Барий и кислород: Барий и кислород — Справочник химика 21

Содержание

Барий и кислород — Справочник химика 21

    Определите массы оксида бария и кислорода, необходимые для получения 10 кг пероксида бария. Какое практическое применение он находит  [c.163]

    При нагревании окиси бария до 500—600 — в атмосфере кислорода образуется перекись бария ВаО- , которая при более высоком нагревании разлагается на окись бария и кислород. [c.296]


    В настоящее время в технологии промышленного органического синтеза термический пиролиз в трубчатых печах, пожалуй, единственный масштабный процесс, основные реакции которого идут без применения катализаторов. Характерно, что параллельно с развитием этого процесса разрабатывались альтернативные варианты производства этилена, но ни один из них не получил промышленного применения. В зарубежной лит ературе эти альтернативные процессы называют нетрадиционными . Перечень основных из них включает крекинг в кипящем слое леска [фирма Ьиг у (ФРГ)] или кокса [фирма ВАЗР (ФРГ)], пиролиз в кипящем слое муллита в токе водяного Бара и кислорода [фирма ОЬе (ФРГ)], процессы крекинга водяным паром и расплавом солей. В рекламных описаниях приводятся, как правило, весьма благоприятные технико-экономические показатели этих процессов. И основываясь на рекламных данных трудно объяснить, почему эти нетрадиционные методы пиролиза в промышленность не внедряются, По-види-мому, преимущества нетрадиционных процессов над пиролизом в трубчатых печах при публикациях завышаются. Эти процессы, как правило, сложны в эксплуатации, а интерес к их разработке был вызван, главным образом, возможностями расширения сырьевой базы производства олефинов за счет вовлечения газойлей, мазутов, сырой нефти. Но судя по литературным данным, приспособление нефтехимии к изменчивым условиям обеспечения углеводородным сырьем осуществляется за рубежом пока что путем модификации трубчатых печей. 
[c.366]

    Введем теперь новые сокращенные обозначения. Слой можно представить как сочетание двух компонентов 8 , (4 кислородных шпинельных слоя) п В (1 слой атомов бария и кислорода). Теперь структуру блока можно представить сложением 54 и 1, а структуру всей фазы М как ряд - 

[c.149]

    Поляризационные кривые восстановления хроматов бария и свинца в первых двух случаях, приведенных в табл. 111,4, хорошо выражены, з последнем несколько искажены током восстановления адсорбированного кислорода. Влияние кислорода устраняется, если после концентрирования хрома электрод с осадком перенести в 0,1 н. раствор едкого натра и затем зарегистрировать катодную кривую. При этом токи восстановления хромата бария и кислорода наблюдаются в разных интервалах потенциалов. Величина максимального тока восстановления соединения линейно зависит от концентрации ионов Сг + в растворе в интервале 1 10 —I 10 г-ион/л и прямо пропорциональна концентрации в области 1-10 — [c.96]


    Дальнейшее нагревание выше 800°С ведет, наоборот, к распаду ВаОг на окись бария и кислород. Поэтому сжигание металлического бария сопровождается образованием только его окиси. 
[c.364]

    При более высокой температуре образовавшаяся перекись бария распадается на окись бария и кислород. [c.270]

    Пероксид бария ВаОг — тяжелый белый порошок, при прокаливании выше 500 °С разлагается с образованием оксида бария и кислорода. В молекулу пероксида бария, как и всех пере-кисных соединений, входят два атома кислорода, связанные друг /О [c.428]

    Феннер и Дейли (1966) использовали времяпролетный масс-спектрометр с гигантским импульсным лазером для испарения фольги лития, бериллия, бора, углерода, алюминия, меди, серебра, олова, свинца, золота. Натрий и калий предварительно напыляли на стекло. Поскольку был использован лазер с модулированной добротностью, образуемые ионы имели значительные кинетические энергии и для разрешения спектра при помощи времяпролетного анализатора требовался энергетический фильтр. Для калибровки прибора эти авторы разработали специальные свинцовые стекла, содержащие литий, натрий, барий и кислород (Феннер, Дейли, 1968). Ошибки определения большинства элементов составили 10%, а при содержании элементов меньше 10% —50%. 

[c.437]

    В отсутствие посторонних источников бария и кислорода для последнего случая получено хорошее приближение [Л. 94]  [c.49]

    Перекись бария — тяжелый белый порошок, при прокаливании выше 500° С разлагается с образованием окиси бария и кислорода. Строение перекиси бария должно удовлетворять требованию строения перекисных соединений, т. е. чтобы в ее молекулу входили 2 атома кислорода, связанные друг с другом. [c.414]

    Поскольку энергия образования окиси бария из атомов бария и кислорода составляет 10 эв (см. ниже), то величина энергии активации диффузии 23 эв не может быть правильной. 

[c.416]

    Сравним последнее значение с энергией испарения окиси бария в виде атомов бария и кислорода (Ява, о). Из таблиц термодинамических величин следует, что для реакции [c.417]

    Кроме обсуждавшихся симметричных моделей, возможны и асимметрические , в которых правая сторона рис. XV. 15, а комбинируется с левой стороной из рис. XV. 15, б (или наоборот). Такие решения появляются при заметных различиях в свойствах (теплоте образования, энергии ионизации) вакансий бария и кислорода. [c.419]

    Для окончательного выбора модели необходимы дополнительные экспериментальные данные. Отметим, что во всех случаях при работе с парами бария или кислорода парциальные давления бария и кислорода должны быть связаны [c.419]

    Лучше других изучена молекула ВаО, ядерное расстояние в которой равно 1,94 А (против 2,76 А в кристалле). Она обладает дипольным моментом 8,0 (что соответствует эффективным зарядам атомов бария и кислорода 0,86, а не 2, как то вытекало бы из ионной структуры). Для энергий диссоциации молекул на атомы даются следующие значения 

[c.324]

    Равновесие в гетерогенных системах. Рассмотрим реакцию термического разложения, например разложение перекиси бария на окись бария и кислород. Из трех компонентов, участвующих в этой реакции, два — твердые вещества, а третий — газообразный  [c.179]

    Эта реакция также обратима. При относительно низкой температуре (примерно 500°) окись бария реагирует с кислородом с образованием перекиси бария, которая при более высокой температуре (примерно 800°) разлагается на окись бария и кислород (подробно см. в разделе Химическое равновесие , стр. 179). [c.317]

    Газовая смесь содержит при температуре 25 °С водород, = = 0,666 бар, и кислород, ро = 0,333 бар. Принимая эффективные диаметры столкновений Нз и О2 соответственно равными 0,272 нм и 0,360 нм, рассчитайте  

[c.214]

    Соединения элементов подгруппы НА. Оксиды ЭО — белые, очень тугоплавкие вещества. Присоединяя воду, они образуют белые гидроксиды Э(0Н)2. Энергия гидратации увеличивается от ВеО к ВаО (от 14 до 103 кДж/моль), а растворимость гидроксидов увеличивается от 8-10- до 2-10 1 моль/л при 20° С. Основной характер быстро усиливается в том же ряду. Для щелочноземельных металлов известны пероксиды типа ЭО2. Пероксид бария получают нагреванием ВаО в токе воздуха до 600° С. При нагревании Ва02 выше 800 С он вновь разлагается на оксид бария и кислород. [c.342]

    Так как в паре, находящемся в равновесии с твердым ВаО, рва P ol = Квао, то найденная зависимость о от роз соответствует а ос рв . Попробуем построить теоретическую модель, способную объяснить перечисленные свойства. Из геометрических соображений и результатов изучения диффузии следует, что, вероятно, атомными дефектами в окиси бария являются вакансии. Так как барий и кислород двухвалентны, то следует ожидать, что вакансии создадут два уровня в запрещенной зоне. Таким образом, придется принимать во внимание следующие атомные дефекты Ува, Ува, Ува, Уо, Уо, Уо- Кроме того, имеются электроны и дырки. Не исключено и образование ассоциатов заряженных дефектов. Благодаря большой диэлектрической проницаемости (34) энергия связи в ассоциатах сравнительно мала. Следовательно, их вряд ли нужно учитывать при анализе высокотемпературного равновесия. При низких температурах, особенно в закаленных образцах, роль их может оказаться значительной, особенно когда образцы закаливаются недостаточно быстро. Сначала не будем учитывать процессы ассоциации. 

[c.411]



К термодинамике взаимодействия комплексных раскислителей, содержащих барий, с кислородом в металлических расплавах Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

УДК 669.15.046.516

К ТЕРМОДИНАМИКЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КОМПЛЕКСНЫХ РАСКИСЛИТЕЛЕЙ, СОДЕРЖАЩИХ БАРИЙ, С КИСЛОРОДОМ В МЕТАЛЛИЧЕСКИХ РАСПЛАВАХ

Г.Г. Михайлов, Л.А. Макровец

THERMODYNAMICS OF INTERACTIONS OF COMPLEX DEOXIDIZERS CONTAINING BARIUM WITH OXYGEN IN METAL MELTS

G.G. Mikhailov, L.A. Makrovets

Рассмотрены термодинамические аспекты процессов раскисления стали и модифицирования неметаллических включений в стали сплавами, содержащими барий. Построены многокомпонентные диаграммы растворимости компонентов в жидком металле. Показано, что ввиду малой растворимости бария в металле его раскисляющее действие минимально. По-видимому, модифицирующее действие бария заключается в его высокой поверхностной активности.

Ключевые слова: барий, неметаллические включения, диаграммы, модифицирование.

Thermodynamic aspects of steel deoxidation processes and modification of non-metallic inclusions in steel with alloys containing barium are studied. Multicomponent charts of component solubility in liquid metal are constructed. It is shown that due to low solubility of barium in metal its deoxidizing effect is minimal. Apparently, barium modifying effect is in its high surface activity.

Keywords: barium, nonmetallic inclusions, charts, modifying.

В научной и технологической литературе уже более 30 лет идет обсуждение раскислительной и модифицирующей способности бария. Получение сплавов с барием, а также с кремнием, кальцием и алюминием в настоящее время не представляет технологических сложностей [1]. Это делает привлекательным использование лигатур с барием, так как упругость пара бария при температурах сталеварения по различным определениям составляет от 0,5 до 0,8 атмосфер, тогда как упругость пара кальция при 1600 °С составляет величину около 1,7 атм. Последнее приводит к пиротермич-ности процессов раскисления стали силикокальци-ем и требует специальных технологических приемов при введении сплавов с кальцием в сталь. В литературе также отмечается, что пиротермичность процесса раскисления стали сплавами, содержащими и кальций, и барий существенно ниже, чем при раскислении стали сплавами типа СК-30. Это связано с тем, что при введении в сталь сплавов типа 81-Са-Ба кремний быстрее растворяется в железе, нежели кальций и барий, и поэтому на какой-то стадии в металле находятся капли кальция и бария, а это снижает парциальное давление кальция над раскисляющей лигатурой.

В работе [2] было проведено сравнительное исследование раскислительной способности сплавов 8Юа, 81СаБа, СаБа после предварительного введения алюминия. Было установлено, что при введении сплава 81СаБа получено несколько меньшее содержание кислорода в стали, нежели

при введении сплава 8Юа. Но использование сплава СаА1 позволяет получить меньшее содержание кислорода в стали. В неметаллических включениях барий обнаруживался через 10 с после введения лигатуры с барием. В более ранних и поздних пробах барий во включениях не обнаруживался.

В работе [3] описываются результаты продувки трубной стали в ковше порошками силикобария и силикокальция. Общее количество включений при продувке силикокальцием и силикобарием оказалось одинаковым. В значительном количестве работ отмечается, что использование бария в лигатурах приводит к уменьшению количества крупных неметаллических включений [3]. Оставшиеся включения обычно содержат кальций, кремний, алюминий, связанные с кислородом. Содержание ВаО отмечается лишь в единичных включениях. Отмечается также отсутствие бария в твердом металле. По-видимому, эффект модифицирования структуры и повышение эксплуатационных свойств стали, отмеченные в литературе, происходят где-то на наноуровне [4]. Высокая эффективность модифицирования транспортного металла сплавами с барием убедительно подтверждается в работе [5].

Из анализа литературных данных следует, что попытки систематизировать раскислительный аспект проблемы использования сплавов с барием носят отрывочный характер и требуют упорядочения.

В настоящей работе выполнен термодинамический анализ процессов взаимодействия с кисло-

родом, растворенным в стали, при введении в сталь в качестве раскислителей кальция, бария и алюминия. Предварительным анализом установлено, что в равновесии с металлом в целом могут находиться следующие оксидные фазы: оксидный расплав, содержащий БеО, СаО, ВаО, А1203, гер-цинит БеА12О4, алюминаты бария 3Ва0 А1203, ВаОА12О3, ВаО6А12О3, А1203 и ВаО, твердые растворы БеО-СаО, а также газовая фаза (СО, СО2, пары Са).

Результаты расчетов удалось обобщить в виде оксидных диаграмм состояния, сопряженных с областью существования жидкого металла и построенных поверхностей растворимости компонентов в жидком металле (ПРКМ). Зависимости констант равновесия от температуры для основных реакций раскисления приведены в табл. 1.

Активности компонентов оксидных расплавов рассчитаны по теории субрегулярных ионных растворов в варианте квадратичной зависимости энергии смешения от состава расплава [6]. Энергетические параметры теории представлены в табл. 2. Активности компонентов металлического расплава рассчитаны с использованием параметров взаимодействия первого порядка, приведенных в табл. 3.

