ПЕРОКСИД БАРИЯ (BAO2): СТРУКТУРА, СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ - ХИМИЯ - 2025

Пероксид бария представляет собой ионную и неорганическое соединение , химическая формула которого ВаО ₂ . Являясь ионным соединением, оно состоит из ионов Ba ²⁺ и O ₂ ^2- ; Последний известен как пероксид-анион, и из-за него BaO ₂ получил свое название. Таким образом, BaO ₂ представляет собой неорганический пероксид.

Заряды его ионов показывают, как это соединение образовано из элементов. Металлический барий группы 2 отдает два электрона молекуле кислорода O ₂ , атомы которой не используют их для восстановления до оксидных анионов O ^2- , а остаются соединенными простой связью ^2- .

BaO2 твердый. Источник: Ондржей Мангл, Wikimedia Commons.

Пероксид бария представляет собой гранулированное твердое вещество при комнатной температуре белого цвета с легкими сероватыми оттенками (верхнее изображение). Как и почти все пероксиды, с ним необходимо обращаться и хранить осторожно, так как он может ускорить окисление некоторых веществ.

Из всех пероксидов, образованных металлами группы 2 (г-н Бекамбара), BaO ₂ является термодинамически наиболее устойчивым к его термическому разложению. При нагревании выделяется кислород и образуется оксид бария BaO. BaO может реагировать с кислородом окружающей среды при высоких давлениях, снова образуя BaO ₂ .

Структура

Кристаллическая структура BaO2. Источник: Orci, через Wikimedia Commons.

На верхнем изображении показана тетрагональная элементарная ячейка пероксида бария. Внутри вы можете увидеть катионы Ba ²⁺ (белые сферы) и анионы O ₂ ^2- (красные сферы). Обратите внимание, что красные сферы соединены одинарной связью, поэтому они представляют линейную геометрию ^2- .

Из этой элементарной ячейки можно построить кристаллы BaO ₂ . Если это наблюдается, анион O ₂ ^2- видно, что он окружен шестью Ba ²⁺ , образуя октаэдр, вершины которого белые.

С другой стороны, что еще более очевидно, каждый Ba ²⁺ окружен десятью O ₂ ^2- (белая сфера в центре). Весь кристалл состоит из этого постоянного ближнего и дальнего порядка.

Энергия кристаллической решетки

Если также наблюдаются красно-белые сферы, можно заметить, что они не слишком сильно различаются по своим размерам или ионным радиусам. Это связано с тем, что катион Ba ²⁺ очень объемный, и его взаимодействия с анионом O ₂ ^2- стабилизируют энергию решетки кристалла в большей степени по сравнению с тем, как, например, катионы Ca ²⁺ и Mg . ²⁺ .

Это также объясняет, почему BaO является наиболее нестабильным из оксидов щелочноземельных металлов: ионы Ba ²⁺ и O ^2- значительно различаются по размеру, что дестабилизирует их кристаллы.

Поскольку он более нестабилен, тем меньше склонность BaO ₂ к разложению с образованием BaO; В отличие от пероксидов SrO ₂ , CaO ₂ и MgO ₂ , оксиды которых более стабильны.

Увлажняет

BaO ₂ может быть найден в форме гидратов, из которых BaO ₂ ∙ 8H ₂ O является наиболее устойчивым из всех; и фактически это тот, который продается вместо безводного пероксида бария. Чтобы получить безводный, BaO ₂ ∙ 8H ₂ O необходимо высушить при 350 ° C , чтобы удалить воду.

Его кристаллическая структура также тетрагональная, но с восемью молекулами H ₂ O , взаимодействующими с O ₂ ^2- через водородные связи и с Ba ²⁺ через диполь-ионные взаимодействия.

Другими гидратами, о структуре которых в этом отношении мало информации, являются: BaO ₂ ∙ 10H ₂ O, BaO ₂ ∙ 7H ₂ O и BaO ₂ ∙ H ₂ O.

Приготовление или синтез

Непосредственное получение пероксида бария заключается в окислении его оксида. Его можно использовать из минерального барита или из нитратной соли бария Ba (NO ₃ ) ₂ ; оба нагреваются на воздухе или в атмосфере, обогащенной кислородом.

