Сульфат бария, характеристика, свойства и получение, химические реакции

При обращении пациента с жалобами на боли в брюшной полости или нарушения функционирования желудочно-кишечного тракта врач может назначить рентгенографию. Учитывая особенности строения органов брюшной полости, данный метод нельзя назвать самым информативным. Для получения четкого изображения вводится специальное контрастное вещество.

В качестве контрастного вещества, которым заполняют все полости, применяется сернокислый барий. Этот порошок плохо растворяется в воде и является устойчивым к воздействию кислот и щелочей, при этом обладает способностью отражать рентгеновские лучи. Поскольку барий не всасывается через стенки кишечника, возможность его попадания в кровь возникает исключительно в случае наличия открытых язв и других повреждений целостности стенок. Из организма вещество выводится с калом.

Краткая характеристика сульфата бария:

Сульфат бария – неорганическое вещество белого цвета.

Химическая формула сульфата бария BaSO4.

Сульфат бария – неорганическое химическое соединение, соль серной кислоты и бария.

Сульфат бария существует в двух модификациях (α, β и γ). α-модификация сульфата бария имеет ромбическую сингонию. β-модификация сульфата бария имеет кубическую сингонию. α-модификация переходит в β-модификацию при температуре 1150 Со.

Практически не растворяется в воде.

Устойчив при высокой температуре.

Сульфат бария не ядовит, пожаро- и взрывобезопасен.

Сульфат бария распространён в природе в виде минерала барита (тяжелого шпата).

Показания для проведения рентгенографии

Рентгенография брюшной полости с барием позволяет детально изучить состояние желудка, кишечника, в частности увидеть отделы тонкого и толстого кишечника, аппендикс, желчный пузырь. В подавляющем большинстве случаев рентген используется в диагностических целях или для контроля эффективности терапии.

Явления и симптомы, при которых пациенту показано проведение рентгенографии брюшной полости с контрастным веществом следующие:

• хроническая диарея или постоянные запоры;
• присутствие крови в каловых массах;
• подозрение на внутреннее кровотечение;
• резкая потеря веса;
• патологическое изменение цвета и консистенции кала;
• хронические или острые боли в брюшной полости и пояснице;
• подозрение на внутреннее повреждение органов;
• травмы живота;
• забрюшинный абсцесс;
• кишечная непроходимость.

В большинстве случаев рентгенографии с использованием контрастного вещества предшествует обычный обзорный рентген. Делается это с той целью, чтобы убедиться в отсутствии внутренних повреждений, через которые в кровь может проникнуть барий.

Физические свойства сульфата бария:

* Примечание:

— нет данных.

Пример решения задачи

В четырех пробирках находятся растворы различных веществ. В каждую добавили раствор хлорида бария. Во всех пробирках выпал осадок. После добавления соляной кислоты в двух пробирках №1 и №2 началось выделение газов, причем в пробирке №1 у газа был резкий запах горелой серы, а в №2 был лишен запаха. В пробирке №3 осадок растворился, а в №4 остался без изменений. Какие вещества содержались в пробирках, если известно, что опущенная в растворы проволока окрашивала пламя в фиолетовый цвет? Напишите уравнения реакций.

Решение

В фиолетовый цвет окрашивают пламя соли калия.

В пробирке №1 находился сульфит калия: BaCl2 + K2SO3 = 2KCl + BaSO3↓; С соляной кислотой сульфит бария взаимодействует с выделением диоксида серы (сернистого газа):

BaSO3 + 2HCl = BaCl2 + Н2О+ SO2↑.

В пробирке №2 находился карбонат калия:

BaCl2 + K2CO3 = 2KCl + BaCO3↓.

С соляной кислотой карбонат бария взаимодействует с выделением диоксида углерода (углекислого газа):

BaCO3 + 2HCl = BaCl2 + Н2О+ CO2↑.

В пробирке №3 находился фосфат калия:

3BaCl2 + 2K3PO4 = 6KCl + Ba3(PO4)↓.

В соляной кислоте фосфат бария медленно растворяется:

Ba3(PO4)2↓+ 6HCl = BaCl2 + 2Н3PO4.

Получение сульфата бария:

В промышленности сульфат бария получают из природного минерала барита (тяжелого шпата).

В лаборатории сульфат бария получают в результате следующих химических реакций:

1. 1. взаимодействия хлорида бария и сульфата натрия:

BaCl2 + Na2SO4 → BaSO4 + 2NaCl.