На рис. 1 представлена высокотемпературная часть диаграммы БеО-ВаО-СаО. Из нее видно, что если использовать крупку кальция и бария в порошковой проволоке для раскисления, все продукты раскисления будут твердыми. Это же следует и из рис. 2. На представленной ПРКМ (рис. 2) приведены составы жидкого металла, равновесного с указанными оксидными фазами. На жирных линиях заданы составы металла, равновесного с

Таблица 1

Зависимости констант равновесия реакций раскисления от температуры

Реакция 1й К = -А/Т + В

А В

(РеО) = ре] + [О] 6320 4,734

(СаО) = [Са] + [О] 7220 -3,29

(ВаО) = [Ва] + [О] 20 384 7,36

(Л12О3) = 2[А1] + 3[О] 58 320 18,02

РеО I = [Ре] + [О] 8069 5,80

I СаО | = [Са] + [О] 9843 -2,377

І РеОАЬОэ I = [Ре] + 2[А1] + 4[О] 74 580 26,37

І СаО ЛІ2Оз I = [Са] + 2[А1] + 4[О] 71 047 15,212

I СаО2А12О31 = [Са] + 4[А1] + 7[О] 137 521 36,476

I СаО6А12О31 = [Са] + 12[А1] + 19[О] 401 927 122,115

ВаОА12Оз = [Ва] + 2[А1] + 4[О] 84 000 25,76

І 3ВаО-АЬОз I = 3[Ва] + 2[А1] + 6[О] 127 800 40,95

I ВаО 6А12Оз I = [Ва] + 12[А1] + 19[О] 402 350 125,99

I ВаО I = [Ва] + [О] 23 400 8,73

I А12Оз I = 2[А1] + 3[О] 64 000 20,48

{СО} = [С] + [О] 1168 -2,07

{СО2} = [С] + 2[О] 9616 2,51

а] [С 2 = 2} а С { -1912 -2,69

Таблица 2

Значения параметров теории субрегулярных ионных растворов для системы РеО-Ва0-ОаО-Л!2О3

Системы Энергетические параметры, кал/моль

От °іккк

РеО-ВаО -5000 -10 000 -5000

РеО-СаО -6897 -13 794 -6897

РеО-А12О3 661 -16 329 -4917

ВаО-СаО 0 0 0

ВаО-АЬО3 -21 194 -10 073 -32 395

СаО-АЬО3 -12 302 -41 264 -23 342

°іі/к °укк

РеО-ВаО-СаО -10 000 0 -10 000

РеО-ВаО-А12О3 -10 000 -20 000 -30 000

РеО-СаО-А12О3 -20 000 -20 000 -40 000

ВаО-СаО-АЬО3 -45 500 -48 900 -81 400

Таблица 3

Параметры взаимодействия в- , Т =1600 °С, растворитель — жидкое железо

Элемент 1 Элемент]

А1 Са О С Ва

А1 0,045 -0,0515 -1,62 0,0966 -0,064

Са 0,072 -0,07 -3,507 -0,324 0

О -0,96 -1,41 -0,2 -0,45 -0,95

С 0,043 -0,097 -0,34 0,14 -0,0059

Ва -0,325 0 -8,155 -0,068 0

СаО

Рис. 1. Диаграмма состояния системы РеО-ВаО-ОаО

7 Г

Рис. 2. ПРКМ системы Ре-Ва-Оа-О, Т = 1600 °О, Робщ = 1 атм

двумя оксидными фазами. Тонкими линиями проведены изокислородные сечения поверхности. Видно, что жидкие оксидные фазы могут появиться в равновесии с металлом лишь при высокой его оксиленности и малых концентрациях кальция и бария в стали. Следует также отметить, что выше проведенной штриховой линии на рис. 2 структуру ПРКМ следует считать виртуальной.

В литературе указывается на применение при раскислении и модифицировании сплава кальция,

алюминия и бария. В связи с этим были проведены расчеты диаграммы состояния ВаО-СаО-А12О3 (рис. 3) и на основании строения этой диаграммы установлены оксидные фазы, которые могут образоваться при раскислении стали кальцием, барием и алюминием. На рис. 4 построена поверхность растворимости кальция, бария и алюминия в стали, содержащей 0,1 % углерода и кислород. Видно, что гексаалюминат бария может образоваться при введении в сталь совместно с кальцием и алюми-

Рис. 3. Диаграмма состояния системы ВаО-ОаО-А!2О3

Рис. 4. ПРКМ системы Fe-Ba-Ca-Ai-G-C, [Al] = 0,01, [C] = 0,1 мас. %, Т = 1600 °C, Робщ = 1 атм

Михайлов Г.Г., Макровец Л.А.

нием в весьма узкой области, ниже штриховой линии при очень низких концентрациях кальция. Учитывая, что в связи с малой растворимостью в железе значительная часть бария находится в металле в виде микрокапельного состояния (своеобразной эмульсии), на границах микрокапельки может образоваться алюминат кальция. Концентрация же бария в оксидном расплаве (область I на рис. 4) не превышает тысячных атомных долей. Вид поверхности растворимости разъясняет, почему барий почти не обнаруживается в неметаллических включениях. Кальций и алюминий не дают возможности барию взаимодействовать с кислородом.

Выводы

1. Растворимость бария в железе, по крайней мере, на порядок меньше, чем растворимость кальция. Если считать, что содержание бария в железе достигло насыщения (0,001 %), то барий сможет связать 0,001-16/137 « 0,0001 мас. % кислорода. Поэтому раскисление стали барием может происходить только по механизму гетерогенного раскисления, микрокапельками бария. Этот процесс может быть организован либо интенсивным введением в металл порошковой проволоки, либо продувкой барийсодержащими лигатурами.

2. Барий присутствует буквально в большинстве неметаллических включений при проведении раскисления никельхромовых жаропрочных сталей. Никель повышает растворимость бария в металле и барий входит в состав неметаллических включений. Поэтому снижение содержания крупных неметаллических включений в стали, модифицированной сплавами с барием, возможно, связано не с особой скоростью удаления этих включений, а с образованием большого количества мелких включений, зарождению которых способствует высокая поверхностная активность бария.

3. Благоприятное влияние бария на структуру стали, уставленное на рельсовом и трубном металле несомненно, но сказать что-либо определенное о механизме этого явления пока невозможно. Содержание бария в твердом металле практически неопределимо. Его распределение по микрокристаллам и кристаллической решетке железа пока неизвестно.

Литература

1. Кожевников, Г.Н. Электротермия лигатур щелочноземельных металлов с кремнием /Г.Н. Кожевников, В.П. Зайко, М.А. Рысс. — М.: Наука, 1978. — 224 с.

2. Deoxidation and Desulphyrization of liquid iron with barium and barium bearing calcium alloys / Y. Kataura, T. Shoji, K. Topawa, T. Takahashi // Trans. Iron and Steel Inst. Japan. — 1980. — Vol. 20, № 12. — P. 801.

3. Перспективное применение барийсодержащих лигатур для раскисления и модифицирования транспортного металла / К.В. Григорович, К.Ю. Демин, А.И. Арсенкин и др. // Металлы. -2011. — № 5. — С. 146-156.

4. К вопросу использования карбонатита для микролегирования / О.И. Нохрина, В.И. Дмитриен-ко, И. Д. Рожихина и др. // Современные проблемы электрометаллургии стали. — Челябинск: Издат. центр ЮУрГУ, 2010. — Ч. 2. — С. 60-64.

5. Эффективность нанотехнологий модифицирования рельсовой стали барием / А. А. Дерябин, В. В. Павлов, В. В. Могильный и др. // Сталь. — 2007. -№ 11. — С. 134-141.

6. Михайлов, Г.Г. Термодинамика металлургических процессов и систем / Г.Г. Михайлов, Б.И. Леонович, Ю.С. Кузнецов. — М.: Издат. дом МИСиС, 2009. — 520 с.

Поступила в редакцию 15 октября 2012 г.

Барий, химические свойства, получение

1

H

1,008

1s1

2,2

Бесцветный газ

пл=-259°C

кип=-253°C

2

He

4,0026

1s2

Бесцветный газ

кип=-269°C

3

Li

6,941

2s1

0,99

Мягкий серебристо-белый металл

пл=180°C

кип=1317°C

4

Be

9,0122

2s2

1,57

Светло-серый металл

пл=1278°C

кип=2970°C

5

B

10,811

2s2 2p1

2,04

Темно-коричневое аморфное вещество

пл=2300°C

кип=2550°C

6

C

12,011

2s2 2p2

2,55

Прозрачный (алмаз) / черный (графит) минерал

пл=3550°C

кип=4830°C

7

N

14,007

2s2 2p3

3,04

Бесцветный газ

пл=-210°C

кип=-196°C

8

O

15,999

2s2 2p4

3,44

Бесцветный газ

пл=-218°C

кип=-183°C

9

F

18,998

2s2 2p5

4,0

Бледно-желтый газ

пл=-220°C

кип=-188°C

10

Ne

20,180

2s2 2p6

Бесцветный газ

пл=-249°C

кип=-246°C

11

Na

22,990

3s1

0,93

Мягкий серебристо-белый металл

пл=98°C

кип=892°C

12

Mg

24,305

3s2

1,31

Серебристо-белый металл

пл=649°C

кип=1107°C

13

Al

26,982

3s2 3p1

1,61

Серебристо-белый металл

пл=660°C

кип=2467°C

14

Si

28,086

3s2 3p2

1,9

Коричневый порошок / минерал

пл=1410°C

кип=2355°C

15

P

30,974

3s2 3p3

2,2

Белый минерал / красный порошок

пл=44°C

кип=280°C

16

S

32,065

3s2 3p4

2,58

Светло-желтый порошок

пл=113°C

кип=445°C

17

Cl

35,453

3s2 3p5

3,16

Желтовато-зеленый газ

пл=-101°C

кип=-35°C

18

Ar

39,948

3s2 3p6

Бесцветный газ

пл=-189°C

кип=-186°C

19

K

39,098

4s1

0,82

Мягкий серебристо-белый металл

пл=64°C

кип=774°C

20

Ca

40,078

4s2

1,0

Серебристо-белый металл

пл=839°C

кип=1487°C

21

Sc

44,956

3d1 4s2

1,36

Серебристый металл с желтым отливом

пл=1539°C

кип=2832°C

22

Ti

47,867

3d2 4s2

1,54

Серебристо-белый металл

пл=1660°C

кип=3260°C

23

V

50,942

3d3 4s2

1,63

Серебристо-белый металл

пл=1890°C

кип=3380°C

24

Cr

51,996

3d5 4s1

1,66

Голубовато-белый металл

пл=1857°C

кип=2482°C

25

Mn

54,938

3d5 4s2

1,55

Хрупкий серебристо-белый металл

пл=1244°C

кип=2097°C

26

Fe

55,845

3d6 4s2

1,83

Серебристо-белый металл

пл=1535°C

кип=2750°C

27

Co

58,933

3d7 4s2

1,88

Серебристо-белый металл

пл=1495°C

кип=2870°C

28

Ni

58,693

3d8 4s2

1,91

Серебристо-белый металл

пл=1453°C

кип=2732°C

29

Cu

63,546

3d10 4s1

1,9

Золотисто-розовый металл

пл=1084°C

кип=2595°C

30

Zn

65,409

3d10 4s2

1,65

Голубовато-белый металл

пл=420°C

кип=907°C

31

Ga

69,723

4s2 4p1

1,81

Белый металл с голубоватым оттенком

пл=30°C

кип=2403°C

32

Ge

72,64

4s2 4p2

2,0

Светло-серый полуметалл

пл=937°C

кип=2830°C

33

As

74,922

4s2 4p3

2,18

Зеленоватый полуметалл

субл=613°C

(сублимация)

