למה זה בריום, למה משמש בריום וכיצד לבדוק אותו？

בעולם הקסום של הכימיה,בריוםתמיד משך את תשומת ליבם של מדענים עם הקסם הייחודי והיישום הרחב שלו. אף על פי שאלמנט המתכת הלבן הכסוף הזה אינו מסנוור כמו זהב או כסף, הוא ממלא תפקיד חיוני בתחומים רבים. החל ממכשירי דיוק במעבדות מחקר מדעיות, לחומרי גלם מרכזיים בייצור תעשייתי ועד ריאגנטים לאבחון בתחום הרפואי, בריום כתב את אגדת הכימיה עם תכונותיה ופונקציותיה הייחודיות.

כבר בשנת 1602, קסיו לורו, סנדלר בעיר פוררה האיטלקית, צלה בריט המכיל בריום סולפט עם חומר דליק בניסוי והופתע לגלות שהוא יכול להאיר בחושך. תגלית זו עוררה עניין רב בקרב חוקרים באותה תקופה, והאבן נקראה פוררה סטון והפכה למוקד המחקר של הכימאים האירופאים.
עם זאת, היה זה הכימאי השבדי שלה שאישר באמת כי בריום הוא אלמנט חדש. הוא גילה תחמוצת בריום בשנת 1774 וכינו אותה "בריטה" (כדור הארץ הכבד). הוא חקר בעומק חומר זה והאמין שהוא מורכב מאדמה חדשה (תחמוצת) בשילוב עם חומצה גופרתית. שנתיים לאחר מכן הוא חימם בהצלחה את החנקה של אדמה חדשה זו וקיבל תחמוצת טהורה.

עם זאת, למרות ששיל גילה את תחמוצת הבריום, רק בשנת 1808 ייצר את הכימאי הבריטי דייווי בהצלחה בריום מתכת על ידי אלקטרוליזציה של אלקטרוליט העשוי מבריט. תגלית זו סימנה את האישור הרשמי של בריום כאלמנט מתכתי, וגם פתח את מסע היישום של בריום בתחומים שונים.

מאז, בני אדם העמיקו ברציפות את הבנתם את בריום. מדענים חקרו את תעלומות הטבע וקידמו את התקדמות המדע והטכנולוגיה על ידי לימוד התכונות וההתנהגויות של בריום. היישום של בריום בתחומי מחקר, תעשיה ותחומים רפואיים הפך גם הוא נרחב יותר ויותר, מה שמביא נוחות ונוחות לחיי אדם. הקסם של הבריום טמון לא רק בפרקטיות שלו, אלא גם בתעלומה המדעית שמאחוריה. מדענים בדקו ברציפות את תעלומות הטבע וקידם את התקדמות המדע והטכנולוגיה על ידי לימוד התכונות והתנהגויותיו של בריום. יחד עם זאת, בריום משחקת גם בשקט תפקיד בחיי היומיום שלנו, ומביאה לחיינו נוחות ונוחות.

הבה נצא למסע הקסום הזה של חקר בריום, לחשוף את הרעלה המסתורית שלו ונעריך את הקסם הייחודי שלו. במאמר הבא, נציג באופן מקיף את המאפיינים והיישומים של בריום, כמו גם את תפקידו החשוב במחקר מדעי, בתעשייה וברפואה. אני מאמין שבאמצעות קריאת מאמר זה תהיה לך הבנה וידע עמוק יותר של בריום.

1. שדות יישום של בריום
בריום הוא אלמנט כימי נפוץ. זוהי מתכת לבנה כסוף הקיימת בצורה של מינרלים שונים בטבע. להלן כמה שימושים יומיים בבריום

שריפה וזוהר: בריום הוא מתכת תגובית ביותר המייצרת להבה בהירה כאשר היא באה במגע עם אמוניה או חמצן. זה הופך את בריום לשימוש נרחב בתעשיות כמו ייצור זיקוקים, התלקחויות וייצור זרחן.

