân không và sau đó sấy khô ở 300^oC.

Cuối cùng Quá trình này bao gồm quá trình nghiền thành bột trước khi thu được sản phẩm bari cacbonat. Phương trình phản ứng hóa học: BaS + H₂O + CO₂ → BaCO₃ + H₂S

Phương pháp hoán đổi Metathesis

Trong phương pháp hoán đổi, bari sulfua và amoni cacbonat thực hiện phản ứng tổng hợp tạo ra bari cacbonat. Sản phẩm cuối cùng sau đó được rửa sạch, lọc và sấy khô để thu được sản phẩm bismuth. Phương trình phản ứng hóa học: BaS + (NH₄)₂CO₃ → (NH₄)₂S + BaCO₃.

Phương pháp Poison Nepheline chuyển đổi

Trong phương pháp này, muối bari hoà tan thu được bằng cách phản ứng hoá học witherit với muối amoni. Kết quả là amoni cacbonat được thu hồi để sử dụng. Sau đó, amoni cacbonat được bổ sung vào lớp bari tan thu được trước đó để chuyển bari cacbonat thành chất kết tủa.

BaCO₃ thu được sau đó được lọc và sấy khô để tạo ra các sản phẩm bari cacbonat. Phương trình phản ứng hóa học: BaCl₂ + NH₄HCO₃ + NH₄OH → BaCO₃ + 2NH₄Cl + H₂O

Phương pháp tạo hạt khô

Các bước tuần tự trong quy trình điều chế BaCO₃ bằng cách tạo hạt khô sẽ diễn ra như sau: Bari cacbonat thu được từ kết tủa nặng được sàng và đưa vào kho nguyên liệu trước tiên. Sau đó nó được khuấy, trộn và khử khí. Vật liệu sau đó được đưa qua máy cấp liệu quay. Sản phẩm cuối cùng được nén bằng con lăn thành các viên có độ dày từ 3,7 đến 4 mm. 

Các hạt thu được sau đó được cuộn thành tấm vào máy tạo hạt đầu vào và tốc độ của nó được điều chỉnh tương ứng để tạo ra bán thành phẩm. Bán thành phẩm được đưa vào phương pháp vận chuyển khí nén xung dao, đặt sản phẩm vào máy cấp liệu rung để sàng. Máy tạo hạt giải phóng bari cacbonat ở dạng hạt lớn hơn 20 lưới.

Phương pháp lọc hạt ướt

Phương pháp lọc sử dụng hệ thống kết tủa để loại bỏ bánh có hàm lượng nước giàu bari trong quá trình chế biến. Bánh lọc phải có khả năng duy trì hàm lượng nước ở mức khoảng 20%. Vật liệu sau đó đi qua hoạt động của các lưỡi xoay sẽ được pha trộn từ từ.

Sau đó nó được nhào trộn và ủ để tạo thành dạng viên bán rắn/viên ướt. Các viên ướt sau đó được đặt vào ngọn lửa trực tiếp của lò quay và sau đó thiêu kết ở nhiệt độ 800-1200oC. Sau đó nó được sàng lọc, xử lý bằng cách loại bỏ sắt, cân, sau đó đóng gói trong các hạt bari cacbonat.

Điều chế công nghiệp bari cacbonat bằng phương pháp soda.

Hợp chất được điều chế công nghiệp từ bari sulfua bằng cách xử lý với natri cacbonat hoặc kali cacbonat ở nhiệt độ từ 60 đến 70°C.Trong dung dịch thu được sẽ xuất hiện kết tủa màu trắng là bari cacbonat (BaCO₃).

• K2CO₃ + BaS ⟶ K₂S + BaCO₃

• NACO₃ + BaS → NaS + BaCO₃

Ngoài ra, bari cacbonat còn được điều chế bằng nhiều phản ứng hoá học thông thường như:

• Ca(OH)₂ + Ba(HCO₃)₂ ⟶ CaCO₃ + 2H₂O + BaCO₃.

• (NH4)2CO3 + BaCl2 ⟶ 2NH4Cl + BaCO₃.

• BaCl₂ + K₂CO₃ ⟶ 2KCl + BaCO₃.

• K2CO₃ + Ba(HCO₃)₂ ⟶ BaCO₃ + 2KHCO₃. 

Bari Cacbonat và những ứng dụng gần gũi xung quanh chúng ta

Bari Cacbonat và những ứng dụng gần gũi xung quanh chúng ta

Không phải tự nhiên mà BaCO₃ lại được đánh giá là hợp chất gần gũi với đời sống con người. Đó là do những ứng dụng vô cùng hữu ích mà hợp chất này có được.

• BaCO₃ được ứng dụng trong công nghệ làm gốm sứ, làm gạch, ...

Bari cacbonat là loại muối trắng không hòa tan được sử dụng rộng rãi nhất trong ngành gốm sứ. BaCO₃ được sử dụng làm chất trợ dung, chất kết dính và chất kết tinh. Và kết hợp với một số oxit màu nhất định để tạo ra các màu sắc độc đáo mà khó có được bằng các phương tiện khác. 

Ngoài ra, BaCO₃ cũng được thêm vào đất sét trong quy trình làm gạch, gối, ... Để kết tủa các muối hòa tan như canxi sunfat và magie sunfat có thể xảy ra hiện tượng nở hoa.

• BaCO₃ được sử dụng trong sản xuất thuốc diệt chuột.

Bari Cacbonat là hợp chất được sử dụng rộng rãi đẻ làm thuốc diệt chuột. Mặc dù bề ngoài giống bột màu trắng giống với bột mì, bột ngọt, … nhưng lại vô cùng độc. Chính vì đặc điểm này của hợp chất mà dẫn đến nhiều trường hợp ngộ độc bari. Độc tính trung bình và liều gây chết chuột là 800 mg/kg.

• Ngoài ra, hợp chất này còn là nguyên liệu chủ yếu để sản xuất các thiết bị điện chuyên dụng, vật liệu từ tính, điện tử, thép và thuốc thử. Cụ thể là: gốm sứ điện tử, tụ điện, nhiệt điện trở PTC và các loại thiết bị điện tử khác.

• Nó cũng được dùng như nguyên liệu thô sản xuất oxit bari (BaO) và bari peroxide (BaO₂). Nó là một nguyên liệu quan trọng trong chế tạo các sản phẩm từ tính như thuỷ tinh sợi quang.

• Một số ứng dụng thương mại chủ yếu của Bari Cacbonat/BaCO₃ bao gồm thuỷ tinh, khoan dầu khí, luyện kim, gốm sứ, sơn, sản phẩm từ tính bari, luyện kim, sản xuất gạch men và hoá chất.

BaCO₃ có nguy hiểm đối với con người hay không?

BaCO₃ có nguy hiểm đối với con người hay không?

Bari cacbonat là chất gây nhiễm độc mãn tính chủ yếu tích tụ trong xương. Ngộ độc cấp nặng sẽ xảy ra các triệu chứng rối loạn tiêu hoá, phản ứng thần kinh, co giật, liệt cơ. Nồng độ tối đa của 0.5 mg/m3. Vì vậy, khi vận chuyển cần phải có phương án bảo vệ an toàn cho mình nhé.

Vậy nên chúng ta cần tìm hiểu kỹ về hoá chất nói chung và hợp chất bari cacbonat nói riêng. Vừa để hiểu thêm về nhiều loại hoá chất, vừa đảm bảo an toàn cho mình khi tiếp xúc phải. Hãy theo dõi Hóa chất Đông Á để cập nhật kịp thời những kiến thức cơ bản về hóa chất nhé!