34

Se

78,96

4s2 4p4

2,55

Хрупкий черный минерал

пл=217°C

кип=685°C

35

Br

79,904

4s2 4p5

2,96

Красно-бурая едкая жидкость

пл=-7°C

кип=59°C

36

Kr

83,798

4s2 4p6

3,0

Бесцветный газ

пл=-157°C

кип=-152°C

37

Rb

85,468

5s1

0,82

Серебристо-белый металл

пл=39°C

кип=688°C

38

Sr

87,62

5s2

0,95

Серебристо-белый металл

пл=769°C

кип=1384°C

39

Y

88,906

4d1 5s2

1,22

Серебристо-белый металл

пл=1523°C

кип=3337°C

40

Zr

91,224

4d2 5s2

1,33

Серебристо-белый металл

пл=1852°C

кип=4377°C

41

Nb

92,906

4d4 5s1

1,6

Блестящий серебристый металл

пл=2468°C

кип=4927°C

42

Mo

95,94

4d5 5s1

2,16

Блестящий серебристый металл

пл=2617°C

кип=5560°C

43

Tc

98,906

4d6 5s1

1,9

Синтетический радиоактивный металл

пл=2172°C

кип=5030°C

44

Ru

101,07

4d7 5s1

2,2

Серебристо-белый металл

пл=2310°C

кип=3900°C

45

Rh

102,91

4d8 5s1

2,28

Серебристо-белый металл

пл=1966°C

кип=3727°C

46

Pd

106,42

4d10

2,2

Мягкий серебристо-белый металл

пл=1552°C

кип=3140°C

47

Ag

107,87

4d10 5s1

1,93

Серебристо-белый металл

пл=962°C

кип=2212°C

48

Cd

112,41

4d10 5s2

1,69

Серебристо-серый металл

пл=321°C

кип=765°C

49

In

114,82

5s2 5p1

1,78

Мягкий серебристо-белый металл

пл=156°C

кип=2080°C

50

Sn

118,71

5s2 5p2

1,96

Мягкий серебристо-белый металл

пл=232°C

кип=2270°C

51

Sb

121,76

5s2 5p3

2,05

Серебристо-белый полуметалл

пл=631°C

кип=1750°C

52

Te

127,60

5s2 5p4

2,1

Серебристый блестящий полуметалл

пл=450°C

кип=990°C

53

I

126,90

5s2 5p5

2,66

Черно-серые кристаллы

пл=114°C

кип=184°C

54

Xe

131,29

5s2 5p6

2,6

Бесцветный газ

пл=-112°C

кип=-107°C

55

Cs

132,91

6s1

0,79

Мягкий серебристо-желтый металл

пл=28°C

кип=690°C

56

Ba

137,33

6s2

0,89

Серебристо-белый металл

пл=725°C

кип=1640°C

57

La

138,91

5d1 6s2

1,1

Серебристый металл

пл=920°C

кип=3454°C

58

Ce

140,12

f-элемент

Серебристый металл

пл=798°C

кип=3257°C

59

Pr

140,91

f-элемент

Серебристый металл

пл=931°C

кип=3212°C

60

Nd

144,24

f-элемент

Серебристый металл

пл=1010°C

кип=3127°C

61

Pm

146,92

f-элемент

Светло-серый радиоактивный металл

пл=1080°C

кип=2730°C

62

Sm

150,36

f-элемент

Серебристый металл

пл=1072°C

кип=1778°C

63

Eu

151,96

f-элемент

Серебристый металл

пл=822°C

кип=1597°C

64

Gd

157,25

f-элемент

Серебристый металл

пл=1311°C

кип=3233°C

65

Tb

158,93

f-элемент

Серебристый металл

пл=1360°C

кип=3041°C

66

Dy

162,50

f-элемент

Серебристый металл

пл=1409°C

кип=2335°C

67

Ho

164,93

f-элемент

Серебристый металл

пл=1470°C

кип=2720°C

68

Er

167,26

f-элемент

Серебристый металл

пл=1522°C

кип=2510°C

69

Tm

168,93

f-элемент

Серебристый металл

пл=1545°C

кип=1727°C

70

Yb

173,04

f-элемент

Серебристый металл

пл=824°C

кип=1193°C

71

Lu

174,96

f-элемент

Серебристый металл

пл=1656°C

кип=3315°C

72

Hf

178,49

5d2 6s2

Серебристый металл

пл=2150°C

кип=5400°C

73

Ta

180,95

5d3 6s2

Серый металл

пл=2996°C

кип=5425°C

74

W

183,84

5d4 6s2

2,36

Серый металл

пл=3407°C

кип=5927°C

75

Re

186,21

5d5 6s2

Серебристо-белый металл

пл=3180°C

кип=5873°C

76

Os

190,23

5d6 6s2

Серебристый металл с голубоватым оттенком

пл=3045°C

кип=5027°C

77

Ir

192,22

5d7 6s2

Серебристый металл

пл=2410°C

кип=4130°C

78

Pt

195,08

5d9 6s1

2,28

Мягкий серебристо-белый металл

пл=1772°C

кип=3827°C

79

Au

196,97

5d10 6s1

2,54

Мягкий блестящий желтый металл

пл=1064°C

кип=2940°C

80

Hg

200,59

5d10 6s2

2,0

Жидкий серебристо-белый металл

пл=-39°C

кип=357°C

81

Tl

204,38

6s2 6p1

Серебристый металл

пл=304°C

кип=1457°C

82

Pb

207,2

6s2 6p2

2,33

Серый металл с синеватым оттенком

пл=328°C

кип=1740°C

83

Bi

208,98

6s2 6p3

Блестящий серебристый металл

пл=271°C

кип=1560°C

84

Po

208,98

6s2 6p4

Мягкий серебристо-белый металл

пл=254°C

кип=962°C

85

At

209,98

6s2 6p5

2,2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

пл=302°C

кип=337°C

86

Rn

222,02

6s2 6p6

2,2

Радиоактивный газ

пл=-71°C

кип=-62°C

87

Fr

223,02

7s1

0,7

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

пл=27°C

кип=677°C

88

Ra

226,03

7s2

0,9

Серебристо-белый радиоактивный металл

пл=700°C

кип=1140°C

89

Ac

227,03

6d1 7s2

1,1

Серебристо-белый радиоактивный металл

пл=1047°C

кип=3197°C

90

Th

232,04

f-элемент

Серый мягкий металл

91

Pa

231,04

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

92

U

238,03

f-элемент

1,38

Серебристо-белый металл

пл=1132°C

кип=3818°C

93

Np

237,05

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

94

Pu

244,06

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

95

Am

243,06

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

96

Cm

247,07

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

97

Bk

247,07

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

98

Cf

251,08

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

99

Es

252,08

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

100

Fm

257,10

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

101

Md

258,10

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

102

No

259,10

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

103

Lr

266

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

104

Rf

267

6d2 7s2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

105

Db

268

6d3 7s2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

106

Sg

269

6d4 7s2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

107

Bh

270

6d5 7s2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

108

Hs

277

6d6 7s2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

109

Mt

278

6d7 7s2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

110

Ds

281

6d9 7s1

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

Металлы

Неметаллы

Щелочные

Щелоч-зем

Благородные

Галогены

Халькогены

Полуметаллы

s-элементы

p-элементы

d-элементы

f-элементы

Наведите курсор на ячейку элемента, чтобы получить его краткое описание.

Чтобы получить подробное описание элемента, кликните по его названию.

Способ получения пероксида бария

Изобретение относится к способам получения пероксида бария путем термического разложения его солей.

Изобретение может найти применение в электровакуумной промышленности, черной металлургии, химической промышленности, в частности в производстве пиротехнических составов и т.п.

Пероксид бария — химическое соединение формулы BaO2. Пероксид бария является окислительным агентом, который используется при отбеливании. Он применяется в фейерверках в качестве окислителя, который дает ярко зеленый цвет, что присуще всем соединениям бария.

В результате прохождения обратимой абсорбции кислорода пероксид бария переходит в оксид бария. Кислород высвобождается при температуре выше 700°C:

Эта реакция является основой устаревшего теперь процесса Брина (Brin Process) по выделению кислорода из атмосферы [Holleman, A.F.; Wiberg, Е. «Inorganic Chemistry» Academic Press: San Diego, 2001. ISBN 0-12-352651-5].

Обычно для получения пероксида бария широко используются способы взаимодействия гидроксида бария с перекисью водорода.

Так, известен способ [Авт. свид. СССР 765208, МПК C01B 16/04, оп. 23.09.1980], включающий взаимодействие гидроокиси бария с перекисью водорода с подогревом суспензии, выдержкой смеси, фильтрацией и сушкой осадка.

По другому способу [Пат. РФ 2123472, МПК C01B 15/04, опуб. 20.12.1998] пероксид бария получают обработкой гидроксида бария перекисью водорода, осадок монопергидрата пероксида бария отделяют, сушат и подвергают термообрабатке при 800-850°C до разложения. Получают оксид бария с выходом 85-92%, который дополнительно окисляют кислородом. Получают пероксид бария, характеризующийся чувствительностью к трению 4 класса.

Известны способы получения пероксида бария при взаимодействии кислорода с оксидом бария, полученным в результате термического разложения углекислого или азотнокислого бария [У. Шамб и др. Перекись водорода. М., 1958, стр. 104-106]. Способы включают стадию нагревания углекислого или азотнокислого бария до температуры разложения с образованием оксида бария, затем выгрузку полученного оксида бария, измельчение и обработку его в потоке воздуха или кислорода до получения пероксида бария.

Известен способ получения пероксида бария [пат. США 28051128, НКИ США 23-187, оп. 03.09.1957], по которому оксид бария нагревают до 350-700°C в воздушной атмосфере, при парциальном давлении воды в воздухе от 4 до 7 мм рт.ст. Воздух подвергают специальной сушке для достижения в нем указанного содержания воды.

Недостатком указанных способов является проведение дополнительных трудоемких технологических операций, связанных с обработкой оксида бария в герметичном сосуде в потоке воздуха или кислорода.

В статье [Evgeny I. Vovk, Emre Emmez, et al., J. Phys. Chem. C, 2011, 115 (49), pp. 24256-24266] изучались химическая структура, морфология поверхности и природа адсорбированных частиц BaOx на поверхности платины (III). Установлено, что повышение адсорбции NO2 на оксидах бария BaOx(10 MLE)/Pt(III) приводит в основном к образованию частиц нитратов, которые разлагаются при высоких температурах через стадию формирования нитритов. Разложение нитрата до BaOx(10 MLE)/Pt(111) проходит в две последующие стадии:

(1) выделение NOx и образование BaO2 при 650 К и

(2) выделение NOx+O2 при 700 К.

Обработка кислородом поверхности оксида бария BaOx(10 MLE)/Pt+3 (111) при 873 К (600°C) облегчает образование BaO2 и приводит к агломерации доменов ВаОх, ведущей к генерации расположенных на Pt(111) поверхностных участков. Формируемый на поверхности ВаОх(10 MLE)/Pt(111) пероксид бария BaO2 является стабильным даже после обжига при 1073 К. При этом в более тонких пленках (θBaOx=2.5 MLE) BaO2 частично разлагается до BaO (MLE — Molecular layer epitaxy — Эпитаксия молекулярных слоев. Толковый англо-русский словарь по нанотехнологии. — М. В.В. Арсланов. 2009).

Однако такой процесс проходит на поверхности платины (III), являющейся дорогостоящим катализатором.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ получения пероксида бария из азотнокислого бария [М.Е. Позин. Технология минеральных солей, ч. I, Л.: Изд-во «Химия», 1974, стр. 460]. По этому способу азотнокислый барий нагревают до температуры 1000-1050°C в течение 30-35 часов, затем охлаждают в течение 10-11 часов, полученный оксид бария выгружают в герметически закрываемую емкость для предотвращения карбонизации на воздухе; затем оксид бария загружают в герметически закрываемую реторту и нагревают при температуре 450-700°C в струе воздуха или при нагнетании кислорода под давлением 2-3 ат. Полученный пероксид бария размалывают и просеивают.

Указанный способ является сложным и длительным, требует дополнительных технологических операций по выгрузке промежуточного продукта — оксида бария.

Целью изобретения является упрощение и удешевление способа получения пероксида бария.

Цель достигается тем, что пероксид бария получают термическим разложением азотнокислого бария в специальном режиме прокалки и охлаждения.

Сущность изобретения заключается в том, что разработан способ получения пероксида бария из азотнокислого бария, который отличается тем, что азотнокислый барий нагревают до температуры 750-850°C, выдерживают при этой температуре 30-120 минут, затем нагрев прекращают и выгружают пероксид бария после охлаждения до температуры не выше 300°C, причем охлаждение проводят не менее 180 минут.

Отличительными признаками заявляемого способа являются:

— выдерживание азотнокислого бария в воздушной среде при температуре 750-850°C в течение 30-120 минут;

— выгрузка полученного пероксида бария при температуре не выше 300°C,

— снижение температуры до 300°C проводят медленно, не быстрее чем 180 минут.

— получение пероксида бария в непрерывном режиме без выгрузки промежуточного продукта и без дополнительной обработки его принудительной подачей кислорода или воздуха.

Способ осуществляют следующим образом.

Азотнокислый барий нагревают в муфельной печи в фарфоровых тиглях до температуры 750-850°C и выдерживают при этой температуре 30-120 минут. После этого нагрев прекращают и тигли оставляют охлаждаться до температуры 300°C и менее. Охлаждение до указанной температуры проводят, оставив печь выключенной и не извлекая из нее полученный продукт. После снижения температуры в печи до 300°C, которое проводится за 180-240 минут или более, продукт извлекают и анализируют.

Продукт подвергают химическому анализу по методике, представленной в издании [Вольнов И.И. Перекисные соединения щелочно-земельных металлов. — М.: Наука, 1983 — 136 с].

Продукт, полученный по заявленному способу, содержит 80-88% масс. пероксида бария при выходе 80,0-87,0% от теоретически возможного.

При температуре нагрева азотнокислого бария ниже 750°C и выше 850°C снижается содержание пероксида бария в полученном продукте. Выгрузка при температуре выше 300°C приводит также к снижению содержания пероксида бария. Положительным результатом данного способа является достижение выхода продукта более 80% от теоретически возможного при содержании в продукте основного вещества так же не менее 80%.

Способ поясняется следующими примерами, параметры и результаты которых сведены в Таблицу.

Пример 1

6 г азотнокислого бария помещают в тигель, устанавливают в муфельную печь и нагревают до 750°C. После достижения температуры 750°C тигель выдерживают при этой температуре в печи 60 мин, затем нагрев прекращают. Через 180 минут охлаждения по достижении температуры 20°C продукт вынимают из печи. Общая длительность процесса с учетом времени охлаждения составляет 8,0 часов.

Получают 3,92 г конечного продукта с содержанием пероксида бария 80,6% масс. Выход продукта составляет 80,9% от теоретически возможного.

Пример 2

Опыт проводят при температурах нагрева и температуре выгрузки, как в примере 1, но увеличивая время выдержки до 120 мин. Получают 3,83 г конечного продукта с содержанием пероксида бария 86,0% масс. Выход продукта составляет 84,2% от теоретически возможного.

Пример 3

Опыт проводят при температуре нагрева и времени выдержки, как в примере 2, но повышая температуру выгрузки до 300°C. Получают 3,94 г конечного продукта с содержанием пероксида бария 84,0% масс. Выход продукта составляет 84,9% от теоретически возможного.

Пример 4

Опыт проводят, как в примере 1, но повышают температуру нагрева до 800°C при времени выдержки 60 минут с охлаждением в течение 210 минут при температуре выгрузки 300°C. Получают 3,83 г конечного продукта с содержанием пероксида бария 87,7% масс. Выход продукта составляет 86,0% от теоретически возможного.

Пример 5

Опыт проводят при температуре нагрева и времени выдержки, как в примере 4, но снижая температуру выгрузки до 20°C. Получают 3,79 г конечного продукта с содержанием пероксида бария 88,3% масс. Выход продукта составляет 85,9% от теоретически возможного.

Пример 6

Опыт проводят, как в примере 4, но повышают температуру нагрева до 850°C и сокращают время выдержки до 30 мин. Время охлаждения составило 240 минут, температура выгрузки 300°C. Получают 3,92 г конечного продукта с содержанием пероксида бария 86,5% масс. Выход продукта составляет 87,0% от теоретически возможного.

Пример 7

Температуру нагрева и времени выдержки оставляют, как в примере 6, но снижают температуру выгрузки до 20°C. Получают 3,76 г конечного продукта с содержанием пероксида бария 86,0% масс. Выход продукта составляет 82,9% от теоретически возможного.

