БАРИЕВ ПЕРОКСИД (BAO2): СТРУКТУРА, СВОЙСТВА И ПРИЛОЖЕНИЯ - ХИМИЯ - 2025

На бариев пероксид е йонна и неорганично съединение, чиято химична формула е BaO ₂. Като йонно съединение, се състои от Ba ²⁺ и О ₂ ^2- йони; Последното е това, което е известно като анион на пероксид и поради това BaO ₂ придобива името си. По този начин, BaO ₂ е неорганичен пероксид.

Зарядите на нейните йони разкриват как това съединение се формира от елементите. Метал барий, от група 2, дава два електрона на молекула кислород, O ₂, чиито атоми не ги използват, за да се намали до аниони оксид, О ^2-, но да останат обединени от проста връзка, ^2-.

BaO2 твърдо вещество. Източник: Ondřej Mangl, от Wikimedia Commons

Бариевият пероксид е гранулирано твърдо вещество при стайна температура, бяло на цвят с леки сивкави тонове (горно изображение). Както почти всички пероксиди, с него трябва да се работи и съхранява внимателно, тъй като може да ускори окисляването на определени вещества.

От всички пероксиди, образувани от металите от група 2 (г-н Бекамбара), BaO ₂ е термодинамично най-стабилен срещу термичното му разлагане. При нагряване се отделя кислород и бариев оксид, BaO. BaO може да реагира с кислорода в околната среда, при високо налягане, за да образува BaO ₂ отново.

структура

Кристална структура на BaO2. Източник: Orci, чрез Wikimedia Commons

Горното изображение показва тетрагоналната единична клетка на бариев пероксид. В него може да се види Ва ²⁺ катиони (бели сфери) и О ₂ ^2- аниони (червени сфери). Забележете, че червените сфери са съединени от една връзка, така че те представляват линейна геометрия ^2-.

От тази единична клетка могат да бъдат изградени BaO ₂ кристали. Ако се наблюдава, анионът O ₂ ^2- се вижда, че е заобиколен от шест Ba ²⁺, получавайки октаедър, чиито върхове са бели.

От друга страна, още по-очевидно, всеки Ba ²⁺ е заобиколен от десет O ₂ ^2- (бяла сфера в центъра). Целият кристал се състои от този постоянен ред за къси и дълги разстояния.

Енергия на кристалната решетка

Ако се наблюдават и червените бели сфери, ще се отбележи, че те не се различават твърде много по своите размери или йонни радиуси. Това е така, защото Ва ²⁺ катион е много обемист и неговите взаимодействия с О ₂ ^2- анион стабилизира решетка енергията на кристала по-добра степен в сравнение с начина, например, Са ²⁺ и магнезиеви катиони би. ²⁺.

Това обяснява и защо BaO е най-нестабилният от алкалоземните оксиди: Ba ²⁺ и O ^2- йони се различават значително по размер, дестабилизирайки техните кристали.

Колкото е по-нестабилно, толкова по-ниска е тенденцията BaO ₂ да се разлага до образуване на BaO; За разлика от пероксидите SrO ₂, CaO ₂ и MgO ₂, чиито оксиди са по-стабилни.

Хидратира

BaO ₂ може да се намери под формата на хидрати, от които BaO ₂ ∙ 8H ₂ O е най-стабилният от всички; и всъщност това е този, който се предлага на пазара, вместо безводен бариев пероксид. За да се получи безводната, BaO ₂ ∙ 8H ₂ O трябва да се изсуши при 350 ° С, за да се елиминира водата.

Неговата кристална структура е също тетрагонален, но с осем H ₂ O молекули взаимодействие с О ₂ ^2- чрез водородни връзки, и с Ba ²⁺ чрез дипол-йонни взаимодействия.

Други хидрати, за чиито структури няма много информация в това отношение, са: BaO ₂ ∙ 10H ₂ O, BaO ₂ ∙ 7H ₂ O и BaO ₂ ∙ H ₂ O.

Получаване или синтез

Директното получаване на бариев пероксид се състои в окисляването на неговия оксид. Това може да се използва от минерала барит или от сода на бариев нитрат, Ba (NO ₃) ₂; и двете се загряват в атмосфера, обогатена с въздух или кислород.

Друг метод се състои в взаимодействие на Ba (NO ₃) ₂ с натриев пероксид в студена водна среда:

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

Тогава BaO _{2 *} XH ₂ О хидрат се загрява, филтрува се и се суши като се използва вакуум.

Имоти

Външен вид

Това е бяло твърдо вещество, което може да се превърне в сивкаво, ако съдържа примеси (или BaO, Ba (OH) ₂, или други химически видове). Ако се нагрее до много висока температура, той ще излъчи зеленикави пламъци, поради електронните преходи на катионите Ba ²⁺.

Молекулярна маса

169,33 g / mol.

плътност

5.68 g / mL.

Точка на топене

450 ° С.

Точка на кипене

800 ° С. Тази стойност съответства на това, което трябва да се очаква от йонно съединение; и още повече, най-стабилният алкалноземен пероксид. Въпреки това, BaO ₂ всъщност не кипи, но в резултат на термичното му разлагане се отделя газообразен кислород.

Разтворимост във вода

Неразтворимо. Въпреки това, той може бавно да се подложи на хидролиза, за да се получи водороден пероксид, H ₂ O ₂; и освен това разтворимостта му във водна среда се увеличава, ако се добави разредена киселина.

Термично разлагане

Следното химично уравнение показва реакцията на термично разлагане, която преминава BaO ₂:

2BaO ₂ <=> 2BaO + O ₂

Реакцията е еднопосочна, ако температурата е над 800 ° C. Ако налягането незабавно се повиши и температурата намалее, всички BaO ще бъдат превърнати обратно в BaO ₂.

номенклатура

Друг начин да се назове BaO ₂ е бариев пероксид, според традиционната номенклатура; тъй като барият може да има само валентността +2 в съединенията си.

Неправилно, систематичната номенклатура се използва за обозначаването му като бариев диоксид (биноксид), като го счита за оксид, а не за пероксид.

Приложения

Производител на кислород

Използвайки минерала барит (BaO), той се нагрява с въздушни потоци, за да елиминира съдържанието му на кислород, при температура около 700 ° C.

Ако полученият пероксид леко се нагрява под вакуум, кислородът се регенерира по-бързо и баритът може да бъде използван за неопределено време за съхранение и производство на кислород.

Този процес беше комерсиално разработен от LD Brin, който вече е остарял.

Производител на водороден пероксид

Бариевият пероксид реагира със сярна киселина за получаване на водороден пероксид:

BaO ₂ + H ₂ SO ₄ => H ₂ O ₂ + BaSO ₄

Следователно, той е източник на H ₂ O ₂, манипулиран преди всичко със своя хидрат BaO ₂ ∙ 8H ₂ O.

Според тези две приложения, упоменати, BaO ₂ позволява разработването на О ₂ и H ₂ O ₂, двете окислители, в органични синтези и избелване процесите в текстилната и боядисване индустрии. Освен това е добро дезинфекциращо средство.

В допълнение, други пероксиди могат да бъдат синтезирани от BaO ₂, като натриев, Na ₂ O ₂, и други бариеви соли.

Препратки

1. SC Abrahams, J Kalnajs. (1954 г.). Кристалната структура на бариев пероксид. Лаборатория за изолационни изследвания, Масачузетски технологичен институт, Кеймбридж, Масачузетс, САЩ
2. Wikipedia. (2018). Бариев пероксид. Възстановено от: en.wikipedia.org
3. Шивър и Аткинс. (2008 г.). Неорганична химия. (Четвърто издание). Mc Graw Hill.
4. Atomistry. (2012 г.). Бариев пероксид. Възстановено от: barium.atomistry.com
5. Khokhar et al. (2011 г.). Проучване на подготовката на лабораторната скала и разработването на процес за бариев пероксид. Възстановено от: academia.edu
6. PubChem. (2019). Бариев пероксид. Възстановени от: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
7. PrebChem. (2016 г.). Приготвяне на бариев пероксид. Възстановена от: prepchem.com