התעשייה הרפואית: תרכובות בריום נמצאות בשימוש נרחב גם בתעשייה הרפואית. ארוחות בריום (כגון טבליות בריום) משמשות בבדיקות רנטגן במערכת העיכול כדי לעזור לרופאים להתבונן בתפקוד מערכת העיכול. תרכובות בריום משמשות גם בכמה טיפולים רדיואקטיביים, כמו יוד רדיואקטיבי לטיפול במחלת בלוטת התריס.

זכוכית וקרמיקה: תרכובות בריום משמשות לרוב בייצור זכוכית וקרמיקה בגלל נקודת ההיתוך הטובה שלהם והתנגדות קורוזיה. תרכובות בריום יכולות לשפר את הקשיות והעוצמה של הקרמיקה ויכולות לספק כמה תכונות מיוחדות של קרמיקה, כמו בידוד חשמלי ומדד שבירה גבוה.

סגסוגות מתכת: בריום יכול ליצור סגסוגות עם אלמנטים מתכתיים אחרים, ולסגסוגות אלה יש כמה תכונות ייחודיות. לדוגמה, סגסוגות בריום יכולות להגדיל את נקודת ההיתוך של סגסוגות אלומיניום ומגנזיום, מה להקל עליהם לעיבוד ולהצלה. בנוסף, סגסוגות בריום עם תכונות מגנטיות משמשות גם לייצור צלחות סוללה וחומרים מגנטיים.

בריום הוא אלמנט כימי עם הסמל הכימי BA ומספר אטומי 56. בריום הוא מתכת אדמה אלקליין שנמצאת בקבוצה 6 של הטבלה המחזורית, היסודות הקבוצתיים העיקריים.

2. תכונות פיזיקליות של בריום
בריום (BA)הוא אלמנט מתכת אדמה אלקליין. 1. מראה: בריום הוא מתכת רכה, כסוף-לבן עם ברק מתכתי מובהק בעת חיתוך.
2. צפיפות: בריום יש צפיפות גבוהה יחסית של כ- 3.5 גרם/ס"מ. זו אחת המתכות הצפופות ביותר בכדור הארץ.
3. נקודות התכה ורתיחה: נקודת ההיתוך של הבריום היא בערך 727 מעלות צלזיוס ונקודת הרתיחה היא בערך 1897 מעלות צלזיוס.
4. קשיות: בריום הוא מתכת רכה יחסית עם קשיות של MOHS של בערך 1.25 ב 20 מעלות צלזיוס.
5. מוליכות: בריום הוא מוליך טוב של חשמל עם מוליכות חשמלית גבוהה.
6. משיכות: למרות שבריום הוא מתכת רכה, יש לו מידה מסוימת של משיכות וניתן לעבד אותה לגיליונות דקים או לחוטים.
7. פעילות כימית: בריום אינו מגיב חזק עם מרבית המתכות ומתכות רבות בטמפרטורת החדר, אך הוא יוצר תחמוצות בטמפרטורות גבוהות ובאוויר. זה יכול ליצור תרכובות עם אלמנטים רבים שאינם מטאליים, כמו תחמוצות, סולפידים וכו '.
8. צורות קיום: מינרלים המכילים בריום בקרום כדור הארץ, כמו בריט (בריום סולפט) וכו '. בריום יכול להתקיים גם בצורה של הידרטים, תחמוצות, קרבונטים וכו'.
9. רדיואקטיביות: בריום יש מגוון של איזוטופים רדיואקטיביים, ביניהם בריום -133 הוא איזוטופ רדיואקטיבי נפוץ המשמש ביישומי הדמיה רפואית ורפואה גרעינית.
10. יישום: תרכובות בריום נמצאות בשימוש נרחב בתעשייה, כגון זכוכית, גומי, זרזים בתעשייה כימית, צינורות אלקטרונים וכו '. הגופרת שלו משמשת לרוב כחומר ניגודיות בבדיקות רפואיות. בריום הוא אלמנט מתכתי חשוב, ותכונותיו הופכות אותו לשימוש נרחב בשדות רבים.