Пример 8

Проводят нагрев и соблюдают температуру выгрузки, как в примере 6, но увеличивая время выдержки до 60 мин. Получают 3,86 г конечного продукта с содержанием пероксида бария 86,9% масс. Выход продукта составляет 86,0% от теоретически возможного.

Пример 9

Опыт проводят при температуре нагрева, времени выдержки и времени охлаждения, как в примере 8, но снижая температуру выгрузки до 20°C. Получают 3,93 г конечного продукта с содержанием пероксида бария 86,0% масс. Выход продукта составляет 86,7% от теоретически возможного.

Пример 10 (сопоставительный)

Способ проводят при температуре 700°C — ниже установленной, но со временем выдержки 60 мин, при температуре выгрузки 20°C, время охлаждения составило 165 минут. Снизились содержание целевого продукта до 23,1 мас. %, выход продукта 27,6% от теоретически возможного, что хуже результатов, полученных по разработанному способу.

Пример 11 (сопоставительный)

Способ проводят при температуре нагрева 900°C (выше установленной), времени выдержки 60 минут, при времени охлаждения 270 минут и температуре выгрузки 20°C. Содержание целевого продукта составляет 56,6 мас. %, выход продукта 53,8% от теоретически возможного, что хуже результатов, полученных по разработанному способу.

Пример 12 (сопоставительный)

Способ проводят при температуре 800°C, времени выдержки 60 мин, температуре выгрузки 400°C. Содержание целевого продукта составляет 74,4 мас. %, выход продукта 74,0% от теоретически возможного, что ниже результатов разработанного способа.

Пример 13 (сопоставительный)

Способ проводят при температуре нагрева 800°C, времени выдержки 60 мин, более быстром охлаждении — 120 минут при температуре выгрузки 300°C.

Содержание целевого продукта составляет 63,4 мас. %, выход продукта 65,0% от теоретически возможного, что хуже результатов, полученных по разработанному способу.

Установлено, что при более низкой температуре выдержки замедляется процесс разложения нитрата бария, что делает его нетехнологичным. Небольшое время выдержки при достигнутой температуре не способствует полному превращению нитрата в оксид бария, а выгрузка при высокой температуре вызывает осмоление продукта присутствующими в воздухе оксидами углерода, загрязняя продукт.

Таким образом решена задача, стоявшая перед авторами изобретения: разработан простой одностадийный способ получения пероксида бария.

Технико-экономическое преимущество заявляемого способа по сравнению со способом-прототипом заключается в сокращении количества трудоемких технологических операций при получении пероксида бария, снижении продолжительности проведения всего технологического цикла.

Предлагаемый способ прост в осуществлении и может быть реализован на стандартном оборудовании.

Способ получения пероксида бария, включающий нагревание азотнокислого бария с последующим охлаждением и выгрузкой, отличающийся тем, что азотнокислый барий нагревают до температуры 750-850°С, выдерживают при этой температуре 30-120 минут, затем нагрев прекращают и выгружают пероксид бария после охлаждения до температуры не выше 300°С, причем охлаждение проводят не менее 180 минут.

БАРИЙ | Энциклопедия Кругосвет

Содержание статьи

БАРИЙ – химический элемент 2-й группы периодической системы, атомный номер 56, относительная атомная масса 137,33. Расположен в шестом периоде между цезием и лантаном. Природный барий состоит из семи стабильных изотопов с массовыми числами 130(0,101%), 132(0,097%), 134(2,42%), 135(6,59%), 136(7,81%), 137(11,32%) и 138 (71,66%). Барий в большинстве химических соединений проявляет максимальную степень окисления +2, но может иметь и нулевую. В природе барий встречается только в двухвалентном состоянии.

История открытия.

В 1602 Касциароло (болонский сапожник и алхимик) подобрал в окрестных горах камень, который настолько тяжелый, что Касциароло заподозрил в нем золото. Пытаясь выделить золото из камня, алхимик прокалил его с углем. Хотя выделить золото при этом не удалось, опыт принес явно обнадеживающие результаты: охлажденный продукт прокаливания светился в темноте красноватым цветом. Известие о столь необычной находке произвело настоящую сенсацию в алхимической среде и необычный минерал, получивший целый ряд названий – солнечный камень (Lapis solaris), болонский камень (Lapis Boloniensis), болонский фосфор (Phosphorum Boloniensis) стал участником разнообразных экспериментов. Но время шло, а золото и не думало выделяться, поэтому интерес к новому минералу постепенно пропал, и долгое время его считали видоизмененной формой гипса или извести. Лишь через полтора столетия, в 1774 известные шведские химики Карл Шееле и Юхан Ган пристально изучили «болонский камень» и установили, что в нем содержится некая «тяжелая земля». Позднее, в 1779, Гитон де Морво назвал эту «землю» барот (barote) от греческого слова «barue» – тяжелый, а в дальнейшем изменил название на барит (baryte). Под этим названием бариевая земля фигурировала в учебниках химии конца 18 – начала 19 вв. Так, например, в учебнике А.Л.Лавуазье (1789) барит входит в список солеобразующих землистых простых тел, причем приводится и другое название барита – «тяжелая земля» (terre pesante, лат. terra ponderosa). Содержащийся в минерале неизвестный пока металл стали называть барием (лат. – Barium). В русской литературе 19 в. также употреблялись названия барит и барий. Следующим известным минералом бария стал природный карбонат бария, открытый в 1782 Витерингом и названный впоследствии в его честь витеритом. Металлический барий был впервые получен англичанином Гэмфри Дэви в 1808 путем электролиза влажного гидроксида бария с ртутным катодом и последующим испарением ртути из амальгамы бария. Следует отметить, что в том же 1808 несколько раньше Дэви амальгаму бария получил шведский химик Йенс Берцелиус. Несмотря на свое название, барий оказался сравнительно легким металлом с плотностью 3,78 г/см3, поэтому в 1816 английский химик Кларк выступил с предложением отклонить название «барий» на том основании, что если бариевая земля (оксид бария) действительно тяжелее других земель (оксидов), то металл, наоборот, легче других металлов. Кларк хотел назвать этот элемент плутонием в честь древнеримского бога, властителя подземного царства Плутона, однако это предложение не встретило поддержки у других ученых и легкий металл продолжал именоваться «тяжелым».

Барий в природе.

В земной коре содержится 0,065% бария, он встречается в виде сульфата, карбоната, силикатов и алюмосиликатов. Основные минералы бария – уже упоминавшиеся выше барит (сульфат бария), называемый также тяжелым или персидским шпатом, и витерит (карбонат бария). Мировые минерально-сырьевые ресурсы барита оценивались в 1999 в 2 млрд. тонн, значительная часть их сосредоточена в Китае (около 1 млрд. тонн) и в Казахстане (0,5 млрд. тонн). Большие запасы барита есть и в США, Индии, Турции, Марокко и Мексике. Российские ресурсы барита оцениваются в 10 миллионов тонн, его добыча ведется на трех основных месторождениях, расположенных в Хакасии, Кемеровской и Челябинской областях. Общая годовая добыча барита в мире составляет около 7 миллионов тонн, Россия производит 5 тыс. тонн и импортирует 25 тыс. тонн барита в год.

Получение.

Основным сырьем для получения бария и его соединений служат барит и, реже, витерит. Восстанавливая эти минералы каменным углем, коксом или природным газом, получают соответственно сульфид и оксид бария:

BaSO4 + 4C = BaS + 4CO

BaSO4 + 2CH4 = BaS + 2C + 4H2O

BaCO3 + C = BaO + 2CO

Металлический барий получают, восстанавливая его оксидом алюминия.

3BaO + 2Al = 3Ba + Al2O3

Впервые этот процеcc осуществил русский физико-химик Н.Н.Бекетов. Вот как он описывал свои опыты: «Я взял безводную окись бария и, прибавив к ней некоторое количество хлористого бария, как плавня, положил эту смесь вместе с кусками глиния (алюминия) в угленой тигель и накаливал его несколько часов. По охлаждении тигля я нашел в нем металлический сплав уже совсем другого вида и физических свойств, нежели глиний. Этот сплав имеет крупнокристаллическое строение, очень хрупок, свежий излом имеет слабый желтоватый отблеск; анализ показал, что он состоит на 100 ч из 33,3 бария и 66,7 глиния или, иначе, на одну часть бария содержал две части глиния…». Сейчас процесс восстановления алюминием проводят в вакууме при температурах от 1100 до 1250° C, при этом образующийся барий испаряется и конденсируется на более холодных частях реактора.

Кроме того, барий можно получить электролизом расплавленной смеси хлоридов бария и кальция.

Простое вещество.

Барий – серебристо-белый ковкий металл, при резком ударе раскалывается. Температура плавления 727° С, температура кипения 1637° С, плотность 3,780 г/см3. При обычном давлении существует в двух аллотропных модификациях: до 375° C устойчив a-Ba с кубической объемно-центрированной решеткой, выше 375° С устойчив b-Ba. При повышенном давлении образуется гексагональная модификация. Металлический барий обладает высокой химической активностью, он интенсивно окисляется на воздухе, образуя пленку, содержащую BaO, BaO2 и Ba3N2, при незначительном нагревании или при ударе воспламеняется.

2Ba + O2 = 2BaO; Ba + O2 = BaO2; 3Ba + N2 = Ba3N2,

поэтому барий хранят под слоем керосина или парафина. Барий энергично реагирует с водой и растворами кислот, образуя гидроксид бария или соответствующие соли:

Ba + 2H2O = Ba(OH)2 + H2

Ba + 2HCl = BaCl2 + H2

С галогенами барий образует галогениды, с водородом и азотом при нагревании – соответственно гидрид и нитрид.

Ba + Cl2 = BaCl2; Ba + H2 = BaH2

Металлический барий растворяется в жидком аммиаке с образованием темно-синего раствора, из которого можно выделить аммиакат Ba(NH3)6 – кристаллы с золотистым блеском, легко разлагающиеся с выделением аммиака. В этом соединении барий имеет нулевую степень окисления.

Применение в промышленности и науке.

Применение металлического бария весьма ограничено из-за его высокой химической активности, соединения бария используются гораздо шире. Сплав бария с алюминием – сплав альба, содержащий 56% Ba – основа геттеров (поглотителей остаточных газов в вакуумной технике). Для получения собственно геттера барий испаряют из сплава, нагревая его в вакуумированной колбе прибора, в результате на холодных частях колбы образуется «бариевое зеркало». В небольших количествах барий используется в металлургии для очистки расплавленных меди и свинца от примесей серы, кислорода и азота. Барий добавляют в типографские и антифрикционные сплавы, сплав бария с никелем используется для изготовления деталей радиоламп и электродов свечей зажигания в карбюраторных двигателях. Кроме того, есть нестандартные применения бария. Одно из них – создание искусственных комет: выпущенные с борта космического аппарата пары бария легко ионизируются солнечными лучами и превращаются в яркое плазменное облако. Первая искусственная комета была создана в 1959 во время полета советской автоматической межпланетной станции «Луна-1». В начале 1970-х германские и американские физики, проводя исследования электромагнитного поля Земли, выбросили над территорией Колумбии 15 килограмм мельчайшего порошка бария. Образовавшееся плазменное облако вытянулось вдоль линий магнитного поля, позволив уточнить их положение. В 1979 струи бариевых частиц использовали для изучения полярного сияния.

Соединения бария.

Наибольший практический интерес представляют соединения двухвалентного бария.

Оксид бария (BaO): промежуточный продукт в производстве бария – тугоплавкий (температура плавления около 2020° C) белый порошок, реагирует с водой, образуя гидроксид бария, поглощает углекислый газ из воздуха, переходя в карбонат:

BaO + H2O = Ba(OH)2; BaO + CO2 = BaCO3

Прокаливаемый на воздухе при температуре 500–600° C, оксид бария реагирует с кислородом, образуя пероксид, который при дальнейшем нагревании до 700° C вновь переходит в оксид, отщепляя кислород:

2BaO + O2 = 2BaO2; 2BaO2 = 2BaO + O2

Так получали кислород вплоть до конца 19 в., пока не был разработан метод выделения кислорода перегонкой жидкого воздуха.

В лаборатории оксид бария можно получить прокаливанием нитрата бария:

2Ba(NO3)2 = 2BaO + 4NO2 + O2

Сейчас оксид бария используется как водоотнимающее средство, для получения пероксида бария и изготовления керамических магнитов из феррата бария (для этого смесь порошков оксидов бария и железа спекают под прессом в сильном магнитном поле), но основное применение оксида бария – изготовление термоэмиссионных катодов. В 1903 молодой немецкий ученый Венельт проверял закон испускания электронов твердыми телами, открытый незадолго до этого английским физиком Ричардсоном. Первый из опытов с платиновой проволокой полностью подтвердил закон, но контрольный эксперимент не удался: поток электронов резко превышал ожидаемый. Поскольку свойства металла не могли измениться, Венельт предположил, что на поверхности платины есть какая-то примесь. Перепробовав возможные загрязнители поверхности, он убедился в том, что дополнительные электроны испускал оксид бария, входивший в состав смазки вакуумного насоса, используемого в эксперименте. Однако научный мир не сразу признал это открытие, так как его наблюдение не удавалось воспроизвести. Лишь почти через четверть века англичанин Колер показал, что для проявления высокой термоэлектронной эмиссии оксид бария нужно прогревать при очень низких давлениях кислорода. Объяснить это явление смогли только в 1935. Немецкий ученый Поль предположил, что электроны испускаются небольшой примесью бария в оксиде: при низких давлениях часть кислорода улетучивается из оксида, а оставшийся барий легко ионизируется с образованием свободных электронов, которые покидают кристалл при нагревании:

2BaO = 2Ba + O2; Ba = Ba2+ + 2е

Правильность этой гипотезы была окончательно установлена в конце 1950-х советскими химиками А.Бунделем и П.Ковтуном, которые измерили концентрацию примеси бария в оксиде и сопоставили ее с потоком термоэмиссии электронов. Сейчас оксид бария является активной действующей частью большинства термоэмиссионных катодов. Так например, пучок электронов, формирующий изображение на экране телевизора или компьютерного монитора, испускается оксидом бария.

