هیدروکسید باریم

هیدروکسید باریم

1-مقدمه

هیدروکسید باریم یک ترکیب شیمیایی با فرمول شیمیایی Ba(OH)2 می باشد. مونوهیدرات آن که به نام باریتا یا آب باریتا شناخته می شود، یکی از ترکیبات اصلی حاوی باریم است. این مونوهیدرات به شکل دانه ای و یا گرانولی سفید رنگ رواج دارد.

محصولات برتر: خرید سیلیکون قالبگیری

هیدروکسید یک آنیون دو اتمی با فرمول شیمیایی  OH- است. این یون شامل یک اتم اکسیژن و هیدروژن است که توسط یک پیوند کووالانسی منفرد در کنار هم قرار گرفته اند و بار الکتریکی منفی را حمل می کنند. این آنیون به عنوان یک باز، یک لیگاند، یک هسته دوست و یک کاتالیزور عمل می کند. یون هیدروکسید نمک هایی را تشکیل می دهد که برخی از آن ها در محلول آبی تجزیه می شوند و یون های هیدروکسید حل شده را آزاد می کنند. ترکیب الکتریکی خنثی مربوطه HO•  رادیکال هیدروکسیل است اما -OH گروه هیدروکسی است. یون هیدروکسید و گروه هیدروکسی هسته دوست هستند و می توانند به عنوان کاتالیزور در شیمی آلی عمل کنند.
حلالیت هیدروکسید های گروه قلیایی خاکی در آب با افزایش عدد اتمی افزایش می یابد. این دسته خاصیت بازی دارند, برای مثال هیدروکسید منیزیم Mg(OH)2 یک باز قوی است (تا حدی حلالیت آن که در آب خالص بسیار کم است.)
باریم که کاتیون تشکیل دهنده ی این محصول می باشد, یک عنصر شیمیایی با نماد Ba و عدد اتمی 56 است. این عنصر پنجمین عنصر از گروه 2 است و یک فلز قلیایی خاکی نقره ‌ای و نرم است. باریم به دلیل واکنش شیمیایی بالا، هرگز به عنوان یک عنصر آزاد در طبیعت یافت نمی شود.

ساختار باریم هیدروکسید

2-تاریخچه

 باریک شکل صفت باریم است. باریم به عنوان یک عنصر جدید در سال 1774 شناخته شد، اما تا سال 1808 با ظهور الکترولیز به فلز تبدیل نشد.
تولید اکسیژن خالص در فرآیند برین یک کاربرد گسترده از پراکسید باریم در دهه 1880 بود، قبل از اینکه در اوایل دهه 1900 با الکترولیز و تقطیر جزئی هوای مایع جایگزین شود. در این فرآیند، اکسید باریم در دمای 500 تا 600 درجه سانتیگراد (932 تا 1112 درجه فارنهایت) با هوا واکنش می دهد و پراکسید باریم را تشکیل می دهد که با آزاد کردن اکسیژن در دمای بالای 700 درجه سانتیگراد (1292 درجه فارنهایت) تجزیه می شود. احتمالا در همین سال ها بود است که باریم هیدروکسید نیز شناخته شده است.

3-کاربردها

در مصارف صنعتی، هیدروکسید باریم به عنوان پیش ساز  تولید و سنتز سایر ترکیبات  حاوی باریم استفاده می شود. مونوهیدرات برای آبگیری و حذف سولفات از محصولات مختلف به کار گرفته می شود. این کاربرد از حلالیت بسیار کم سولفات باریم استفاده می کند. این کاربرد صنعتی برای مصارف آزمایشگاهی نیز به کار گرفته می شود.
هیدروکسید باریم در شیمی تجزیه برای بدست آوردن pK  اسید های ضعیف از طریق تیتراسیون استفاده می شود. این نمک دارای محلول آبی شفاف (برخلاف هیدروکسید سدیم و هیدروکسید پتاسیم)، بدون کربنات است، زیرا کربنات باریم در آب نامحلول است. این قابلیت اجازه می دهد تا از معرف هایی مانند فنول فتالئین یا تیمول فتالئین (با تغییرات رنگ قلیایی) بدون خطر خطای تیتراسیون به دلیل وجود یون های کربنات استفاده شود که بسیار کمتر بازی هستند.
هیدروکسید باریم همچنین در واکنش های دکربوکسیلاسیون اسید های آمینه آزاد کننده کربنات باریم استفاده می شود.
از کاربرد های دیگری که برای هیدروکسید باریم وجود دارد، هیدرولیز یکی از دو گروه استر معادل در دی متیل هندکاندیوات.