Другой метод заключается во взаимодействии Ba (NO ₃ ) ₂ с пероксидом натрия в холодной водной среде :

Ba (NO ₃ ) ₂ + Na ₂ O ₂ + xH ₂ O => BaO ₂ ∙ xH ₂ O + 2NaNO ₃

Затем гидрат BaO _{2 *} xH ₂ O нагревают, фильтруют и сушат в вакууме.

Свойства

Внешность

Это белое твердое вещество, которое может стать сероватым, если оно содержит примеси (BaO, Ba (OH) ₂ или другие химические соединения). Если его нагреть до очень высокой температуры, он испустит зеленоватое пламя из-за электронных переходов катионов Ba ²⁺ .

Молекулярная масса

169,33 г / моль.

плотность

5,68 г / мл.

Температура плавления

450 ° С.

Точка кипения

800 ° С. Это значение соответствует тому, что следует ожидать от ионного соединения; и даже более того, наиболее стабильная перекись щелочноземельного металла. Однако на самом деле BaO ₂ не кипит , а в результате его термического разложения выделяется газообразный кислород.

Растворимость воды

Нерастворимые. Однако он может медленно подвергаться гидролизу с образованием перекиси водорода H ₂ O ₂ ; и, кроме того, его растворимость в водной среде увеличивается, если добавляется разбавленная кислота.

Термическое разложение

Следующее химическое уравнение показывает реакцию термического разложения BaO ₂ :

2BaO ₂ <=> 2BaO + O ₂

Реакция односторонняя, если температура выше 800 ° С. Если сразу повысить давление и понизить температуру, весь BaO снова превратится в BaO ₂ .

Номенклатура

Другой способ назвать BaO ₂ - это перекись бария, согласно традиционной номенклатуре; так как барий может иметь только валентность +2 в своих соединениях.

Неправильно, систематическая номенклатура используется для обозначения его как диоксида бария (биноксида), считая его оксидом, а не пероксидом.

Приложения

Производитель кислорода

Используя минеральный барит (BaO), его нагревают потоками воздуха, чтобы удалить из него кислород, при температуре около 700 ° C.

Если полученный пероксид осторожно нагреть в вакууме, кислород будет регенерироваться быстрее, и барит можно будет повторно использовать неограниченное время для хранения и производства кислорода.

Этот процесс был коммерчески разработан Л.Д. Брином, но сейчас уже устарел.

Производитель перекиси водорода

Пероксид бария реагирует с серной кислотой с образованием пероксида водорода:

BaO ₂ + H ₂ SO ₄ => H ₂ O ₂ + BaSO ₄

Следовательно, он является источником H ₂ O ₂ , управляемым, прежде всего, его гидратом BaO ₂ ∙ 8H ₂ O.

В соответствии с этими двумя вариантами использования BaO ₂ позволяет развивать O ₂ и H ₂ O ₂ , оба окислителя, в органическом синтезе и в процессах отбеливания в текстильной и красильной промышленности. Также это хорошее дезинфицирующее средство.

Кроме того, из BaO ₂ можно синтезировать другие пероксиды, такие как натрий, Na ₂ O ₂ и другие соли бария.

Ссылки

1. SC Abrahams, J Kalnajs. (1954). Кристаллическая структура пероксида бария. Лаборатория исследований изоляции, Массачусетский технологический институт, Кембридж, Массачусетс, США
2. Wikipedia. (2018). Перекись бария. Получено с: en.wikipedia.org
3. Шивер и Аткинс. (2008). Неорганическая химия. (Четвертое издание). Мак Гроу Хилл.
4. Атомия. (2012). Перекись бария. Получено с: barium.atomistry.com
5. Хохар и др. (2011). Исследование приготовления в лабораторных масштабах и разработка процесса получения пероксида бария. Получено с: academia.edu
6. PubChem. (2019). Перекись бария. Получено с: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
7. PrebChem. (2016). Приготовление перекиси бария. Получено с: Prepchem.com