3. תכונות כימיות של בריום

תכונות מתכתי: בריום הוא מוצק מתכתי עם מראה לבן כסוף ומוליכות חשמלית טובה.

צפיפות ונקודת התכה: בריום הוא אלמנט צפוף יחסית עם צפיפות של 3.51 גרם/ס"מ 3. לבריום נקודת התכה נמוכה של כ- 727 מעלות צלזיוס (1341 מעלות פרנהייט).

תגובתיות: בריום מגיב במהירות עם מרבית האלמנטים הלא-מתכתיים, במיוחד עם הלוגנים (כמו כלור וברום), המייצרים תרכובות בריום תואמות. לדוגמה, בריום מגיב עם כלור לייצור בריום כלוריד.

חמצון: ניתן לחמצן את הבריום ליצירת תחמוצת הבריום. תחמוצת הבריום נמצאת בשימוש נרחב בתעשיות כמו התכת מתכת וייצור זכוכית. פעילות גבוהה: בריום יש פעילות כימית גבוהה ומגיבה בקלות עם מים כדי לשחרר מימן ולייצר בריום הידרוקסיד.

4. תכונות ביולוגיות של בריום

התפקיד והתכונות הביולוגיות שלבריוםבאורגניזמים אינם מובנים במלואם, אך ידוע שלבריום יש רעילות מסוימת לאורגניזמים.

מסלול צריכה: אנשים בולטים בעיקר בריום דרך מזון ושתיית מים. מזונות מסוימים עשויים להכיל כמויות עקבות של בריום, כמו דגנים, בשר ומוצרי חלב. בנוסף, מי תהום מכילים לעיתים ריכוזים גבוהים יותר של בריום.

ספיגה ביולוגית ומטבוליזם: בריום יכול להיספג על ידי אורגניזמים ולהפיץ בגוף באמצעות זרימת דם. בריום מצטבר בעיקר בכליות ובעצמות, במיוחד בריכוזים גבוהים יותר בעצמות.
תפקוד ביולוגי: בריום טרם נמצא כי יש פונקציות פיזיולוגיות חיוניות באורגניזמים. לפיכך, התפקוד הביולוגי של הבריום נותר שנוי במחלוקת.

5. תכונות ביולוגיות של בריום

רעילות: ריכוזים גבוהים של יוני בריום או תרכובות בריום רעילות לגוף האדם. צריכה מוגזמת של בריום עלולה לגרום לתסמיני הרעלה חריפים, כולל הקאות, שלשול, חולשת שרירים, הפרעות קצב וכו '. הרעלה קשה עלולה לגרום נזק למערכת העצבים, נזק לכליות ובעיות לב.
הצטברות עצם: בריום יכול להצטבר בעצמות בגוף האדם, במיוחד בקרב קשישים. חשיפה לטווח הארוך לריכוזים גבוהים של בריום עלולה לגרום למחלות עצם כמו אוסטאופורוזיס.
השפעות לב וכלי דם: בריום, כמו נתרן, יכול להפריע לאיזון יונים ופעילות חשמלית, המשפיע על תפקוד הלב. צריכה מוגזמת של בריום עלולה לגרום למקצבי לב לא תקינים ולהגדיל את הסיכון להתקפי לב.
מסרטנים: למרות שעדיין קיימת מחלוקת לגבי מסרטן הבריום, מחקרים מסוימים הראו כי חשיפה לטווח הארוך לריכוזים גבוהים של בריום עשויה להגביר את הסיכון לסרטן מסוים, כמו סרטן הקיבה וסרטן הוושט. בשל הרעילות והסכנה הפוטנציאלית של בריום, אנשים צריכים להקפיד להימנע מצריכה מוגזמת או חשיפה לטווח הארוך לריכוזים גבוהים של בריום. יש לעקוב ולשלוט על ריכוזי הבריום במי שתייה ומזון כדי להגן על בריאות האדם. אם אתה חושד בהרעלה או שיש לך תסמינים קשורים, אנא פנה מייד לטיפול רפואי.