Гидроксид бария, октагидрат (Ba(OH)2·8H2O). Белый порошок, хорошо растворимый в горячей воде (больше 50% при 80° C), хуже в холодной (3,7% при 20° C). Температура плавления октагидрата 78° C, при нагревании до 130° C он переходит в безводный Ba(OH)2. Гидроксид бария получают растворяя оксид в горячей воде или нагревая сульфид бария в потоке перегретого пара. Гидроксид бария легко реагирует с углекислым газом, поэтому его водный раствор, называемый «баритовой водой» используют в аналитической химии в качестве реактива на CO2. Кроме того, «баритовая вода» служит реактивом на сульфат- и карбонат-ионы. Гидроксид бария применяется для удаления сульфат-ионов из растительных и животных масел и промышленных растворов, для получения гидроксидов рубидия и цезия, в качестве компонента смазок.

Карбонат бария (BaCO3). В природе – минерал витерит. Белый порошок, нерастворимый в воде, растворимый в сильных кислотах (кроме серной). При нагревании до 1000° С разлагается с выделением CO2:

BaCO3 = BaO + CO2

Карбонат бария добавляют в стекло для увеличения его коэффициента преломления, вводят в состав эмалей и глазурей.

Сульфат бария (BaSO4). В природе – барит (тяжелый или персидский шпат) – основной минерал бария – белый порошок (температура плавления около 1680° C), практически нерастворимый в воде (2,2 мг/л при 18° C), медленно растворяется в концентрированной серной кислоте.

С сульфатом бария издавна связано производство красок. Правда, вначале его использование носило криминальный характер: в измельченном виде барит подмешивали к свинцовым белилам, что значительно удешевляло конечный продукт и, одновременно, ухудшало качество краски. Тем не менее, такие модифицированные белила продавались по той же цене, что и обычные, принося значительную прибыль владельцам красильных заводов. Еще в 1859 в департамент мануфактур и внутренней торговли поступили сведения о жульнических махинациях ярославских заводчиков, добавлявших к свинцовым белилам тяжелый шпат, что «вводит потребителей в обман на счет истинного качества товара, причем поступила и просьба о воспрещении означенным заводчикам употребления шпата при выделке свинцовых белил». Но эти жалобы ни к чему не привели. Достаточно сказать, что в 1882 в Ярославле был основан шпатовый завод, который, в 1885 выпустил 50 тысяч пудов измельченного тяжелого шпата. В начале 1890-х Д.И.Менделеев писал: «…В подмесь к белилам на многих заводах примешивается барит, так как и привозимые из-за границы белила, для уменьшения цены, содержат эту подмесь».

Сульфат бария входит в состав литопона – неядовитой белой краски с высокой кроющей способностью, широко востребованной на рынке. Для изготовления литопона смешивают водные растворы сульфида бария и сульфата цинка, при этом происходит обменная реакция и в осадок выпадает смесь мелкокристаллических сульфата бария и сульфида цинка – литопон, а в растворе остается чистая вода.

BaS + ZnSO4 = BaSO4Ї + ZnSЇ

В производстве дорогих сортов бумаги сульфат бария играет роль наполнителя и утяжелителя, делая бумагу белее и плотнее, его используют и в качестве наполнителя резин и керамики.

Более 95% добываемого в мире барита используется для приготовления рабочих растворов для бурения глубоких скважин.

Сульфат бария сильно поглощает рентгеновские и гамма-лучи. Это свойство широко используется в медицине для диагностики желудочно-кишечных заболеваний. Для этого пациенту дают проглотить суспензию сульфата бария в воде или его смесь с манной кашей – «бариевую кашу» и затем просвечивают рентгеновскими лучами. Те участки пищеварительного тракта, по которым проходит «бариевая каша», на снимке выглядят темными пятнами. Так врач может получить представление о форме желудка и кишок, определить место возникновения заболевания. Сульфат бария используется также для изготовления баритобетона, используемого при строительстве атомных электростанций и атомных заводов для защиты от проникающей радиации.

Сульфид бария (BaS). Промежуточный продукт в производстве бария и его соединений. Торговый продукт представляет собой серый рыхлый порошок, плохо растворимый в воде. Сульфид бария применяется для получения литопона, в кожевенной промышленности для удаления волосяного покрова со шкур, для получения чистого сероводорода. BaS – компонент многих люминофоров – веществ, светящихся после поглощения световой энергии. Именно его получил Касциароло, прокаливая барит с углем. Сам по себе сульфид бария не светится: необходимы добавки веществ-активаторов – солей висмута, свинца и других металлов.

Титанат бария (BaTiO3). Одно из самых промышленно важных соединений бария – белое тугоплавкое (температура плавления 1616° C) кристаллическое вещество, нерастворимое в воде. Получают титанат бария сплавлением диоксида титана с карбонатом бария при температуре около 1300° C:

BaCO3 + TiO2 = BaTiO3 + CO2

Титанат бария – один из лучших сегнетоэлектриков (см. также СЕГНЕТОЭЛЕКТРИКИ), очень ценных электротехнических материалов. В 1944 советский физик Б.М.Вул обнаружил незаурядные сегнетоэлектрические способности (очень высокую диэлектрическую проницаемость) у титаната бария, который сохранял их в широком температурном диапазоне – почти от абсолютного нуля до +125° C. Это обстоятельство, а также большая механическая прочность и влагостойкость титаната бария способствовали тому, что он стал одним из самых важных сегнетоэлектриков, используемых, например, для изготовления электрических конденсаторов. Титанат бария, как и все сегнетоэлектрики, обладает и пьезоэлектрическими свойствами: изменяет свои электрические характеристики под действием давления. При действии переменного электрического поля в его кристаллах возникают колебания, в связи с чем их используют в пьезоэлементах, радиосхемах и автоматических системах. Титанат бария применяли при попытках обнаружить гравитационные волны.

Другие соединения бария.

Нитрат и хлорат (Ba(ClO3)2) бария – составная часть фейерверков, добавки этих соединений придают пламени ярко-зеленую окраску. Пероксид бария входит в состав запальных смесей для алюминотермии. Тетрацианоплатинат(II) бария (Ba[Pt(CN)4]) светится под воздействием рентгеновских и гамма-лучей. В 1895 немецкий физик Вильгельм Рентген, наблюдая свечение этого вещества предположил существование нового излучения, названного впоследствии рентгеновским. Сейчас тетрацианоплатинатом(II) бария покрывают светящиеся экраны приборов. Тиосульфат бария (BaS2O3) придает бесцветному лаку жемчужный оттенок, а, смешав его с клеем, можно добиться полной имитации перламутра.

Токсикология соединений бария.

Все растворимые соли бария ядовиты. Сульфат бария, применяемый при рентгеноскопии, практически нетоксичен. Смертельная доза хлорида бария составляет 0,8–0,9 г, карбоната бария – 2–4 г. При приеме внутрь ядовитых соединений бария возникают жжение во рту, боли в области желудка, слюнотечение, тошнота, рвота, головокружение, мышечная слабость, одышка, замедление пульса и падение артериального давления. Основной метод лечения отравлений барием – промывание желудка и употребление слабительных средств.

Основными источниками поступления бария в организм человека являются пища (особенно морепродукты) и питьевая вода. По рекомендации Всемирной организацией здравоохранения содержание бария в питьевой воде не должно превышать 0,7 мг/л, в России действуют гораздо более жесткие нормы – 0,1 мг/л.

Юрий Крутяков

химические свойства и получение CHEMEGE.RU

 

Барий Ba — щелочноземельный металл. Серебристо-белый, ковкий, пластичный. На воздухе покрывается темной оксидно-нитридной пленкой. Реакционноспособный. Сильный восстановитель; 

Относительная молекулярная масса Mr = 137,327; относительная плотность для твердого и жидкого состояния d = 3,6; tпл = 727º C; tкип = 1860º C.

 

 

1. В результате взаимодействия оксида бария и кремния при 1200º С образуются силикат бария и барий:

 

3BaO + Si = BaSiO3 + 2Ba

 

2. Оксид бария взаимодействует с алюминием при 1100 — 1200º С образуя барий и алюминат бария:

 

4BaO + 2Al = 3Ba + Ba(AlO2)2

 

3. В результате разложения гидрида бария при температуре выше 675º С образуется барий и водород:

 

BaH2 = Ba + H2

 

 

Барий окрашивает пламя газовой горелки в желто — зеленый цвет.

 

1. Барий вступает в реакцию с простыми веществами:

1.1. Барий взаимодействует с азотом при 200 — 460º С образуя нитрид бария:

 

3Ba + N2 = Ba3N2

 

1.2. Барий сгорает в кислороде (воздухе) при температуре выше 800º С, то на выходе будет образовываться оксид бария:

 

2Ba + O2 = 2BaO

 

1.3. Барий активно реагирует при температуре 100 — 150º С с хлором, бромом, йодом и фтором. При этом образуются соответствующие соли:

 

Ba + Br2 = BaBr2

Ba + Cl2 = BaCl2

Ba + I2 = BaI2

Ba + F2 = BaF2

 

1.4. С водородом барий реагирует при температуре 150 — 300º C с образованием гидрида бария:

 

Ba + H2 = BaH2

 

1.6. Барий взаимодействует с серой при 150º С и образует сульфид бария:

 

Ba + S = BaS

 

1.7. Барий взаимодействует с углеродом (графитом) при 500º С и образует карбид бария:

 

Ba + 2C = BaC2

 

2. Барий активно взаимодействует со сложными веществами:

2.1. Барий при комнатной температуре реагирует с водой. Взаимодействие бария с водой приводит к образованию гидроксида бария и газа водорода:

 

Ba + 2H2O = Ba(OH)2↓ + H2↑,

 

2.2. Барий взаимодействует с кислотами:

2.2.1. Барий реагирует с разбавленной соляной кислотой, при этом образуются хлорид бария и водород:

 

Ba  +  2HCl  =  BaCl2  +  H2

 

2.2.2. Реагируя с разбавленной азотной кислотой барий образует нитрат бария, оксид азота (I) и воду:

 

4Ba + 10HNO3= 4Ba(NO3)2 + N2O↑ + 5H2O,

 

если азотную кислоту еще больше разбавить, то образуются нитрат бария, нитрат аммония и вода:

 

4Ba + 10HNO3 = 4Ba(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O

 

2.2.3. Барий вступает во взаимодействие с сероводородной кислотой при температуре выше 350 с образованием сульфида бария и водорода:

 

Ba + H2S = BaS + H2

 

2.3. Барий вступает в реакцию с газом аммиаком при 600 — 650º С. В результате данной реакции образуется нитрид бария и гидрид бария:

 

6Ba + 2NH3 = Ba3N2 + 3BaH2,

 

если аммиак будет жидким, то в результате реакции в присутствии катализатора платины образуется амид бария и водород:

 

Ba + 2NH3 = Ba(NH2)2↓ + H2

 

2.4. Барий взаимодействует с оксидами:

Барий реагирует с углекислым газом при комнатной температуре с образованием карбоната бария и углерода:

 

2Ba + 3CO2 = 2BaCO3 + C 

 

барий | Использование, соединения и факты

Барий (Ba) , химический элемент , один из щелочно-земельных металлов группы 2 (IIa) периодической таблицы . Элемент используется в металлургии , а его соединения — в пиротехнике, нефтедобыче и радиологии .

барий

Свойства бария.

Британская энциклопедия, Inc.

Британская викторина

118 Имена и символы викторины с периодической таблицей

Таблица Менделеева состоит из 118 элементов. Насколько хорошо вы знаете их символы? В этой викторине вам будут показаны все 118 химических символов, и вам нужно будет выбрать название химического элемента, который представляет каждый из них.

Свойства элемента
атомный номер56
атомный вес137,327
температура плавления727 ° C (1341 ° F)
точка кипения1805 ° С (3281 ° F)
удельный вес3,51 (при 20 ° C или 68 ° F)
степень окисления+2
электронная конфигурация [Xe] 6 с 2

Возникновение, свойства и использование

Барий, который немного тверже свинца , имеет серебристо-белый блеск в свежем виде. Он легко окисляется на воздухе и должен быть защищен от кислорода во время хранения. В природе он всегда сочетается с другими элементами. Шведский химикКарл Вильгельм Шееле обнаружил (1774 г.) новое основание (барита, или оксид бария , BaO) в качестве второстепенного компонента в пиролюзите , и из этого основания он приготовил несколько кристаллов сульфата бария, которые он отправил вЙохан Готтлиб Ган , первооткрыватель марганца . Месяц спустя Ган обнаружил, что минерал барит также состоит из сульфата бария BaSO 4 . Особая кристаллическая форма барита, найденная недалеко от Болоньи , Италия , в начале 17 века, после сильного нагревания древесным углем некоторое время светилась после воздействия яркого света. Фосфоресценция «болонских камней» была настолько необычной, что привлекла внимание многих ученых того времени, в том числе Галилея . Только после того, как стала доступна электрическая батарея, сэр Хамфри Дэви смог окончательно изолировать (1808) сам элемент электролизом .

Минералы бария плотные (например, BaSO 4 , 4,5 грамма на кубический сантиметр; BaO, 5,7 грамма на кубический сантиметр), свойство, которое послужило источником многих их названий и названия самого элемента (от греческого барыс , «тяжелый»). По иронии судьбы металлический барий сравнительно легкий, всего на 30 процентов плотнее алюминия . Его космическое содержание оценивается в 3,7 атома (по шкале, где содержание кремния = 10 6 атомов). Барий составляет около 0,03 процентаЗемная кора , в основном в виде минералов барита (также называемого баритом или тяжелым шпатом) и витеритом . Ежегодно добывается от шести до восьми миллионов тонн барита, более половины из которых приходится на Китай . Меньшие количества добываются в Индии, США и Марокко. Промышленное производство бария зависит от электролиза расплавленного хлорида бария, но наиболее эффективным методом является восстановление оксида путем нагревания алюминием или кремнием в высоком вакууме . Смесь моноксида и пероксида бария также может быть использована для восстановления. Ежегодно производится всего несколько тонн бария.

