Bariumperoxide (BaO2) structuur, eigenschappen en toepassingen

De bariumperoxide is een ionische en anorganische verbinding waarvan de chemische formule BaO is_twee. Omdat het een ionische verbinding is, bestaat het uit Ba-ionen^twee+ me_twee^twee-​dit laatste is wat bekend staat als het peroxide-anion, en daarom ook het BaO_twee krijgt zijn naam. Dit is het geval, de BaO_twee is een anorganisch peroxide.

De ladingen van zijn ionen laten zien hoe deze verbinding uit de elementen wordt gevormd. Het bariummetaal uit groep 2 geeft twee elektronen aan het zuurstofmolecuul, O_twee, waarvan de atomen niet worden gebruikt om zichzelf te reduceren tot oxide-anionen, OR^twee-, maar om bij elkaar te worden gehouden door een simpele link, [O-O]^twee-.

Bariumperoxide is een korrelige vaste stof bij kamertemperatuur, wit van kleur met lichtgrijze tinten (bovenste afbeelding). Zoals bijna alle peroxiden, moet het met zorg worden gehanteerd en opgeslagen, omdat het de oxidatie van bepaalde stoffen kan versnellen.

Van alle peroxiden gevormd door metalen uit groep 2 (Mr. Becambara), BaO_twee het is thermodynamisch het meest stabiel tegen zijn thermische ontleding. Bij verhitting komt zuurstof vrij en wordt bariumoxide, BaO, geproduceerd. BaO kan onder hoge druk reageren met zuurstof in de omgeving om weer BaO te vormen_twee.

Artikel index

• 1 Structuur
  • 1.1 Kristalrooster-energie
  • 1.2 Hydrateert
• 2 Bereiding of synthese
• 3 Eigenschappen
  • 3.1 Fysiek uiterlijk
  • 3.2 Molecuulmassa
  • 3.3 Dichtheid
  • 3.4 Smeltpunt
  • 3.5 Kookpunt
  • 3.6 Oplosbaarheid in water
  • 3.7 Thermische ontleding
• 4 Nomenclatuur
• 5 toepassingen
  • 5.1 Zuurstofproducent
  • 5.2 Producent van waterstofperoxide
• 6 referenties

Structuur

De bovenste afbeelding toont de tetragonale eenheidscel van bariumperoxide. Binnenin zijn de kationen Ba te zien^twee+ (witte bollen), en de anionen O_twee^twee- (rode bollen). Merk op dat de rode bollen zijn verbonden door een enkele binding, dus vertegenwoordigen ze lineaire geometrie [O-O]^twee-.

Vanuit deze eenheidscel kunnen BaO-kristallen worden opgebouwd_twee. Indien waargenomen, het anion O_twee^twee- het blijkt omringd te zijn door zes Ba^twee+, het verkrijgen van een octaëder waarvan de hoekpunten wit zijn.

Aan de andere kant, nog duidelijker, elke Ba^twee+ is omgeven door tien O_twee^twee- (witte bol in het midden). Alle kristallen bestaan ​​uit deze constante volgorde op korte en lange afstand.

Kristalrooster-energie

Als ook de rood-witte bollen worden waargenomen, zal worden opgemerkt dat ze niet te veel verschillen in hun grootte of ionische stralen. Dit komt doordat het Ba kation^twee+ is erg omvangrijk, en zijn interacties met het anion O_twee^twee- stabiliseren de rooster-energie van het kristal in een betere mate in vergelijking met bijvoorbeeld Ca-kationen^twee+ en Mg^twee+.

Dit verklaart ook waarom BaO de meest onstabiele van de aardalkalimetaaloxiden is: Ba-ionen.^twee+ me^twee- verschillen aanzienlijk in grootte, waardoor hun kristallen worden gedestabiliseerd.

Omdat het instabieler is, is de trend van BaO lager_twee ontleden om BaO te vormen; in tegenstelling tot peroxiden SrO_twee, CaO_twee en MgO_twee, waarvan de oxiden stabieler zijn.

Hydrateert

De BaO_twee komt voor in de vorm van hydraten, waarvan BaO_twee∙ 8H_tweeOf het is de meest stabiele van allemaal; en in feite is dit degene die op de markt wordt gebracht, in plaats van het watervrije bariumperoxide. Om de watervrije te verkrijgen, moet de BaO worden gedroogd bij 350 ° C_twee∙ 8H_tweeOf om het water te verwijderen.

De kristalstructuur is ook tetragonaal, maar met acht moleculen van H._tweeO interactie met de O_twee^twee- via waterstofbruggen, en met de Ba^twee+ door dipool-ion-interacties.

Andere hydraten, waarvan er in dit opzicht niet veel informatie is, zijn: BaO_twee∙ 10H_tweeO, BaO_twee∙ 7H_tweeO en BaO_twee∙ H_tweeOF.