6. בריום בטבע
בריום מינרלים: בריום יכול להתקיים בקרום כדור הארץ בצורה של מינרלים. כמה מינרלים בריום נפוצים כוללים בריט ואיינרית. עפרות אלה מתרחשות לרוב עם מינרלים אחרים, כמו עופרת, אבץ וכסף.
מומס במי תהום ובסלעים: בריום יכול להתקיים במי תהום ובסלעים במצב מומס. מי תהום מכילים כמויות עקבות של בריום מומס, וריכוזו תלוי בתנאים הגיאולוגיים ובתכונות הכימיות של גוף המים. מלחי בריום: בריום יכול ליצור מלחים שונים, כמו בריום כלוריד, בריום חנקה ובריום קרבונט. תרכובות אלה יכולות להתקיים בטבע כמינרלים טבעיים.
תוכן באדמה:בריוםיכול להתקיים באדמה בצורות שונות, שחלקן נובעות מפירוק של חלקיקים או סלעים מינרליים טבעיים. תכולת הבריום באדמה בדרך כלל נמוכה, אך יתכנו ריכוזים גבוהים של בריום באזורים ספציפיים מסוימים.
יש לציין כי צורתו ותוכן הבריום עשויים להשתנות בסביבות ובאזורים גיאולוגיים שונים, ולכן יש לקחת בחשבון תנאים גיאוגרפיים וגיאולוגיים ספציפיים בעת הדיון בבריום.

7. כריית בריום וייצור
תהליך הכרייה וההכנה של בריום כולל בדרך כלל את הצעדים הבאים:
1. כריית עפרות בריום: המינרל העיקרי של עפרות הבריום הוא ברייט, המכונה גם בריום סולפט. הוא נמצא בדרך כלל בקרום כדור הארץ ומופץ באופן נרחב בסלעים ובמרבצי מינרלים על כדור הארץ. כרייה כוללת בדרך כלל תהליכים כמו פיצוץ, כרייה, ריסוק ודירוג עפרות להשגת עפרות המכילות בריום גופרתי.
2. הכנת התרכיז: חילוץ בריום מעפרות בריום דורש טיפול תרכיז בעפרות. הכנת התרכזות כוללת בדרך כלל את בחירת היד והנפקה שלבי להסרת זיהומים ולקבל עפרות המכילות יותר מ- 96% בריום סולפט.
3. הכנת בריום סולפט: התרכיז נתון לצעדים כמו הסרת ברזל וסיליקון כדי להשיג סוף סוף בריום סולפט (BASO4).
4. הכנת בריום גופרתי: על מנת להכין בריום מהבריום סולפט, צריך להמיר בריום סולפט לבריום גופרתי, המכונה גם אפר שחור. אבקת עפרות בריום סולפט בגודל חלקיקים של פחות מ 20 רשת מעורבבת בדרך כלל עם אבקת קולה פחם או נפט ביחס משקל של 4: 1. התערובת קלויה ב 1100 ℃ בכבשן הדהוד, והבריום גופרתי מצטמצם לבריום גופרתי.
5. המסת בריום גופרתי: ניתן להשיג את תמיסת הבריום גופרתי של בריום סולפט על ידי שטיפת מים חמים.
6. הכנת תחמוצת הבריום: על מנת להמיר בריום גופרתי לתחמוצת הבריום, בדרך כלל מתווספים נתרן קרבונט או פחמן דו חמצני לתמיסת הבריום גופרתי. לאחר ערבוב בריום קרבונט ואבקת פחמן, הסתיידות מעל 800 ℃ יכולה לייצר תחמוצת בריום.
7. על מנת להימנע מייצור של בריום מי חמצן, יש להתקרר או להרוות את המוצר המעורר את המוצר המעורר בהגנה על גז אינרטי.