1. 2. взаимодействия хлорида бария и сульфата магния:

BaCl2 + MgSO4 → BaSO4 + MgCl2.

1. 3. взаимодействия хлорида бария и сульфата меди:

CuSO4 + BaCl2 → BaSO4 + CuCl2.

1. 4. взаимодействия хлорида бария и сульфата калия:

BaCl2 + K2SO4 → BaSO4 + 2KCl.

1. 5. взаимодействия сульфата цинка и сульфида бария:

ZnSO4 + BaS → BaSO4 + ZnS.

1. 6. взаимодействия сульфата натрия и гидроксида бария:

Na2SO4 + Ba(OH)2 → BaSO4 + 2NaOH.

1. 7. взаимодействия сульфата натрия и хлорида бария:

Na2SO4 + BaCl2 = BaSO4 + 2NaCl.

1. 8. взаимодействия сульфата натрия и нитрата бария:

Na2SO4 + Ba(NO3)2 → 2NaNO3 + BaSO4.

1. 9. взаимодействия гидроксида бария и оксида серы:

Ba(OH)2 + SO3 → BaSO4 + H2O.

Применение

• Хлорид бария применяют в произодстве пигментов (напр., баритового желтого ВаСrО4, бариевых белил ВаSО4 и касселевой зелени ВаМnО4).
• Его используют в качестве добавки в электролиты при получении Mg.
• Применяют для закалки быстрорежущей стали (в виде расплавов смеси ВаС12 с хлоридами щелочных и щелочноземельных металлов).
• В кожевенной промышленности для утяжеления и осветления кожи.
• В бумажной промышленности для утяжеления бумаги для печати купюр.
• В медицине его применяют как контраст при рентгене.

Химические свойства сульфата бария. Химические реакции сульфата бария:

Химические свойства сульфата бария аналогичны свойствам сульфатов других металлов. Однако, сульфат бария не реагирует с кислотами и с щелочами. Поэтому для него характерны следующие химические реакции:

1. реакция взаимодействия сульфата бария и углерода:

BaSO4 + 4C → BaS + 4CO (t = 1100-1200 °C),

BaSO4 + 3C → BaS + CO2 + 2CO (t°).

В результате реакции образуются в первом случае – сульфид бария и оксид углерода (II), во втором – сульфид бария, оксид углерода (IV) и оксид углерода (II).

2. реакция взаимодействия сульфата бария и водорода:

BaSO4 + 4H2 → BaS + 4H2O (t = 900-1000 °C).

В результате реакции образуются сульфид бария и вода.

3. реакция взаимодействия сульфата бария и гидроксида натрия:

2BaSO4 + 2NaOH ⇄ (BaOH)2SO4 + Na2SO4 (t = 20-40 °C).

В результате реакции образуются гидроксосульфат бария и сульфат натрия. В ходе реакции используется концентрированный холодный раствор гидроксида натрия. Реакция носит обратимый характер.

4. реакция термического разложения сульфата бария:

2BaSO4 → 2BaO + 2SO2 + O2 (t > 1600 °C).

В результате реакции образуются оксид бария, оксид серы (IV) и кислород.

Подготовка к исследованию

От точности соблюдения всех правил подготовки к рентгенографии с применением контрастного вещества зависит информативность полученного результата. При плановом проведении процедуры пациенту показана специальная диета с ограничением продуктов, вызывающих повышенное газообразование – за 3 суток до исследования. Дополнительно врач назначает препараты со слабительным эффектом и расписывает схему их приема. За двое суток до рентгена с барием стоит исключить из рациона алкогольные напитки, кофе и чай, желательно полностью отказаться от курения. В последние сутки перед диагностикой нельзя употреблять твердую пищу – допускается пить бульоны, травяные чаи, негазированную воду.

В период подготовки не рекомендуется прием лекарственных препаратов. Если полный отказ от медикаментов невозможен, стоит каждую дозу лекарства обильно запивать водой.

Непосредственно перед процедурой пациенту нужно переодеться в подходящую одежду – свою или больничную. Также стоит снять все металлические предметы, включая съемные протезы.

Что представляет собой

Барий – это химический элемент, занимающий ячейку 56 таблицы Менделеева:

• Изначально это мягкое, пластичное с вязкой структурой вещество серебристого цвета.
• Относится к щелочноземельным металлам.
• Подобно другим элементам этого сегмента, наделен повышенной химической активностью.
• По составу – конгломерат семи стабильных изотопов. Две трети (72%) приходится на Ba138. Синтезированы радиоактивные изотопы.