Металла используется в качестве геттера в электронных лампах , чтобы усовершенствовать вакуум путем объединения с последними следами газов , как раскислитель в рафинировании меди , а также в качестве компонента в некоторыхсплавы . Сплав с никелем легко испускает электроны при нагревании и по этой причине используется в электронных лампах и электродах свечей зажигания . Обнаружение бария ( атомный номер 56) после бомбардировки урана (атомный номер 92) нейтронами стало ключом к открытию ядерного деления в 1939 году.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Встречающийся в природе барий представляет собой смесь шести стабильных изотопов : барий-138 (71,7 процента), барий-137 (11,2 процента), барий-136 (7,8 процента), барий-135 (6,6 процента), барий-134 (2,4 процента). и барий-132 (0,10%). Барий-130 (0,11 процента) также встречается в природе, но подвергается распаду в результате двойного захвата электронов с чрезвычайно длительным периодом полураспада (более 4 × 10 21 лет). Известно более 30 радиоактивных изотопов бария с массовыми числами от 114 до 153. Изотоп с наибольшим периодом полураспада (барий-133, 10,5 лет) используется в качестве эталонного источника гамма-излучения .

Соединения

В своих соединениях барий имеет степень окисления +2. Ион Ba 2 + может быть осажден из раствора добавлением карбонатных (CO 3 2- ), сульфатных (SO 4 2- ), хроматных (CrO 4 2- ) или фосфатных (PO 4 3- ) анионов . Все растворимые соединения бария токсичны для млекопитающих , вероятно, из-за нарушения работы ионных каналов калия .

Сульфат бария (BaSO 4 ) — белый, тяжелый нерастворимый порошок, встречающийся в природе как минеральный барит . Почти 80 процентов мирового потребления сульфата бария приходится на буровые растворы для добычи нефти. Он также используется в качестве пигмента в красках , где он известен как blanc fixe (то есть «стойкий белый»), или как литопон при смешивании с сульфидом цинка . Сульфат широко используется в качестве наполнителя в бумаге и резине и находит важное применение в качестве непрозрачной среды в рентгеновских лучах.обследование желудочно-кишечного тракта .

Большинство соединений бария получают из сульфата путем восстановления до сульфида, который затем используется для получения других производных бария. Около 75 процентов всехКарбонат бария (BaCO 3 ) используется для производства специального стекла либо для увеличения его показателя преломления, либо для защиты от излучения в электронно-лучевых и телевизионных трубках. Карбонат также используются , чтобы сделать другие химические вещества , барий, как флюс в керамике , в производстве керамических постоянных магнитов для акустических систем , а также в удалении сульфата из соли рассолов , прежде чем они подаются в электролизеры (для производства хлора и щелочь). При нагревании карбонат образует оксид бария, BaO, который используется для получения высокотемпературных сверхпроводников на основе купратов, таких как YBa 2 Cu 3 O 7− x . Другой сложный оксид, титанат бария (BaTiO 3 ), используется в конденсаторах в качестве пьезоэлектрического материала и в нелинейных оптических приложениях.

Хлорид бария (BaCl 2 · 2H 2 O), состоящий из бесцветных кристаллов , растворимых в воде , используется в ваннах для термообработки и в лабораториях в качестве химического реагента для осаждения растворимых сульфатов. Несмотря на свою хрупкость, кристаллический фторид бария (BaF 2 ) прозрачен для широкой области электромагнитного спектра и используется для изготовления оптических линз и окон для инфракрасной спектроскопии . Кислород соединение перекись бария (BaO 2 ) использовалась в 19 веке для производства кислорода (процесс Брина) и как источник перекиси водорода . Летучие соединения бария придают пламени желтовато-зеленый цвет, при этом излучаемый свет имеет в основном две характерные длины волн.Нитрат бария, образованный с азотом -кислород группы NO 3 , и хлората, образованной с группой хлора и кислорода ClO 3 , используются для этого эффекта в зеленых вспышек сигнала и фейерверк .

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

формул ионных соединений

формул ионных соединений

Чтобы ионное соединение было стабильным, положительные заряды должны быть равны отрицательные заряды. В NaCl натрий (Na) равен +1, а хлорид равен 1. В MgO магний равен +2, а кислород (O) равен 2, и поэтому снова обвинения нейтрализуют друг друга. Помните обвинения взяты из таблицы выше.

Можно ли объединить натрий (Na + ) с кислородом (O 2-)? Да! Чтобы сделать стабильный соединения нам нужно 2 натрия на каждый кислород.

Есть правило нахождения правильной формулы. В каждой ионной формуле сначала пишется катион, а пишется анион. второй. В формуле заряд на одном становится индексом другого.

Единственное следствие этого состоит в том, что если вы можете разделить оба нижних индекса на целое число больше единицы, вы должны это сделать. За Например, Mg 2+ и O 2- не образуют Mg 2 O 2 но MgO.

Это работает для многих соединений:

Ba +2 Класс

становится

BaCl 2
хлорид бария

Al +3 О -2

становится

Al 2 O 3
оксид алюминия

Ca +2 -3

становится

Ca 3 N 2
Нитрид кальция

К +1 П -3

становится

K 3 P
фосфид калия

Посетите этот сайт для получения дополнительной информации о написании формул.http://web.fccj.org/~smilczan/psc/bond.html

BG — Экспертная оценка — Взаимосвязь потребления бария и кислорода в Средиземном море: последствия для реминерализации мезопелагического морского снега

Эта новая версия более полная и, следовательно, ее легче читать, спасибо за то, что вы приняли во внимание наши комментарии. У меня есть дополнительные комментарии, но они незначительные.

Раздел 2.2. Отбор проб и анализы.
• Строка 134: укажите, в каком разделе вы подробнее обсудите биогенную фракцию Ba.«Раздел 3.1» вместо «см. Ниже».

• Строки 151–156: метод измерения PHP все еще не объяснен. Было бы намного проще для читателя, если бы это было кратко объяснено, даже если это тот же метод, что и в Tamburini et al. (2002).

Раздел 3.1 Вертикальное распределение твердых частиц Bax
• Строки 163–164 и 169–170: Не могли бы вы упомянуть, что основное внимание в этой рукописи уделяется мезопелагическому слою и что наличие биогенного Ba в этом слое более 80% важно для пренебрежения литогенной фракцией здесь? В настоящее время оценка биогенного Ba составляет от 50 до 90% — или вместо этого литогенная фракция — до 50% — все еще вызывает сомнения в оценке Baxs.Пожалуйста, включите в текст то, что вы сказали в своих ответах.

Раздел 3.2 PHP
• Строки 195–198 (рис. 2b): интересно, как корреляция KEOPS2 сравнивается с глобальной корреляцией (т. Е. С учетом всех точек данных, включая данные KEOPS1, KEOPS2, ANTARES и PAP)? Может быть, вы могли бы использовать эту глобальную корреляцию вместо ограничения только KEOPS2? Это обобщит ваши выводы.

Раздел 3.4 Расчетные скорости реминерализации частиц и последствия
• Строки 253–259: неясно, чему соответствуют потоки Ba.Являются ли они потоками нисходящего экспорта, потоками выделения Ba? Почему потоки Ba в ANTARES намного ниже, чем в DYFAMED или в море Альборан?

• Строки 260: потоки от Speicher et al. (2006) тоже из Средиземного моря? Пожалуйста, уточните местоположение, а также потоки POC (укажите числа).

• Строки 263-264: Вы говорите, что «уровень реминерализации в Средиземном море далек от достижения», но что это означает? О пространственном разрешении, сезонных изменениях, глобальном понимании? Что еще нужно сделать?

Диффузия кислорода в монокристаллическом титанате бария

Исследована диффузия кислорода в кубических, условно нелегированных, (100) ориентированных монокристаллах BaTiO 3 с помощью 18 O 2 / 16 O 2 изотопно-обменный отжиг и последующее определение изотопных профилей в твердом теле с помощью времяпролетной масс-спектрометрии вторичных ионов (ToF-SIMS).Эксперименты проводились в зависимости от температуры 973 ​​< T / K <1173, при активности кислорода a O 2 = 0,200 и в зависимости от активности кислорода 0,009 < a O 2 <0,900 при T = 1073 K. Профили изотопов кислорода состоят из двух частей: медленная диффузия через зону пространственного заряда на поверхности, лишенной кислородных вакансий, с последующей более быстрой диффузией в однородной объемной фазе.Полный изотопный профиль может быть описан одним решением уравнения диффузии, включающим только три подгоночных параметра: коэффициент поверхностного обмена k s *, потенциал пространственного заряда Φ 0 и коэффициент объемной диффузии D * (∞). Анализ температурных и кислородных зависимостей активности D * (∞) и Φ 0 дает непротиворечивую картину химического состава как объемных, так и межфазных дефектов BaTiO 3 .Значения коэффициента диффузии кислородных вакансий D V , извлеченные из измеренных данных D * (∞), сравниваются с литературными данными; в результате получается глобальное выражение для коэффициента диффузии вакансий в BaTiO 3 для диапазона температур 466 < T / K <1273 с энтальпией активации миграции вакансий Δ H mig, V = (0,70 ± 0,04) эВ.

У вас есть доступ к этой статье

Подождите, пока мы загрузим ваш контент… Что-то пошло не так. Попробуй снова?

границ | Контроль магнитных свойств тонких пленок феррита бария с необычной валентностью Fe

Введение

Оксидные материалы с ионами необычной валентности долгое время привлекали большое внимание из-за их интригующих электрических и магнитных свойств (Watanabe, 1957; Chen et al., 2012). В данном исследовании мы сосредоточили внимание на BaFeO 3 типа перовскита с ионами Fe 4+ с необычно высокой валентностью. Феррит бария, BaFeO 3-δ , имеет различную кристаллическую структуру в зависимости от значений кислородной вакансии δ. На протяжении десятилетий был проведен ряд исследований кристаллических структур и магнитных свойств кислородно-дефектного BaFeO 3-δ (K. Mori et al., 2007, S. Mori 1966). Однако из-за большого ионного радиуса Ba синтез объемного BaFeO 3 (BFO) со структурой перовскита до недавнего времени не был успешным.Также недавно было показано, что полностью окисленный BaFeO 3 может быть получен из BaFeO x ( x <3,0) с использованием процедуры низкотемпературного окисления (Hayashi et al., 2011). Авторы сообщают, что полученный BaFeO 3 представляет собой спиральный магнит A-типа с температурой Кюри ( T c ) 111 К. Аналогичным образом, Chakraworth et al. сообщил об успешном выращивании эпитаксиальных пленок BaFeO 3 с помощью импульсного лазерного осаждения (PLD) с последующей обработкой низкотемпературным окислением (Chakravery et al., 2013). Они сообщили, что значения M s и T c для пленок составляют 3,2 мкм B / формульная единица и 115 K, соответственно. Таким образом, значение T c пленок BaFeO 3 и объемного BaFeO 3 намного ниже комнатной температуры. Улучшение T c BaFeO 3 имеет решающее значение с прикладной точки зрения. Недавно появилось сообщение о том, что T c BaFeO 3 можно повысить за счет замены Fe другими элементами с более высокими ионными отношениями, такими как Zr и Sn (Matsui et al., 2005; Мацуи и др., 2008; Канатани и др., 2010; Шинода и др., 2014). Однако в литературе имеется мало систематических исследований замещенного BaFeO 3 . В данной работе были изготовлены тонкие пленки пленок BaFeO 3 , замещенных Hf, Zr и Ce, и исследованы их магнитные свойства.

Экспериментальная

Тонкие пленки BaFe 1- x M x O 3 (BFMO) ( M = Hf, Zr и Ce; 0.0 ≤ x ≤ 0,75) были изготовлены методом PLD с последующим процессом низкотемпературного окисления. Мишени PLD были приготовлены с помощью стандартной твердотельной реакции. В качестве подложки использовалась монокристаллическая пластина SrTiO 3 (STO) (001). Во время нанесения пленки температура подложки и давление кислорода поддерживались на уровне 700 ° C и менее 0,1 Па соответственно. Выращенные пленки отжигали при 200 ° C в атмосфере O 3 в течение 3 часов. Кристаллические структуры пленок анализировали методом дифракции рентгеновских лучей (XRD) с использованием рентгеновского дифрактометра (система Empyrean, Malvern Panalytical) с источником Cu Kα ( λ = 0.154 нм) работали при 40 кВ и 40 мА. Магнитные свойства пленок были измерены с помощью сверхпроводящего устройства квантовой интерференции (MPMS, Quantum Design) при температуре от 10 до 300 К. Для получения подробной информации о состояниях окисления пленок была проведена рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (XPS) с использованием прибора. Система XPS (JPS-9010 MC, JEOL) с источником монохроматического излучения Al Kα (1486,7 эВ). Измерения оптического поглощения выполнялись с использованием спектрометра UV-Vis (V-670, JASCO).