האמור לעיל הוא תהליך הכרייה וההכנה הכללי של אלמנט הבריום. תהליכים אלה עשויים להשתנות בהתאם לתהליך ובציוד התעשייתי, אך העקרונות הכוללים נשארים זהים. בריום היא מתכת תעשייתית חשובה המשמשת במגוון יישומים, כולל התעשייה הכימית, הרפואה, האלקטרוניקה ותחומים אחרים.

8. שיטות גילוי נפוצות לאלמנט בריום
בריוםהוא מרכיב נפוץ המשמש בדרך כלל ביישומים תעשייתיים ומדעיים שונים. בכימיה אנליטית, שיטות לגילוי בריום כוללות בדרך כלל ניתוח איכותי וניתוח כמותי. להלן מבוא מפורט לשיטות הגילוי הנפוצות עבור אלמנט בריום:

1. ספקטרומטריית ספיגת אטומית להבה (FAAS): זוהי שיטת ניתוח כמותית נפוצה המתאימה לדגימות עם ריכוזים גבוהים יותר. תמיסת הדגימה מרוססת ללהבה, ואטומי הבריום סופגים אור באורך גל ספציפי. עוצמת האור הספוגה נמדדת והיא פרופורציונלית לריכוז הבריום.
2. ספקטרומטריית פליטת אטומית להבה (FAES): שיטה זו מגלה את בריום על ידי ריסוס תמיסת הדגימה ללהבה, מרגש את אטומי הבריום כדי לפלוט אור באורך גל ספציפי. בהשוואה ל- FAAs, FAEs משמש בדרך כלל לאיתור ריכוזי בריום נמוכים יותר.
3. ספקטרומטריית הקרינה האטומית (AAS): שיטה זו דומה ל- FAAs, אך משתמשת בספקטרומטר פלואורסצנטי כדי לאתר את נוכחות הבריום. ניתן להשתמש בו למדידת כמויות עקבות של בריום.
4. כרומטוגרפיה של יונים: שיטה זו מתאימה לניתוח הבריום בדגימות מים. יוני הבריום מופרדים ומתגלים על ידי כרומטוגרפיה של יונים. ניתן להשתמש בו למדידת ריכוז הבריום בדגימות מים.
5. ספקטרומטריית פלואורסצנט רנטגן (XRF): זוהי שיטה אנליטית לא הרסנית המתאימה לגילוי בריום בדגימות מוצקות. לאחר שהדגימה מתרגשת מצילומי רנטגן, אטומי הבריום פולטים פלואורסצנציה ספציפית, ותכולת הבריום נקבעת על ידי מדידת עוצמת הקרינה.
6. ספקטרומטריה המונית: ניתן להשתמש בספקטרומטריה המונית כדי לקבוע את ההרכב האיזוטופי של הבריום ולקבוע את תוכן הבריום. שיטה זו משמשת בדרך כלל לניתוח רגישות גבוהה ויכולה לאתר ריכוזים נמוכים מאוד של בריום. למעלה יש כמה שיטות נפוצות לגילוי בריום. השיטה הספציפית לבחור תלויה באופי המדגם, בטווח הריכוז של הבריום ובמטרת הניתוח. אם אתה זקוק למידע נוסף או שיש לך שאלות אחרות, אנא אל תהסס ליידע אותי. שיטות אלה משמשות בשימוש נרחב ביישומים במעבדה ותעשייה כדי למדוד ולגלות באופן מדויק ואמינות את נוכחותו וריכוז בריום. השיטה הספציפית לשימוש תלויה בסוג המדגם שצריך למדוד, בטווח תוכן הבריום ובמטרה הספציפית של הניתוח.