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硫酸钡具有化学惰性强,稳定性好,耐酸碱,硬度适中,高比重,高白度,能吸收有害射线等优点,是一种具有环保功能的材料,因此广泛用于各种涂料,中油墨,医药合成化工,橡胶、造纸、陶瓷、化妆品,还可用作分析试剂、测定土壤硝态氮、用于照相纸、人造象牙制造、橡胶填充剂、炼铜熔剂等领域。
硫酸钡性质:
溶于热亚硫酸、浓硫酸,不溶于水、乙醇、一般的酸、苛性碱溶液。不燃。受高热分解产生有毒的硫化物烟气。
重晶石是普通的富含钡的硫酸盐矿物。斜方晶系,晶体多呈板状、短柱状,一般呈致密块状、板状、柱状产出。晶体无色透明,一般呈白色、灰白、灰色、浅黄、淡红、浅蓝、棕褐等色。玻璃光泽,断口珍珠光泽,条痕白色。密度4.3~4.7g/cm3,硬度3~3.5.性脆,具黄绿焰色反应。不溶于水和酸,化学性质稳定,无磁性毒性,并有吸收X射线和伽马射线的性能。重晶石主要产于沉积层状矿床和低温热液矿脉中,常与石英、白云石、方解石、萤石、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿等共生。
硫酸钡制法:
将二水合氯化钡溶于热水中,再将硫酸与水的混合液加热后慢慢加入其中。放置片刻,加几滴稀硫酸于上层清液中检验沉淀是否完全。静置,所得沉淀用热水以倾析法洗涤5~6次。然后用布氏漏斗吸滤,经洗涤、干燥。将干燥品研细即得纯品硫酸钡。
残坡积矿床用露天开采法,原生矿多数用地下开采法。一般工艺流程见“磷块岩.。选矿方法主要为手选法、重选法、磁选法和浮选法。
工业中,硫酸钡分为以下几种:
1.重钡,又称之为重晶石粉或者天然钡粉。是人们选取天然硫酸钡矿石(重晶石)后经过清洗、打磨、晒干等工艺制成,其杂质较多,品质主要由矿本身决定,但是其价格低廉,通常应用在白色颜料制作或者低档涂料、塑料、油墨行业中充当填充料。
2.沉淀硫酸钡,又称之为工业硫酸钡或沉钡。其由人为加工制成,与重钡不同的是沉钡几乎不含杂质。其微溶于水,不溶于酸。本身不含毒,但是如果含有可溶性钡能引起中毒。工业中的沉淀硫酸钡主要通过硫酸钡与硫酸反应、氯化钡与硫酸或硫酸钠反应、硫化钡与硫酸钠反应生成。沉淀硫酸钡因为其稳定性由其具体的指标不同而应用于医药、中涂料油墨、塑料、橡胶、玻璃、陶瓷等领域中充当填充料,人们通常根据不同的应用又分为涂料级沉淀硫酸钡、塑料级沉淀硫酸钡等等,其相对于重钡价格较高。
3.改性硫酸钡,又分为改性硫酸钡与改性沉淀硫酸钡,是将重晶石粉或沉淀硫酸钡通过相关的处理使得其在某一方面的性能增强,应用与沉淀类似,主要还是取决于其相关性能,其中经过进一步加工细化的又称之为改性超细硫酸钡或改性超细沉淀硫酸钡。价格比沉淀硫酸钡高。
4.纳米级沉淀硫酸钡,是将改性沉淀硫酸钡通过深加工,使得其D50(中位粒径分布)控制在0.2μm-0.4μm之间,因为其加工的高要求,目前我国能生产出纳米级沉淀硫酸钡的厂家还较少,其价格也比较高,纳米级沉淀硫酸钡主要应用于的油漆、涂料等行业之中。
硫酸钡为什么不与盐酸反应?
熵变自由能焓变可以用来判断反应能否自发发生,但化学反应是否能够发生还需要考虑化学动力学部分,也就是说要将化学势考虑在内。假如硫酸钡与盐酸发生反应,生成的产物为BaCl2,BaCl2可以溶于水,BaSo4比BaCl2更难溶,相对而言硫酸钡更稳定。而化学反应是往化学势降低的方向进行,也就是往稳更定的方向所进行的,所以宏观上表现为硫酸钡与盐酸不能发生反应。此外硫酸的酸性要比盐酸更强,置换反应强酸换弱酸,所以盐酸无法置换出弱酸。
硫酸钡为什么是沉淀?
从热力学上看,2-2型离子化合物溶解都伴随着强烈的熵减。从硫酸铍到硫酸钡,它们的晶格能差不多,但水合能依次下降,因此溶解焓依次上升。硫酸钡溶于水作为焓增熵减的反应自然不会轻易进行。因此非要套用HSAB理论应该这么解释:从镁到钡离子依次变软,同硬碱H2O的结合能力依次下降,因此水溶性依次下降。