Bereiding of synthese

De directe bereiding van bariumperoxide bestaat uit de oxidatie van zijn oxide. Dit kan worden gebruikt uit het mineraal bariet, of uit het bariumnitraatzout, Ba (NO₃​_twee​beide worden verwarmd in een met lucht of zuurstof verrijkte atmosfeer.

Een andere methode bestaat uit het laten reageren van Ba ​​(NO₃​_twee met natriumperoxide:

Bad₃​_twee + Na_tweeOF_twee + xH_tweeO => BaO_twee∙ xH_tweeO + 2NaNO₃

Vervolgens hydrateert BaO_twee∙ xH_tweeOf het wordt verwarmd, gefilterd en afgewerkt door vacuüm te drogen.

Eigendommen

Fysiek uiterlijk

Het is een witte vaste stof die grijsachtig kan worden als deze onzuiverheden bevat (ofwel BaO, Ba (OH)_twee, of andere chemische soorten). Als het wordt verwarmd tot een zeer hoge temperatuur, zal het groenachtige vlammen afgeven vanwege de elektronische overgangen van de Ba kationen.^twee+.

Moleculaire massa

169,33 g / mol.

Dichtheid

5,68 g / ml.

Smeltpunt

450 ° C.

Kookpunt

800 ° C. Deze waarde komt overeen met wat verwacht mag worden van een ionische verbinding; en zelfs meer, van het meest stabiele aardalkalimetaalperoxide. De BaO kookt echter niet echt_twee, in plaats daarvan komt gasvormige zuurstof vrij als gevolg van zijn thermische ontleding.

Oplosbaarheid in water

Onoplosbaar. Het kan echter langzaam hydrolyse ondergaan om waterstofperoxide te produceren, H._tweeOF_twee​en verder neemt de oplosbaarheid ervan in waterig medium toe als een verdund zuur wordt toegevoegd.

Thermische ontleding

De volgende chemische vergelijking toont de thermische ontledingsreactie die BaO ondergaat_twee​

2BaO_twee <=> 2BaO + O_twee

De reactie is eenrichtingsverkeer als de temperatuur hoger is dan 800 ° C. Als de druk onmiddellijk wordt verhoogd en de temperatuur daalt, wordt al het BaO weer omgezet in BaO_twee.

Nomenclatuur

Een andere manier om de BaO te noemen_twee het is bariumperoxide, volgens de traditionele nomenclatuur; omdat barium alleen de valentie +2 kan hebben in zijn verbindingen.

Ten onrechte wordt de systematische nomenclatuur gebruikt om ernaar te verwijzen als bariumdioxide (binoxide), aangezien het een oxide is en geen peroxide.

Toepassingen

Zuurstofproducent

Met behulp van het mineraal bariet (BaO) wordt het verwarmd met luchtstromen om het zuurstofgehalte te verwijderen, tot een temperatuur van ongeveer 700 ° C..

Als het resulterende peroxide voorzichtig onder vacuüm wordt verwarmd, wordt de zuurstof sneller geregenereerd en kan het bariet voor onbepaalde tijd worden hergebruikt om zuurstof op te slaan en te produceren..

Dit proces werd commercieel bedacht door L. D. Brin, nu achterhaald.

Producent van waterstofperoxide

Bariumperoxide reageert met zwavelzuur om waterstofperoxide te produceren:

Straal_twee + H._tweeSW₄ => H_tweeOF_twee + Baso₄

Het is dus een bron van H._tweeOF_twee, vooral gemanipuleerd met zijn hydraat BaO_twee∙ 8H_tweeOF.

Volgens deze twee genoemde toepassingen is de BaO_twee maakt de ontwikkeling van O_twee en H_tweeOF_twee, beide oxidatiemiddelen, bij organische synthese en bij bleekprocessen in de textiel- en kleurstofindustrie. Het is ook een goed ontsmettingsmiddel..

Bovendien, van BaO_twee andere peroxiden kunnen worden gesynthetiseerd, zoals natrium, Na_tweeOF_twee, en andere bariumzouten.

Referenties

1. S.C. Abrahams, J Kalnajs. (1954). De kristalstructuur van bariumperoxide. Laboratorium voor isolatieonderzoek, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts, VS..
2. Wikipedia. (2018). Bariumperoxide. Hersteld van: en.wikipedia.org
3. Shiver & Atkins. (2008). Anorganische scheikunde. (Vierde druk). Mc Graw Hill.
4. Atomistry. (2012). Bariumperoxide. Hersteld van: barium.atomistry.com
5. Khokhar et al. (2011). Studie van de voorbereiding en ontwikkeling van een proces voor bariumperoxide op laboratoriumschaal. Hersteld van: academia.edu
6. PubChem. (2019). Bariumperoxide. Hersteld van: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
7. PrebChem. (2016). Bereiding van bariumperoxide. Hersteld van: prepchem.com