Самый востребованный из искусственных изотопов – Ba140. Этот продукт урано-торие-плутониевого распада служит маркером радиоактивности.

Международное обозначение – Ba (Barium).

Предупреждение

Воздействие вещества на человека бывает опасным.

Барий, его растворимые соли токсичны:

• Отравление наступает при превышении безопасной концентрации.
• Особо опасны растворимые соли. Попадая в ЖКТ, они «высвобождаются». Затем провоцируют паралич сердца и смерть за несколько часов.
• Тяжелое отравление (попадание в организм 0,19-0,49 г растворимых солей металла) влечет смерть в течение 24 часов. 0,79-0,89 г вызывают мгновенную смерть.
• Среди симптомов интоксикации барием – расстройство речи, зрения, походки из-за паралича мышц. Плюс головокружение, одышка, шум в ушах.

На коже, слизистых оболочках металл оставляет химический ожог.

По стандартам РФ, барий относится ко 2-му классу опасности. Кубический дециметр воды (объем 10х10х10 см) не может содержать более 0,7 мг вещества.

Где используется

Утилитарные характеристики металла (пластичность, ковкость, вязкость) обеспечили востребованность промышленниками и учеными. Чаще это соединения, сплавы, чем чистый металл. Область использования – от атомной станции до салюта.

Атом, химия

Материал востребован серьезными отраслями:

• Источники тока (химические). Фторид – компонент электролита во фторионных, оксид – в медных, сульфат – в свинцово-кислотных аккумуляторах.
• Сверхпроводники. Смесь оксидов бария, меди, редкоземельных элементов – ингредиент при производстве керамики-сверхпроводника.
• Атомная промышленность. Оксид добавляют к стеклу-облицовке урановых стержней.

Это компонент «щита» рентгеновских и ядерных установок. Так используется свойство металла стягивать на себя рентген- и гамма-лучи.

Другие отрасли промышленности

Применение нашлось металлу и сплавам (особенно с алюминием) в гражданском сегменте:

• «Впитыватель» газа в высоковакуумной электронике.
• Добавка (с цирконием) в жидкие теплоносители для повышения порога коррозийности (трубопроводы, металлургическое оборудование).
• В металлургии это раскислитель, очиститель меди, свинца от примесей.
• Фторид – основа линз, призм, другой продукции оптического назначения.
• Бариево-никелевый сплав – материал электродов свечей зажигания двигателей.

Барий в пробирке
Нарасхват идут соединения элемента:

• Пероксид. Исходник отбеливателя волокон шелкопряда, хлопка, шерсти. Дезинфектор.
• Сульфид. Истребитель волосяного покрова со шкур животных.
• Перхлорат. Топ-осушитель.
• Хромат, манганат. Желтый и зеленый пигменты в лако-красочном производстве.

Нитрат, хлорат создают зеленые огни салюта, других пиротехнических зрелищ.

Непромышленный сегмент

Карбонатом изничтожают грызунов.

Медициной востребован сульфат. Он нетоксичен, используется как контрастный материал при исследовании ЖКТ.

История открытия.

Также по теме:
БАРИТ

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».

Аналоги

Заменители сульфата бария – Бар-Випс и Адсобар.

Бар-Випс

Производитель – Випс-Мед, Россия

Цена – от 110 рублей

Описание – порошок из которого готовится суспензия, применяют при рентгенологическом исследовании пищеварительных органов. При этом используется обычная диагностика или двойное контрастирование

Плюсы – препарат отличается малой токсичностью, порошок не абсорбируется в общий кровоток, суспензия имеет хорошие рентгенонтрастные характеристиками

Минусы – нельзя использовать в детском возрасте, после применения часто развиваются аллергические реакции и возникает дискомфорт в эпигастральной зоне.

Адсобар

Производитель – Фармзащита НПЦ ФМБА/Мосхимфармпрепараты, Россия

Цена – от 100 рублей

Описание – порошок применяется при рентгеноскопии пищеварительных органов, включая методику двойного контрастирования

Плюсы – делает диагностическое исследование более информативным, отличается низкой токсичностью, не проникает в системный кровоток

Минусы – после применения суспензии возникает аллергия и неприятные симптомы со стороны ЖКТ, есть противопоказания, может влиять на всасывание других препаратов.