硝酸钡
硝酸(英文名:钡 nitrate),又名钡硝石,是钡的无机化合物,由钡元素、氧和氮组成。常温下是一种无色结晶或白色结晶固体粉末,并且化学稳定性良好。其化学式为,相对分子质量为261.34,密度为3.24 g/cm3。硝酸钡不燃,但具有助燃性,会加速可燃物的燃烧,易吸潮,能溶于水、硫酸等,微溶于乙醇和丙酮,不溶于硝酸,熔点为592 °C,温度高于熔点时易分解。硝酸钡具有强氧化性和毒性。其制备方法主要有硝酸法、硝酸盐法以及复分解反应法等,在工业上主要采用硝酸法生产硝酸钡。在化学工业中主要用于制造钡盐、氧化钡等试剂,在制造业中可用于生产光学玻璃和陶瓷釉、绿色烟火及信号弹、曳光弹、炸药等,也可用于电子产品、防腐和医药。
理化性质
物理性质
硝酸钡(钡 nitrate)又名钡硝石,是一种无机化合物,化学式为,相对分子质量为261.34,常温下呈无色结晶或白色结晶粉末状态,密度为3.24 g/cm3,折光率为1.572,熔点为592 °C,易吸潮,能溶于水、浓硫酸等,微溶于乙醇和丙酮,不溶于硝酸。
化学性质
硝酸钡具有强氧化性,并且有毒,与硫、磷以及有机化合物接触、摩擦或者撞击时容易引发燃烧和爆炸,燃烧时火焰呈现绿色。常温下硝酸钡化学稳定性良好,当温度高于硝酸钡熔点592 °C时容易发生分解,分解时呈吸热反应,先产生氧气(O2)和亚硝酸钡【Ba(NO2)】,然后再分解生成氧化钡(BaO)、氧气(O2)和氮气(N2)。
硝酸钡受热分解反应方程式:
硝酸钡能与活泼金属反应:
硝酸钡与氯酸钾混合,容易生成敏感性较强的氯酸钡,配合制成烟火药时,有可能产生自燃自爆。
硝酸钡已知的水合物有五种,分别为二水磷酸钠硝酸钡Ba(NO3)2·2H2O、四水硝酸钡Ba(NO3)2·4H2O、五水硝酸钡Ba(NO3)2·5H2O、六水硫酸镍硝酸钡Ba(NO3)2·6H2O和八水硝酸钡Ba(NO3)2·8H2O。
制备方法
硝酸法
硝酸法是工业上生产硝酸钡的主要方法,是采用硝酸与碳酸钡(或硫化钡、氧化钡、氢氧化钡(八水))反应制取硝酸钡。采用该方法制取硝酸钡时应当采用能耐硝酸以及一氧化氮(NO)的特殊材料制成的设备,然后用稀硝酸(30~35%HNO3)来分解用水浸取碳酸钡(或硫化钡、氧化钡、氢氧化钡)熔体后所得的溶液。其工艺流程为先把碳酸钡粉加入到反应器中,再加适量的水搅拌形成悬浮液,然后慢慢加入稀硝酸进行复分解反应,即可得到硝酸钡成品。
若采用硝酸与硫化钡反应来制取硝酸钡,强氧化性的浓硝酸会被硫化氢(H2S)还原而失大量的一氧化氮(NO),同时也会析出硫(S),由于很难将它从溶液中分离掉,因此会污染所得的产品。
硝酸盐法
采用硝酸盐与可溶性钡盐反应制得硝酸钡。
复分解法
采用碳酸钡与硝酸钙进行复分解反应制得硝酸钡,因为碳酸钙与碳酸钡相比,碳酸钙的溶解度更小,因此该反应可以发生。
应用领域
化学工业领域
可用作氧化剂、分析试剂等,用于生产钡盐、氧化钡、过氧化钡等,还可应用于化学照相的闪光灯。
制造业领域
硝酸钡是一种重要的成分,可用于制造光学玻璃和陶瓷釉、绿色烟火及信号弹、信号灯、曳光弹、炸药、示踪子弹、引信和雷管等。
其他领域
在食品工业领域可用于防腐,医药方面可用于合成相关医药药物,还可用于电子产品以及霓虹灯灯饰制造原料。
安全事宜
健康危害
硝酸钡具有毒性,吸入或接触眼睛、皮肤会引起刺激,误服后会表现出恶心、呕吐、腹痛、腹泻、脉缓头痛、眩晕等症状。严重中毒会出现进行性肌麻弈、心律紊乱、血压降低、血钾明显降低等症状。可导致人体死于心律紊乱和呼吸肌麻痹,也能损害肾脏。若大量吸入硝酸钡粉尘,亦可引起中毒,但消化道反应较轻。长期接触可引起口腔炎、鼻炎、结膜炎、腹泻、心动过速、脱发等症状。
危险特性
硝酸钡是一种强氧化剂,具有助燃,高毒的特点,遇到可燃物着火时可以助长火势,加剧可燃物的燃烧,如果大量窜天猴或可燃物被细微分割,可能导致爆炸。在长期受热或受火的情况下会分解并发生燃烧爆炸,燃烧或爆炸时会产生有毒的氮氧化物气体。与还原剂、有机化合物、易燃物(如硫、磷或金属粉末等)混合可形成爆炸性混合物。