Результаты и обсуждение

Неплоскостные дифрактограммы пленок показаны на рис. 1A – E.Как показано черными данными на Рисунке 1A, при использовании мишени из незамещенного феррита бария полученная пленка после выращивания содержит монокристаллический BaFeO x ориентации (001) с параметром псевдокубической решетки 4,12 Å. После отжига в O 3 фаза BaFeO x преобразуется в монокристаллическую кубическую фазу BaFeO 3 типа перовскита с ориентацией (001) с параметром решетки 3,99 Å, как показано в красных данных на Рисунке 1A.На рисунке 1B показаны рентгенограммы выращенных и отожженных пленок BaFe 0,5 Hf 0,5 O 3 . В отличие от исходного BaFeO 3 , в исходной пленке наблюдается кубическая фаза, и после отжига в O 3 не наблюдается явного изменения кристаллической структуры, что указывает на то, что кубическая фаза перовскита стабилизируется за счет замещения Hf 4+ . Этот результат согласуется с тем фактом, что энергия Гиббса образования BaHfO 3 меньше, чем у BaFeO 3 (https: // materialsproject.org / materials / mp-19035 /, https://materialsproject.org/materials/mp-998552/). Как показано на рис. 1C, четкие полосы Лауэ наблюдаются даже для пленки в исходном состоянии, что свидетельствует о высоком качестве пленок. Параметр решетки свежевыращенных и отожженных пленок составляет 4,19 Å и 4,18 Å соответственно. Несколько меньший параметр решетки отожженной пленки был обусловлен окислением. Следует отметить, что пленки BaFeO 3 , замещенные Ce или Zr, с кубической структурой перовскита также могут быть изготовлены методом PLD без отжига O 3 , как показано на рисунке 1D.Как показано на рисунке 1E, пик (002) смещается в сторону меньшего угла с увеличением уровня замещения x . Этот результат указывает на расширение решетки пленок при замене Fe 4+ на M 4+ . На рис. 1F показана зависимость параметров решетки выращенных пленок BFMO от уровня замещения x . Параметр решетки подчиняется закону Вегарда для M = Hf, Zr и Ce. Кроме того, как ясно показано на рисунках 1D, F, параметр решетки увеличивается с увеличением ионного радиуса замещенных ионов [Hf 4+ (0.78 Å), Zr 4+ (0,84 Å) и Ce 4+ (0,97 Å)]. Эти результаты предполагают, что ионы M 4+ замещают ионы Fe 4+ в B-позиции структуры перовскита в пленках. Как показано на карте обратного пространства (RSM) на рисунке 1G, все пленки релаксированы из-за большого несоответствия решеток (5,2–8,6%) между пленкой и подложкой STO.

РИСУНОК 1 . (A) XRD 2 θ ω картины для пленок BaFeO x (после выращивания) и BaFeO 3 (после отжига), выращенных на подложке STO (001).Белые и темные кружки обозначают пики BaFeO x и BaFeO 3 соответственно. (B) Рентгенограммы выращенных и отожженных пленок BaFe 0,5 Hf 0,5 O 3 . (C) Рентгенограммы вокруг (002) отражения выращенных и отожженных пленок BaFe 0,5 Hf 0,5 O 3 . (г) Рентгенограммы вокруг рефлекса (002) пленок BaFe 0,5 M 0,5 O 3 (M = Hf, Zr и Ce). (E) Рентгенограммы вокруг отражения (002) пленки BaFe 1- x Hf x O 3 пленок. (F) Параметры решетки как функция уровня замещения x для пленок BFMO. (G) Картирование обратного пространства тонкой пленки BaFe 0,5 Hf 0,5 O 3 вокруг брэгговского отражения (103).

Мы обнаружили, что оптические свойства пленок BFMO были особенными по сравнению с системой твердый раствор.На рис. 2А показаны спектры оптического пропускания пленок BaFe 1- x Hf x O 3 . Повышенное поглощение BaFeO 3 в видимой области связано с переходами с переносом заряда O2 p –Fe3 d , как предполагают расчеты из первых принципов (Li et al., 2012; Mizumaki et al., 2015 ). На рис. 2A показаны графики Tauc оптического поглощения пленок BaFe 1- x Hf x O 3 .Энергия запрещенной зоны пленок BFO оценивается в 1,8 эВ, что близко к ранее опубликованному значению (Chakravernet al., 2013). Хвосты, наблюдаемые в области более низких энергий при x = 0–0,5 на графиках Tauc, можно отнести к дефектам в пленках. Как показано на рисунке 2C, E g демонстрирует изгиб. Связь между шириной запрещенной зоны и уровнем замещения x может быть описана следующим уравнением, основанным на законе Вегарда (Cardona 1963; Androulidaki et al., 2006):

РИСУНОК 2 . (A) Оптическое поглощение ( αt ) как функция энергии фотонов для пленок BaFe 1- x Hf x O 3 пленок. (B) График Tauc для пленок BaFe 1- x Hf x O 3 пленок. (C) Энергия запрещенной зоны ( E г ) как функция содержания Hf x в пленках BaFe 1- x Hf x O 3 пленок.Значение E г для x = 1.0 является датумом из исх. [21].

E г (BaFe 1- x Hf x O 3 ) = xE г (BaHfO 3 ) + (1- x ) E г (BaFeO 3 ) — b г x (1- x ) (1)

, где b г — так называемый параметр изгиба, а E г (BaFe 1- x Hf x O 3 ), E г (BaHfO 3 ) и E г (BaFeO 3 ) являются запрещенными зонами BaFe 1- x Hf x O 3 , BaHfO 3 Kim et al.(2017) и BaFeO 3 соответственно. Зависимость оптической ширины запрещенной зоны от x хорошо согласуется с b g = 8,7 эВ, как показано пунктирной кривой на рисунке 2C. Это значение значительно больше, чем указано для других систем оксидов сплавов, таких как (Ni, Mg) O Deng et al. (2012), (Fe, Mg) O Seki et al. (2014) и (Zn, Cd) O Zhu et al. (2008), предполагая большой сдвиг зоны в валентной зоне и зоне проводимости в пленках BFMO.

Измерения XPS были выполнены для подтверждения валентности ионов Fe в пленках.XPS-спектры на уровне ядра Fe-2p пленок BaFeO x и BMFO показаны на рисунке 3A. Пики 2 p 1/2 и 2 p 3/2 пленок BFMO расположены при 727,0 и 709,9 эВ соответственно. Эти положения пиков практически одинаковы для всех пленок BFMO. Однако пики 2 p 1/2 и 2 p 3/2 можно увидеть при 729,9 и 711,3 эВ, соответственно, оба из которых немного выше, чем у пленок BFMO, что свидетельствует о различии валентные состояния Fe между BaFeO x и BFMO.Как показано на рисунке 3B, при использовании метода гауссовой аппроксимации пик 2 p 3/2 пленки BaFeO x деконволюционируется на две составляющие при 711,7 и 709,9 эВ, которые могут быть отнесены к Fe 3+ и Fe 2+ соответственно (Temesghen, Sherwood, 2002; Li et al., 2021). Соотношение ионов Fe 3+ / Fe 2+ рассчитано как 13,3, что указывает на то, что большая часть ионов Fe в пленках BaFeO x находится в состоянии 3 +.Однако, как показано на рисунке 3C, пик Fe 2p3 / 2 пленок BFMO состоит из двух основных компонентов при 711,7 и 709,6 эВ, которые могут быть отнесены к Fe 3+ и Fe 4+ , соответственно (Bocquet et al. др., 1992; Ломбарди и др., 2019). Таким образом, ионы Fe в пленках BFMO находятся в состоянии смешанной валентности Fe 4+ / Fe 3+ , что сильно влияет на магнитные свойства пленок, как обсуждается ниже. Ионное соотношение Fe 4+ / Fe 3+ в отожженной пленке (Fe 4+ / Fe 3+ ∼ 2.0–2,5) был больше, чем у исходных пленок (Fe 4+ / Fe 3+ ∼ 1,5–1,7), что свидетельствует об окислении пленки после отжига в O 3 .

РИСУНОК 3 . (A) XPS-спектр уровня Fe 2 p исходных тонких пленок BaFeO x и BaFeMO 3 . (B) Соответствующий XPS-спектр уровня Fe 2 p 3/2 уровень тонкой пленки BaFeO x . (C) Подгонка спектров уровня Fe 2 p 3/2 пленок BaFeMO 3 .

Результаты магнитных измерений показаны на рисунке 4. Как показано на рисунке 4A, T c пленки BFO оценивается как 115 K, что хорошо согласуется с заявленным значением для объемного BFO ( 111 К) (Hayashi et al., 2011). Как показано на вставке к рисунку 4A, намагниченность насыщения пленки BFO составляет × 1.0 10 –3 emu / cm 3 при 10 K.Было обнаружено, что магнитные свойства резко меняются при замене. На рис. 4В показана температурная зависимость намагниченности пленок BFMO, измеренная в постоянном магнитном поле силой 1 кЭ. Не было заметной тенденции к снижению намагниченности какой-либо из пленок. Этот результат свидетельствует о том, что температура Кюри T C пленок значительно превышает 300 K. Высокотемпературные измерения запланированы с использованием опции печи MPMS для определения значения T C для пленок BFMO.Как показано на рис. 4C, мы подтвердили, что все пленки BFMO демонстрируют ферромагнитное поведение с коэрцитивным полем ∼20–30 Э при 300 К. На рис. 4D показана зависимость намагниченности M BaFe от магнитного поля H- . 1- x Ce x O 3 пленок при комнатной температуре (300 K). Хорошо видно, что все эти составы проявляют ферромагнитное поведение при комнатной температуре. Эта повышенная намагниченность может быть объяснена пониженной антиферромагнитной (АФМ) связью между ионами Fe в замещенных пленках, как будет объяснено позже.Магнитные свойства пленок BFMO объясняются сосуществованием ферромагнитного двойного обмена и антиферромагнитного сверхобменного взаимодействия. На рисунке 4E показана зависимость намагниченности насыщения от ионного отношения Fe 4+ / Fe 3+ , которое было рассчитано по результатам гауссовой подгонки в XPS-анализе. Как показано на рисунке 4E, намагниченность насыщения имеет тенденцию к уменьшению с увеличением отношения Fe 4+ / Fe 3+ .Этот результат указывает на то, что смешанное валентное состояние Fe 4+ / Fe 3+ усиливает ферромагнетизм в пленках за счет механизма двойного обмена. Однако следует также учитывать сверхобменное взаимодействие между ионами Fe. Согласно соотношению Харрисона суперобменное взаимодействие J выражается как J ∝ 1/ r 14 , где r — расстояние между ионами Fe, а двойное обменное взаимодействие значительно меньше зависит от . r (Харрисон, 1989).Следовательно, AFM-связь резко снижается и FM-взаимодействие становится более заметным при замене Fe 4+ на M 4+ с большими ионными радиусами в пленках, что приводит к наблюдаемому ферромагнетизму при комнатной температуре.

РИСУНОК 4 . (A) Температурная зависимость намагниченности пленки BaFeO 3 в магнитном поле 10 кЭ. На вставке показана зависимость намагниченности от магнитного поля при 10 К. (B) Температурная зависимость намагниченности пленок BFMO в магнитном поле в 1 кЭ. (C) Намагниченность пленок BaFe 0,3 M 0,7 O 3 как функция магнитного поля при 300 К. На вставке показаны увеличенные кривые пленок M H . (D) Намагниченность пленок BaFe 1- x Ce x O 3 с x = 0,5 и 0,7 в зависимости от магнитного поля при 300 К. На вставке показано увеличенное изображение. M H кривых пленок. (E) Зависимость намагниченности насыщения пленок BFMO от соотношения Fe 4+ / Fe 3+ .

Таким образом, тонкие пленки из Hf, Zr и Ce-замещенного BaFeO 3 эпитаксиальных тонких пленок были изготовлены с использованием ИЛО. Было обнаружено, что высокоориентированные эпитаксиальные тонкие пленки пленок BFMO с кубической структурой перовскита растут без отжига в отличие от чистой пленки BaFeO 3 . Ширина запрещенной зоны пленок может изменяться в широких пределах из-за эффекта большой ширины запрещенной зоны.Измерения XPS показали, что ионы Fe в пленках BFMO находятся в состоянии смешанной валентности Fe 4+ / Fe 3+ . Пленка BaFeO 3 представляла собой ферромагнетик с T c , равным 115 К. С другой стороны, для пленок BFMO при комнатной температуре наблюдались ферромагнитные свойства. Намагниченность насыщения пленок BFMO увеличивается с увеличением параметров решетки и ионного отношения Fe 4+ / Fe 3+ в пленках. Ферромагнитное поведение пленок BFMO можно объяснить двойным обменным взаимодействием и пониженным АСМ-взаимодействием между ионами Fe, вызванным замещением Fe 3+ на M 4+ с большим ионным отношением.Наши результаты указывают на потенциал пленок BFMO как ферромагнитных полупроводников при комнатной температуре.

Заявление о доступности данных

Исходные материалы, представленные в исследовании, включены в статью / дополнительный материал, дальнейшие запросы можно направить соответствующему автору.

Вклад авторов

MS: Исследование, проверка, написание — обзор andamp; редактирование. HY: Проверка, Написание — обзор andamp; редактирование. HT: Методология, получение финансирования, надзор, администрирование проекта.MS: Концептуализация, Исследование, Методология, Проверка, Написание оригинального проекта, Финансирование.

Финансирование

Это исследование было поддержано Институтом искусственного интеллекта и за его пределами Токийского университета и грантом JSPS KAKENHI номер JP18K18850.

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось в отсутствие каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Примечание издателя

Все претензии, выраженные в этой статье, принадлежат исключительно авторам и не обязательно относятся к их аффилированным организациям или заявлению издателя, редакторов и рецензентов.Любой продукт, который может быть оценен в этой статье, или заявление, которое может быть сделано его производителем, не подлежат гарантии или одобрению со стороны издателя.

Ссылки

Андроулидаки М., Пелеканос Н. Т., Цагараки К., Димакис Е., Илиопулос Е., Адикименакис А. и др. (2006). Энергетические зазоры и параметры изгиба тройных и четвертичных сплавов InAlGaN. Phys. Стат. Sol. (C) 3, 1866–1869. doi: 10.1002 / pssc.200565280

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Bocquet, A.E., Fujimori, A., Mizokawa, T., Saitoh, T., Namatame, H., Suga, S., et al. (1992). Электронное строение SrFe4 + O3 и родственных оксидов перовскита Fe. Phys. Ред. B 45, 1561–1570. doi: 10.1103 / Physrevb.45.1561

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Cardona, M. (1963). Оптические свойства галогенидов серебра и меди. Phys. Rev. 129, 69–78. doi: 10.1103 / Physrev.129.69

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чакраверти, С., Мацуда, Т., Огава, Н., Вадати, Х., Икенага, Э., Кавасаки, М., и др. (2013). BaFeO 3 Кубическая монокристаллическая тонкая пленка: ферромагнитный изолятор. Заявл. Phys. Lett. 103 (1), 142416. doi: 10.1063 / 1.4824210

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Chen, W.-T., Saito, T., Hayashi, N., Takano, M., and Shimakawa, Y. (2012). Лиганд-дырочная локализация в оксидах с необычной валентностью Fe. Sci. Rep. 2 (1), 449. doi: 10.1038 / srep00449

PubMed Реферат | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Deng, J., Мортазави, М., Медхекар, Н. В., и Лю, Дж. З. (2012). Band Engineering из Ni 1- x Mg x O Сплавы для фотокатодов высокоэффективных сенсибилизированных красителями солнечных элементов. J. Appl. Phys. 112 (1), 123703. doi: 10.1063 / 1.4769210

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Харрисон, В. А. (1989). Электронная структура и свойства твердых тел . Нью-Йорк: Дувр.