4-واکنش ها

هیدروکسید باریم گاهی اوقات در سنتز آلی به عنوان یک باز قوی، به عنوان مثال برای هیدرولیز استرها و نیتریل ها و به عنوان عامل بازی (قلیایی) در تراکم آلدول استفاده می شود.

در تهیه سیکلوپنتانون، دی استون الکل و D-گالونیک γ-لاکتون از این ماده استفاده می شود.

هیدروکسید باریم با حرارت دادن تا 800 درجه سانتیگراد به اکسید باریم تجزیه می شود. 
در واکنش هیدروکسید باریم با دی اکسید کربن، کربنات باریم ایجاد می شود. 
محلول آبی این محصول که بسیار قلیایی است، به دلیل داشتن یک باز قوی، تحت واکنش های خنثی سازی با اسید ها قرار می گیرد. (مخصوصا در مورد تیتراسیون اسیدهای آلی ضعیف). بنابراین با اسید های سولفوریک و فسفریک، باریم سولفات و باریم فسفات تشکیل می دهد. در واکنش با سولفید هیدروژن، سولفید باریم تولید می شود. 
رسوب بسیاری از نمک های باریم نامحلول یا کمتر محلول، ممکن است از واکنش جایگزینی مضاعف ناشی شود که یک محلول آبی هیدروکسید باریم با بسیاری از محلول های نمک های فلزی دیگر مخلوط می شود.
واکنش های هیدروکسید باریم با نمک های آمونیوم نیازمند گرما و انرژی است و در اصطلاح به شدت گرماگیر است. واکنش باریم هیدروکسید اکتاهیدرات با کلرید آمونیوم یا  تیوسیانات آمونیوم اغلب به عنوان نمایش شیمی در کلاس درس استفاده می شود.

5-روش تولید

هیدروکسید باریم را می توان با حل کردن اکسید باریم (BaO) در آب تهیه کرد:

محصول نهایی به صورت اکتاهیدرات متبلور می شود که با گرم شدن در اتمسفر هوا به مونوهیدرات تبدیل می شود. در 100 درجه سانتیگراد در اتمسفر خلاء، مونوهیدرات BaO و آب تولید می کند. مونوهیدرات ساختار لایه ای دارد. مراکز Ba2+  هندسه ضد منشوری مربعی را اتخاذ می کنند. هر مرکز فلزی  Ba2+ به دو لیگاند آب و شش لیگاند هیدروکسید متصل است که به ترتیب دو و سه بار به سایت‌ های مرکز Ba2+ همسایه متصل می‌شوند. در اکتاهیدرات، مراکز منفرد  Ba2+ دوباره هشت مختصات هستند اما لیگاند های مشترکی ندارند.

6-تحقیقات جدید

امروزه علاوه بر کاربردهایی که مطرح شد, به دنبال کاربردهای جدیدی از این ماده می باشند, در همین زمینه پژوهشی در ارتباط با کاربرد این ماده در زمینه آثار باستانی صورت گرفته است. این مطالعه با عنوان " نانوذرات برای حفاظت از میراث فرهنگی: نانوذرات هیدروکسید کلسیم و باریم برای تثبیت نقاشی دیواری" در نشریه کنفرانس شیمی اروپا در انتشارات وایلی به چاپ رسیده است.

7-ایمنی

همانطور که توضیح داده شد, این محصول یک باز نسبتا قوی است و در نتیجه نبایستی در مجاورت اسید یا بخارات اسیدی قرار گیرد. به دلیل خطراتی که این محصول دارد, بایستی آنرا در مکان دارای تهویه مناسب نگهداری نمود.

8-ایمنی

هیدروکسید باریم خطراتی مانند سوزش پوست و سوختگی و آسیب چشم را ایجاد می کند، درست مانند سایر باز های قوی و مشابه سایر ترکیبات باریم محلول در آب خورنده و سمی است.