救治处理
皮肤接触:脱去被污染的衣着,用肥皂水和清水冲洗皮肤。当皮肤被造成灼伤时,用清水冲洗后,再用油膏涂抹,并用纱布包扎。
眼睛接触:提起眼睑,用流动清水或生理盐水冲洗。
吸入:立刻转移至空气新鲜处,并保持休息。如果出现呼吸困难,立即进行输氧救治。如果出现呼吸停止,立即进行人工呼吸。
食入:饮用温水,进行催吐救治,然后用质量分数为 2%~5%的硫酸钠溶液洗胃,导泻,并立即就医。
泄漏应急处理
隔离泄漏污染区并清理所有火源,疏散并限制未穿戴防护设备的人,在泄漏区域内清理完毕。
应急处理人员应佩戴相应的防尘面具,穿防毒服。不可接触泄漏物,以最快捷和安全的方式收集泄漏物并存放在密封容器中。不能使泄漏物与有机化合物、还原剂、易燃物等接触。
清理完成后需要对泄漏区域进行通风,并将这些泄漏物作为危险废物集中回收并运至废物处理场所处置。
如果有泄漏物或受污染的液体流入下水道或者河流,需要立即通知下游紧急处理。
若为小量泄漏,可将泄漏出的物扫入密封的容器中或扫起置于袋中,然后转移至安全场所。在清扫之前可先将其润湿以防止灰尘,清理完毕后再用大量的清水冲洗,防止泄漏物质进入环境中。
废弃物处理
大量硝酸钡废弃物,应该遵循相关的环保规定,以免对环境造成影响。不能乱倒乱扔,更不能进行随意焚烧,处理人员应当配用专门的防护设备,以避免对自身造成危害,最后再将废弃物放入单独贴有标签的容器中,以便回收。
少量硝酸钡废弃物,处理人员可佩戴丁橡胶手套、实验室外套、口罩和护目镜,以避免吸入灰尘,然后将硝酸钡溶解在水中,再加入10%的硫酸钠溶液进行处理。待溶液静置 1 周后,通过添加几滴10%的硫酸钠溶液来测试沉淀是否完全。若没有,需加入更多的硫酸钠溶液,直到没有进一步沉淀,接着倒出上清液或过滤固体,此时固体可视为普通垃圾,液体可直接清洗并倒入排水管中。
灭火方法
小火:用水灭火,不要使用干粉灭火器或泡沫灭火器。大火:从远处用水淹没火区,如果货物受热,切勿移动货物或车辆。如果可以安全地做到这一点,将未损坏的容器移离火灾周围的区域。涉及汽车或者拖车负载的火灾:从最大距离扑救火灾,或使用无人值守的主流设备或监控喷嘴。用大量的水冷却储存容器,直到火熄灭。对于大规模火灾,使用无人值守的主流设备或监控喷嘴灭火;如果达不到灭火的效果,撤离区域,让火燃烧直至自然熄灭。
在进行灭火操作时,消防人员应佩戴防毒面具,穿全身消防服,并在上风向灭火。然后采用雾状水、松软土等灭火,切勿将水流直接射至熔融物,以免引起严重的流淌火灾或剧烈的沸溅。
贮存与运输
硝酸钡应防潮、密封保存,并且包装外需贴有明显的“氧化剂”标志。然后贮存于阴凉通风、干燥的库房,并保持环境清洁卫生,避免硝酸钡的蒸气浓度过高,库房温度不超过 30 °C,相对湿度在 80%以下,不能存放在木质地板上,并且需要与可燃物质、还原剂、粉末金属以及食品和饲料分开存放,储存地还需远离排水管道或下水道以及河流湖泊等。
搬运和取用时应该佩戴防护手套、口罩和护目镜等防护装备,以避免硝酸钡直接接触皮肤和眼睛,并且轻拿轻放,不可与有机化合物、硝基化合物、易燃物、还原剂、酸类等物质共贮混运。
参考资料
Barium nitrate.PubChem.2023-03-19
Barium nitrate dihydrate.PubChem.2023-03-22
Barium nitrate tetrahydrate.PubChem.2023-03-22
Barium nitrate pentahydrate.PubChem.2023-03-22
Barium nitrate hexahydrate.PubChem.2023-03-22
Barium(2+); dinitrate; octahydrate.PubChem.2023-03-22