Хаяси, Н., Ямамото, Т., Кагеяма, Х., Ниши, М., Ватанабе, Ю., Каваками, Т. и др. (2011). BaFeO3: ферромагнитный оксид железа. Angew. Chem. 123, 12755–12758. doi: 10.1002 / ange.201105276

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Kanatani, H., Matsui, T., Hirao, N., Yamamoto, H., Baba, Y., Kume, H., et al. (2010). Улучшение магнитных и диэлектрических свойств тонких пленок BaFeO 3− δ путем замещения Sn A. J. Appl. Phys. 107 (1), 09E312. doi: 10.1063 / 1.3360208

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Kim, Y.М., Парк К., Ха Т., Ким У., Ким Н., Шин Дж. И др. (2017). Высококалорийный перовскитовый оксид затвора BaHfO3. APL Mater. 5 (1), 016104. doi: 10.1063 / 1.4974864

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ли, Х., Ямахара, Х., Табата, Х. и Секи, М. (2021 г.). Эпитаксиальные тонкие пленки ферромагнитного полупроводника при комнатной температуре на основе Fe 2 TiO 5 –FeTi 2 O 5 Твердый раствор. Заявл. Phys. Lett. 119 (1), 022402. DOI: 10.1063 / 5.0055324

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Li, Z., Laskowski, R., Iitaka, T., and Tohyama, T. (2012). Расчет из первых принципов спирального вращения в железном перовските SrFeO 3 и BaFeO 3 . Phys. Ред. B 85 (1), 134419. doi: 10.1103 / Physrevb.85.134419

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Lombardi, J., Yang, L., Pearsall, F. A., Farahmand, N., Gai, Z., Billinge, S. J. L., et al. (2019). Стехиометрический контроль поведения ферроидов в нанокристаллах Ba (Ti1-xFex) O3. Chem. Матер. 31, 1318–1335. doi: 10.1021 / acs.chemmater.8b04447

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Matsui, T., Sato, R., and Tsuda, H. (2008). Состояние валентности и пространственное распределение ионов Fe в ферромагнитном Ba (Fe 1− x Zr x ) O 3− δ Монокристаллические пленки на подложках SrTiO 3 . J. Appl. Phys. 103 (1), 07E304. doi: 10.1063 / 1.2836709

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мацуи, Т., Такетани, Э., Фудзимура, Н., Цуда, Х., и Мори, К. (2005). Повышение ферромагнитного упорядочения в диэлектрике BaFe 1– x Zr x O 3– δ ( x = 0,5–0,8) Монокристаллические пленки методом импульсного лазерного осаждения. J. Appl. Phys. 97 (1), 10М509. doi: 10.1063 / 1.1850860

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Mizumaki, M., Fujii, H., Yoshii, K., Hayashi, N., Saito, T., Shimakawa, Y., et al.(2015). Электронная структура BaFeO3, исследованная методами рентгеновской спектроскопии. Phys. Статус Solidi C 12, 818–821. doi: 10.1002 / pssc.201400252

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Mori, K., Kamiyama, T., Kobayashi, H., Otomo, T., Nishiyama, K., Sugiyama, M., et al. (2007). Смешанная магнитная фаза в BaFeO3 − δ типа 6H. J. Appl. Cryst. 40, s501 – s505. doi: 10.1107 / s0021889807001653

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мори, С. (1966). Фазовое превращение в ортоферрате бария, BaFeO3-X. J. Am. Ceram. Soc. 49, 600–605. doi: 10.1111 / j.1151-2916.1966.tb13176.x

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Секи, М., Такахаши, М., Адачи, М., Ямахара, Х. и Табата, Х. (2014). Изготовление и характеристика эпитаксиальных тонких пленок на основе вюстита: широкозонные оксидные полупроводники P-типа, состоящие из множества элементов. Заявл. Phys. Lett. 105 (1), 112105. doi: 10.1063 / 1.4896316

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шинода, Р., Ивасе, А., Мацуи, Т. (2014). Магнитодиэлектрические свойства эпитаксиальных тонких пленок Ba (Fe0,5Sn0,5) O3 − δ на подложках (001) SrTiO3 методом импульсного лазерного осаждения. Mater. Пер. 55, 637–639. doi: 10.2320 / matertrans.m2013429

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Темесген, В., и Шервуд, П. (2002). Аналитическая полезность рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии валентной зоны железа и его оксидов со спектральной интерпретацией расчетами кластерной и зонной структуры. Анал. Биоанал. Chem. 373, 601–608. doi: 10.1007 / s00216-002-1362-3

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ватанабэ, Х. (1957). Магнитные свойства перовскитов, содержащих стронций I. Ферриты и кобальтиты, богатые стронцием. J. Phys. Soc. Jpn. 12, 515–522. doi: 10.1143 / jpsj.12.515

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Zhu, Y. Z., Chen, G.D., и Ye, H. (2008). Электронная структура и фазовая стабильность MgO, ZnO, CdO и родственных тройных сплавов. Phys. Ред. B 77 (1), 245209. doi: 10.1103 / Physrevb.77.245209

CrossRef Полный текст | Google Scholar

ПЕРОКСИД БАРИЯ | CAMEO Chemicals

Химический лист данных

Химические идентификаторы | Опасности | Рекомендации по ответу | Физические свойства | Нормативная информация | Альтернативные химические названия

Химические идентификаторы

В Поля химического идентификатора включать общие идентификационные номера, NFPA алмаз U.S. Знаки опасности Министерства транспорта и общие описание химического вещества. Информация в CAMEO Chemicals поступает из множества источники данных.
Номер CAS Номер ООН / NA DOT Знак опасности USCG CHRIS Код
Карманное руководство NIOSH Международная карта химической безопасности
никто

NFPA 704

данные недоступны

Общее описание

Серо-белое зернистое твердое вещество.Нерастворим в воде. Негорючий, но ускоряет горение горючего материала. Смесь с мелкодисперсным горючим материалом может быть взрывоопасной. Смеси с горючими материалами могут воспламениться от трения или контакта с влагой.

Опасности

Оповещения о реактивности

Реакции воздуха и воды

Разлагается водой. Нерастворим в воде.

Пожарная опасность

Поведение в огне: может увеличить интенсивность огня.(USCG, 1999)

Опасность для здоровья

Вдыхание вызывает раздражение слизистых оболочек, горла и носа. Попадание в глаза или на кожу вызывает сильные ожоги. Проглатывание вызывает повышенное слюноотделение, рвоту, колики, диарею, судорожный тремор, медленный, жесткий пульс и повышение артериального давления; могут возникнуть кровоизлияния в желудок, кишечник и почки; может последовать мышечный паралич. (USCG, 1999)

Профиль реактивности

ПЕРОКСИД БАРИЯ — сильный окислитель.Контакт с водой может вызвать температуру и концентрацию кислорода, достаточно высокую для воспламенения органических материалов [Bretherick’s, 5th ed., 1995, p. 94]. Взрыво реагирует с уксусным ангидридом за счет образования пероксида ацетила [Rust, 1948, p. 337]. Воспламеняется при смешивании с порошкообразным алюминием, порошком магния или сплавами кальция и кремния. Дерево может загореться от трения перекиси. Разлагается при нагревании до 700 ° C с образованием оксида бария и чистого кислорода [Sax, 9-е изд., 1996, с. 317]. Образует высокореактивные смеси с топливными материалами.

Принадлежит к следующей реактивной группе (группам)

Потенциально несовместимые абсорбенты

Будьте осторожны: жидкости с этой классификацией реактивной группы известно, что он реагирует с абсорбенты перечислено ниже. Дополнительная информация о абсорбентах, включая ситуации, на которые следует обращать внимание …

  • Абсорбенты на основе целлюлозы
  • Вспененные полимерные абсорбенты

Ответные рекомендации

В Поля рекомендаций ответа включать расстояния изоляции и эвакуации, а также рекомендации по пожаротушение, противопожарное реагирование, защитная одежда и первая помощь.В информация в CAMEO Chemicals поступает из различных источники данных.

Изоляция и эвакуация

Выдержка из руководства ERG 141 [Окислители — токсичные вещества]:

В качестве немедленной меры предосторожности изолируйте место разлива или утечки во всех направлениях на расстоянии не менее 50 метров (150 футов) для жидкостей и не менее 25 метров (75 футов) для твердых веществ.

БОЛЬШОЙ РАЗЛИВ: Рассмотрите возможность начальной эвакуации с подветренной стороны на расстояние не менее 100 метров (330 футов).

ПОЖАР: Если цистерна, железнодорожный вагон или автоцистерна вовлечены в пожар, ИЗОЛИРУЙТЕСЬ на 800 метров (1/2 мили) во всех направлениях; также рассмотрите возможность начальной эвакуации на 800 метров (1/2 мили) во всех направлениях.(ERG, 2016)

Пожарная

Выдержка из Руководства ERG 141 [Окислители — Токсичные]:

МАЛЕНЬКИЙ ПОЖАР: Используйте воду. Не используйте сухие химикаты или пену. CO2 или Halon® могут обеспечить ограниченный контроль.

БОЛЬШОЙ ПОЖАР: Заливка зоны пожара водой с большого расстояния. Не перемещайте груз или транспортное средство, если груз подвергся воздействию тепла. Уберите контейнеры из зоны пожара, если это можно сделать без риска.

ПОЖАР В ЦИСТЕРНАХ ИЛИ АВТОМОБИЛЬНЫХ / ПРИЦЕПНЫХ НАГРУЗКАХ: тушите пожар с максимального расстояния или используйте необслуживаемые держатели шлангов или контрольные насадки.После того, как огонь потухнет, охладите емкости затопленным количеством воды. ВСЕГДА держитесь подальше от танков, охваченных огнем. При сильном пожаре используйте безлюдные держатели для шлангов или контрольные насадки; если это невозможно, отойдите с территории и дайте огню загореться. (ERG, 2016)

Без огня

Выдержка из руководства ERG 141 [Окислители — токсичные вещества]:

Храните горючие вещества (дерево, бумагу, масло и т. Д.) Вдали от разлитого материала. Не прикасайтесь к поврежденным контейнерам или пролитому материалу, если не носите соответствующую защитную одежду.Остановите утечку, если вы можете сделать это без риска.

НЕБОЛЬШОЙ СУХОЙ РАЗЛИВ: чистой лопатой поместите материал в чистый сухой контейнер и неплотно накройте; Уберите контейнеры с загрязненной зоны.

БОЛЬШОЙ РАЗЛИВ: плотина перед разливом для последующей утилизации. (ERG, 2016)

Защитная одежда

U.S.B.M. -утвержденный респиратор от токсичной пыли; непромокаемые перчатки из ПВХ; очки химической безопасности; полная закрытая одежда. (USCG, 1999)

Ткани для костюмов DuPont Tychem®

Нет доступной информации.

Первая помощь

Обратитесь за медицинской помощью. Предупредить врача о возможности отравления барием, особенно при проглатывании соединения.

ВДЫХАНИЕ: вынести на свежий воздух.

ГЛАЗА: промыть водой в течение 15 мин.

КОЖА: промыть водой.

ПРОГЛАТЫВАНИЕ: пероральный прием 10% водного раствора сульфата магния или натрия; при тяжелой интоксикации может потребоваться внутривенное введение кальция или соли магния. с осторожностью; в остальном лечение является поддерживающим и симптоматическим.(USCG, 1999)

Физические свойства

Точка воспламенения: данные недоступны

Нижний предел взрываемости (НПВ): данные недоступны

Верхний предел взрываемости (ВПВ): данные недоступны

Температура самовоспламенения: данные недоступны

Температура плавления: 842 ° F (USCG, 1999)

Давление пара: данные недоступны

Плотность пара (относительно воздуха): данные отсутствуют

Удельный вес: 4.96 при 68 ° F (USCG, 1999)

Точка кипения: данные недоступны

Молекулярная масса: 169,4 (USCG, 1999)

Растворимость в воде: данные отсутствуют

Потенциал ионизации: данные недоступны

IDLH: данные недоступны

AEGL (рекомендуемые уровни острого воздействия)

Нет доступной информации AEGL.

ERPG (Руководство по планированию действий в чрезвычайных ситуациях)

Нет доступной информации по ERPG.

PAC (Критерии защитного действия)

Химическая промышленность PAC-1 PAC-2 PAC-3
Диоксид бария; (Пероксид бария) (1304-29-6) 1,8 мг / м3 230 мг / м3 1400 мг / м3

(DOE, 2016)

Нормативная информация

В Поля нормативной информации включать информацию из U.S. Сводный список раздела III Агентства по охране окружающей среды. Списки, химический объект Министерства внутренней безопасности США Стандарты борьбы с терроризмом, и Управления по охране труда и здоровья США Стандартный список управления производственной безопасностью особо опасных химических веществ (см. подробнее об этих источники данных).

Сводный список списков EPA

Нормативное название Номер CAS /
313 Код категории
EPCRA 302
EHS TPQ
EPCRA 304
EHS RQ
CERCLA RQ EPCRA 313
TRI
RCRA
Код
CAA 112 (r)
RMP TQ
Соединения бария N040 313

(Список списков EPA, 2015)

Стандарты по борьбе с терроризмом химического предприятия DHS (CFATS)

Нет нормативной информации.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *