X
تبلیغات
من........ - چرا برخي فلزها را فلزهاي قليايي خاكي ناميده اند؟

من........

چرا برخي فلزها را فلزهاي قليايي خاكي ناميده اند؟

واژه خاكي از نظر تاريخي براي بيان اين مطلب بوده است كه بسياري از تركيبهاي اين عنصرها در آب انحلال پذيرند. چند مورد از كاربردهاي و ويژگي هاي منيزيم از اين قرار است:

منيزيم به طور گسترده به صورت كربنات و دولوميت و همچنين به صورت سيليكات در كانيهايي چون ازبست (يعني پنبه سوز) در آب دريا وجود دارد.

منيزيم از آب دريا بدست ميايد. يون منيزيم به ميزان31/. درصد در آب دريا

وجود دارد. اين يون را ابتدا توسط آب آهك بصورت منيزيم هيدروكسيد رسوب

مي دهندوبعد آن را در هيدروكلريك اسيد حل مي كنند. از تغليظ محلول اخيرنمك

منيزيم متبلور مي شود. از الكتروليز مذاب اين دولوميت كلسينه شده با آلياژ آهن

-سيليسيم در دماي 1150 مي باشد. منيزيم با آب سرد واكنش نمي دهدولي بااب

گرم واكنش مي دهد . آلياژچرخ هاي اتومبيل هاي مسابقات اتومبيل راني تركيبي

است از آلياژفلزهاي منيزيم و آلومينيم و علت آن هم سبك بودن و محكم بودن و

مقاوم بودن اين آلياژ است. اگر سطح فلز منيزيم درمجاورت هوا قرار گيرداين

فلز با اكسيژن وارد واكنش شده و منيزيم اكسيدتشكيل مي شود . فلز منيزيم ازجمله

فلز هاي سبك ومقاوم است و به اين دليل از آلياژهاي آن با آلومينيم در ساخت بدنه

هواپيماها و موشك ها استفاده مي شود.منيزيم در مجاورت شعله با نور خيره كننده

اي مي سوزد و به همين دليل در تهييه ي فشفشه ها و مواد آتش بازي كاربرد دارد

و همچنين از گرد يا نوار آن در عكاسي به عنوان منبع نور شديداستفاده مي شود.

امّا فلزّات قلیایی خاکی چه خصوصیاتی دارند؟

این گروه شامل: بریلیم(Be),منیزیم(Mg),کلسیم(Ca),استرانسیم(Sr),باریم(Ba),رادیم(Ra)می باشد.آرایش الکترونی تمام عناصر این گروه به nsختم میشود.در این گروه فلزّاتی قرار دارند که نسبت به گروه اوّل سخت تر وچگال تر و نقطه ذوب بالاتری دارند امّا واکنش پذیری کمتری دارند.

حال می خواهم در موردخواص  یکی از این عناصر به نام باریم به تفصیل توضیح دهم.

باریم

 

مشخصات فيزيکی و مکانيکی باريم

اكسيد باريم، Baryta‌ نام دارد و به صورت اوليه در كاني باريت BaSO4 يافت مي شود اما هرگز به شكل خالص ديده نمي شود، زيرا باريم در هوا بسيار واكنش پذير مي باشد.
باريت (Barite & Baryte) يا سولفات باريم طبيعي BaSO4 از واژه يوناني) (Barus & Barys به معني سنگين يا چگال گرفته شده است(به اين کاني Heavy spar و گاهي Tiff نيز مي گويند). باريم چهاردهمين عنصر فراوان در پوسته زمين است که در حدود 050/0% پوسته زمين و 425 گرم در تن سنگ هاي رسوبي پوسته را مي سازد.
باريم فلزي است قليايي(آلكالن)خاكي به رنگ سفيد- نقره اي با نماد Ba، عدد اتمي 56، وزن اتمي 327/137، وزن مخصوص 59/3 گرم بر سانتي متر مکعب، سختي 25/1 در مقياس موس، نرم، سنگين، نقطه جوش 1898 درجه سانتي گراد و نقطه ذوب بالا 729 درجه سانتي گراد.
باريم در گروه 2(II) جدول تناوبي به عنوان فلز قليايي(آلكالن)خاكي Alkali Earth Metals بوده و در دوره 6 قرار دارد.
باريت عموما"حاوي ناخالصيهايي است كه باعث كاهش وزن مخصوص آن مي گردد. علاوه برآن وجود ادخلها درباريت طبيعي نيز مي تواند وزن مخصوص آن را به نحو چشمگيري كاهش دهد.
سختي باريت بين 3 تا 5/3 است. از لحاظ اقتصادي با توجه به ميزان سهولت در آسيب پذيري باريت، اصطلاحات " سخت " و " نرم " به آن نسبت داده مي شود.
رنگ خاكه آن اكثرا"سفيد مي باشد و گاهي در اثر مالش يا خراشيده شدن، بودار مي شود كه برخي اين بو را مربوط به حضور مواد كربناته مي دانند.
اگر باريت كاملا"خالص باشد به صورت بي رنگ و شفاف است، ولي باريت خالص بندرت يافت مي شود ودر اغلب موارد، وجود ادخل ها و ناخالصي ها در باريت باعث ايجاد رنگهاي متنوع درآن مي شود. به عنوان مثال در اثر وجود ادخلهاي گاز يا مايع به رنگ سفيد، حضور ادخلهاي آهن به رنگ قرمز و وجود ادخلها هيدروكسيد آهن باعث ايجاد رنگ زرد يا قهوه اي در اين كاني مي شود، علاوه برآن وجود مواد آلي ( مواد هيدروكربن يا بيتومينه ) آنرا به رنگ تيره يا سياه در مي آورد.
در صورت وجود ادخال يا ناخالصي اين كاني در مقابل نور كدر بوده و درصورت داشتن رنگ سفيد با مرمر سفيد و خاكي شباهت پيدا مي كند.
جلاي اين كاني شيشه اي تا چرب و گاهي مرواريدي است. اين كاني داراي سه سيستم رخ (كليواژ ) مي باشد كه كاملترين آنها به موازات {001} است. باريت در بيشتر موارد شكننده و داراي سطح شكست ناصاف است.
اين كاني اغلب همراه با كانيهاي كالكوپيريت، كلسيت، پيريت، كوارتز، وانادينيت، سروسيت و فلوئورين يافت مي شود. Atomic Number: 56
Group: 2
Period: 6
Series: Alkali Earth Metals
Barium's Name in Other Languages
•Latin: Baryum
•Czech: Baryum
•Croatian: Barij
•French: Baryum
•German: Barium - s
•Italian: Bario
•Norwegian: Barium
•Portuguese: Bário
•Russian:
•Spanish: Bario
•Swedish: Barium
Atomic Structure of Barium
•Atomic Radius: 2.78Å
•Atomic Volume: 39.24cm3/mol
•Covalent Radius: 1.98Å
•Cross Section: 1.2barns ±0.1
•Crystal Structure: Cubic body centered


•Electron Configuration:
1s2 2s2p6 3s2p6d10 4s2p6d10 5s2p6 6s2
•Electrons per Energy Level: 2,8,18,18,8,2

 

مشخصات شیمیایی باريم

کاني باريت از دسته سولفاتها جزء گروه عناصر قليايي خاكي و داراي فرمول شيميايي BaSO4 بوده و منبع اصلي تهيه عنصر باريم محسوب مي شود. باريم داراي عدد اتمي56،عدد جرمي 34/137، الكترونگاتيويته 85/0، شعاع يوني 36/1 آنگستروم و پتانسيل يوني 5/1 مي باشد. فراواني اين عنصر به صورت تركيب قابل حل BaSO4 در آب دريا 20 ميكروگرم در ليتر است.
ميانگين عنصر باريم در پوسته 425 گرم درتن يا قسمت در ميليون(ppm ) است ( يعني 0425/0% ). ميانگين آن در گرانيت ppm 1220 ودر دياباز ppm 160 مي باشد. در فلدسپات3 %، در پلاژيو كلازها3/7 %، در مسكوويت 9/9 % و در بيوتيت 8-6 % BaO مي توان وجود داشته باشد.
7/65 درصد BaO و 3/34 درصد SO3 در ساختمان باريت خالص وجود دارد. حلاليت اين كاني در آب و اسيد، در درجه حرارتهاي عادي، بسيار كم است، بنابراين مي توان ازآن به عنوان ماده شيميايي خنثي استفاده كرد. از هرگرم باريت در درجه حرارت عادي در حدود 2 ميلي گرم در هرليتر آب حل مي شود. با افزايش حرارت به ميزان حلاليت باريت زيادتر شده، به طوري كه از هر گرم باريت در درجه حرارت 500 تا 1000 درجه سانتيگراد بخار آب، 40 ميلي گرم آن در هرليتر آب حل مي شود. حلاليت باريت با حضور كلريد در آب افزايش مي يابد ( هسلي و مورگ 1951 ). در اثر شيميايي باريت، ويتريت (BaCO3 ) كه كربنات باريم طبيعي است، حاصل مي شود. اين كاني به سختي گداخته مي گردد وساختمان بلورين آن در اثر گرما ( شعله فوتك ) شكسته مي شود. اين كاني داراي خاصيت لومينسانس بوده و حرارت دادن شديد آن سبب تظاهر رنگ سبز متمايل به زرد مي گردد. اگر پودر اين كاني به داخل شعله دميده شود، رنگ سبز متمايل به زرد به شعله مي دهد.
باريم با شعاع يوني 36/1 انگستروم، پتانسيل يوني 5/1، الکترونگاتيوي 85/0، عدد کوردينانسيون 8 بوده و از عناصر ليتوفيل محسوب مي شود.
باريم از نظر شيميايي بسيار شبيه به كلسيم است و فرم خالص آن به رنگ سفيد- نقره مشابه سرب است. اين فلز زماني در معرض هوا قرار مي گيرد، بسيار آسان اكسيد مي شود و با آب و الكل واكنش پذيري بالايي دارد و توسط آب و يا الكل تجزيه مي شود.
بيشتر مواد مركب حاوي عنصر باريم به علت وزن مخصوص بالاي آن‌ ( بالاتر از 2/4 گرم بر سانتي مترمکعب ) که ناشي از وزن اتمي بالاي آن ( 137) مي باشد، كاني شفاف و سنگين ناميده مي شوند.
توزيع 56 الكترون باريم بدين صورت است:
1s2 , 2s2 2p6 , 3s2 3p6 3d10 , 4s2 4p6 4d10 , 5s2 5p6 , 6s2
باريم به صورت يك عنصر كمياب در بسياري از سنگ ها وجود دارد، اين عنصر بيشتر در سنگ هاي آذرين اسيدي يافت مي شود و هنگام واكنش هاي بين آب و سنگ، به محيط آبي وارد مي شود، ولي انحلال آن به تشكيل كاني سولفات باريم يا باريت وابسته است. بنابراين تمركز باريم در آب هاي سطحي و زيرزميني به طور معكوس به تمركز سولفات بستگي دارد.
باريم به سرعت در هوا اكسيد مي شود و دستيابي به اين فلز در شكل خالص آن مشكل بدست مي آيد. باريم به صورت اوليه به صورت كاني باريت (سولفات باريم متبلور) يا ويتريت (BaCo3) Witherite يافت مي شود. باريم از نظر اقتصادي از طريق الكتروليز كلريد باريم مذاب (BaCl2) ايجاد مي شود.
Ba2+ +2e - : Ba Cl - : ½ Cl2(g) + e-
(Cathode)
اكسيداسيون در باريم به آساني اتفاق مي افتد و باريم به ندرت به شكل خالص باقي مي ماند بنابراين باريم بايد در زير نفت سفيد و يا مايعات داراي اكسيژن آزاد مناسب نگهداري شوند.
مهمترين مواد مركب باريم پروكسيد، كلريد، سولفات، كربنات، نيترات و كلرات هستند. زماني كه باريم مي سوزد، نمك هاي باريم به رنگ سبز درخشان در مي آيند.
باريم با منشأ طبيعي مخلوطي از 7 ايزوتوپ پايدار است. 22 ايزوتوپ آن شناسايي شده اند اما اين ايزوتوپهاي با خاصيت راديواكتيو بالا و نيمه عمري از رنج چندين هزارم ثانيه به چندين دقيقه مي باشد. تنها يك مورد استثناء Ba133 با نيمه عمر 51/10 سال مي باشد.
پودر باريت BaSo4 به صورت پودري سنگين با وزن مخصوص 5/4، سختي 5/3- 5/2، سفيد رنگ تا خاكستري با جلاي شيشه اي، كليواژ كامل در جهت {001}، بدون بو و غيرمحلول در آب و حلال هاي آلي است و به علت محلول نبودن در آب خاصيت سمي ندارد حال آن که سولفيد باريم به علت محلول بودن و آزاد شدن يون باريم در آب به شدت سمي است. باريت خالص از 7/65 % SO3 و 3/43 % BaO تشكيل شده است وليكن در طبيعت باريت با ناخالصي هايي همراه است كه اين ناخالصي ها از وزن مخصوص آنها مي كاهند.

 

کانی های مهم باريم

مهمترين كانيهاي باريم دار عبارتند از : باريت BaSO4 و ويتريت BaCO3. ميزان فراواني باريت بيشتر از ويتريت است.

•باريت يا باريتين Barite & Baritine :
باريت يا باريتين با ترکيب شيميايي BaSO4 در سيستم اورتورومبيک و رومبيک بي پيراميدال متبلور مي شود و به صورت بلورهاي تيغه اي و بسيار بزرگ و يا در اشکال منشوري، پرمانند، توده هاي کنکرسيوني، رزصحرايي، ريزدانه و توده اي ديده مي شوند. وزن مخصوص آن 5/4 – 2/4 گرم بر سانتي متر مکعب و سختي آن 5/3 – 3 مي باشد. باريت کاني باطله بسياري از کانسارهاي فلزات پايه را تشکيل مي دهد.
بلورهاي باريت معمولاً شفاف تا نيمه شفاف و کدر بوده و رنگ آنها سفيد تا بي رنگ است که گاهي تمايل به زرد شفاف، خاکستري، آبي کم رنگ، قرمز يا قهوه اي و بندرت قهوه اي تيره است. جلاي اين کاني شيشه اي تا صدفي و گاهي جلاي صمغي و مرواريدي دارد. رنگ خاکه آن سفيد است که بر اثر مالش، گاهي اوقات بودار مي شود.
باريت خالص از 7/65 % اکسيدباريم BaO) ( و 3/34 % اکسيد سولفورو) SO3 ( تشکيل شده و بندرت به صورت خالص در طبيعت يافت مي شود.
باريت داراي خاصيت فسفرسانس و فلوئورسانس بوده و ساختمان بلوري آن بر اثر گرما ( شعله فوتک ) شکسته شده و به سختي گداخته مي شود. حرارت دادن شديد آن، سبب تظاهر رنگ فلوئورسانس نارنجي درخشان تا متمايل به نارنجي ( نشانه وجود هماتيت يا کاني هاي سولفيدي )، قرمز ارغواني ( نشانه وجود عنصر استرانسيم) و سبز متمايل به زرد (نشانه وجود عناصر قليايي ) مي گردد،
بر روي زغال ابتدا پرل Perle مشخصي ايجاد مي نمايد ولي با ادامه حرارت، توده هپاتيتي به صورت گسترده بر روي زغال تشکيل مي شود.

&#-3856; ايزومورفهاي باريت
باريت از نظر شيميايي خنثي بوده و وزن مخصوص آن نسبتاً زياد است و از ديدگاه شکل شناسي مي تواند با کلسيت، سلستين، ويتريت، آراگونيت، آلبيت، ژيپس، فلوئورين و انيدريت تشابه داشته باشد. از کلسيت، ويتريت و ژيپس بواسطه غيرقابل حل بودن در اسيد، از آلبيت ( و بطور اعم از فلدسپارها) بواسطه نرمي، از سلستين و انيدريت بواسطه فلوئورسانس نارنجي پس از گداخته شدن و سبز نمودن رنگ شعله فوتک،از فلوئوريت بواسطه فقدان فلوئورسانس و از آراگونيت بوسيله و مخصوص بالا و رخ شناخته مي شود.
باريت از نظر ساختمان بلورين تنها با ويتريت (کربنات باريم) مشابه است و از نظر کاربرد در صنايع، ويتريت مي تواند جايگزين نسبتاً مناسبي باشد ولي تظاهر اتفاقي آن و تجمع با کانه هاي فلزي بويژه سرب و روي از اقتصادي بودن آن مي کاهد.

•ويتريت (BaCO3)
ويتريت با ترکيب شيميايي BaCO3توسط کاني شناس برجسته انگليسي Withering کشف شده است، در سيستم اورتورومبيک متبلور مي شود. وزن مخصوص آن 35/4 –27/4 گرم بر سانتي متر مکعب،سختي آن 75/3-3، جلاي شيشه اي و گاهي صمغي مي باشد.
ويتريت به رنگ سفيد، متمايل به زرد و خاکستري با رنگ خاکه سفيد و بلورهاي شفاف تا نيمه شفاف مي باشد. اين کاني معمولاً نسبت به باريت کمياب بوده و غالباً رگه هاي گالن را همراهي مي کند و با اسيد سولفوريک تبديل به سولفات باريم مي شود.

•باريتو کلسيت:
مونوکلينيک بوده و در اشکال بلورين و توه اي ديده مي شود. فرمول شيميايي آن (Ba, Ca)CO3، سختي آن 4 و وزن مخصوص آن 66/3-64/3 گرم بر سانتي متر مکعب است. دو رخ، يکي آشکار و ديگري با وضوح کمتر دارد.
سطح شکست باريت وکلسيت نيمه کونکوئيدال و صدفي، جلاي آن شيشه اي با تمايل به حالت صمغي، بلورهاي آن شفاف تا نيمه شفاف و رنگ آن سفيد تا مايل به خاکستري و يا مايل به سبز تا زرد است. رنگ خاکه باريت وکلسيت سفيد بوده و در محلول اسيد کلريدريک رقيق حل مي شود.

•نيتروباريت :
(Ba(NO3)2) فرمول شيميايي سيستم بلوري اين کاني تتراهدرال و داراي تقارن بوده و به آساني القاپذير است. در آب حل مي شود و بي رنگ است.

از ديگر ترکيبات باريم دار مي توان از بنتونيت (Benitoite)، اورانوسيرکيت (Uranocircite)، برومليت (Bromlite)،هيالوفان،سلسيان(Celsian)،کاپلنيت(Cappelenite)،هيالوتکيت، باريليت،ژيلسپايت(Gillespite)،تارامليت(Taramlite)،بروستريت(Browsterite)،ولسايت(Wellsite)، هارموتوم(Harmotume)،ادينگتونيت(Edingtonite)،لئوکسفنيت(Leucosphenite)، ولبورتيت(Volbortite)، گئورسيکسيت (Georceixite) و فرازيت (Ferrazite) نام برد. 

 

مشخصات باريم شناسی

اين كاني از نظر بلور شناسي در سيستم ارتورمبيك و رده دي پيراميدال متبلور مي شود. اين كاني دو محوره مثبت بوده وزاويه بين محورهاي نوري درآن36 تا 5/37 درجه است.
غالباً بلورهاي آن به صورت صفحه اي مسطح در جهت ( 001) ديده مي شود. علاوه بر آن در اشكال منشوري، هم بعد، تيغه اي، توده اي، ستوني، رشته اي، صفحات خميده، دانه اي، نهان بلور، ورقه هاي درشت پرمانند و كروي همچنين به صورت رز صحرايي ديده مي شوند. در اين كاني معمولا" ماكل هاي پلي سنتتيك تشكيل مي شود كه به صورت نوارهايي در روي سطح آن ديده مي شود. وضعيت محورهاي بلوري در آن به صورت زير مي باشد :
3736/1 : 1 : 8152/0 = c: b : a
محورهاي a وc در بلورهاي باريت بسيار شاخص و برجسته است و محورهاي b در تمامي بلورهاي تيغه اي و در گروههاي واگرا مشترك است.
از لحاظ مشخصات ميكروسكوپي، اين كاني داراي بيرفرانژانس نسبتا" ضعيف است به طوري كه 12 % = na – ny كه كمي بالاتر از كوارتز است و به ندرت از رنگهاي نارنجي و زرد درجه اول بالاتر مي رود. در اكثر مواقع رنگ بيرفرنژانس آن لكه لكه به نظر مي آيد. اين كاني داراي ديسپرسيون ضعيف مي باشد. در ديسپرسيون زاويه محورها، مقدار زاويه v2 براي نورهاي مختلف ثابت نيست. در مورد كاني باريت ديسپرسيون زاويه محورها براي نور قرمز (r) كمتر از نور بنفش (v) است ( v>r).

 

مشخصات باريم

اكسيد باريم، Baryta‌ نام دارد و به صورت اوليه در كاني باريت BaSO4 يافت مي شود اما هرگز به شكل خالص ديده نمي شود، زيرا باريم در هوا بسيار واكنش پذير مي باشد.
باريت (Barite & Baryte) يا سولفات باريم طبيعي BaSO4 از واژه يوناني) (Barus & Barys به معني سنگين يا چگال گرفته شده است (به اين کاني Heavy spar و گاهي Tiff نيز مي گويند). باريم چهاردهمين عنصر فراوان در پوسته زمين است که در حدود 050/0% پوسته زمين و 425 گرم در تن سنگ هاي رسوبي پوسته را مي سازد.
باريم فلزي است قليايي(آلكالن)خاكي به رنگ سفيد- نقره اي با نماد Ba، عدد اتمي 56، وزن اتمي 327/137، وزن مخصوص 59/3 گرم بر سانتي متر مکعب، سختي 25/1 در مقياس موس، نرم، سنگين، نقطه جوش 1898 درجه سانتي گراد و نقطه ذوب بالا 729 درجه سانتي گراد.
باريم در گروه 2(II) جدول تناوبي به عنوان فلز قليايي(آلكالن)خاكي Alkali Earth Metals بوده و در دوره 6 قرار دارد.
باريت يكي از سنگين ترين كانيهاي سولفاته است و تنها كاني كه در اين رده، داراي وزن مخصوص بالاتري نسبت به آن مي باشد، انگلزيت (PbSO4) است. فرم بلورين آن اكثرا"به صورت بلورهاي تيغه اي، ورقه ورقه مانند، لايه اي يا رشته اي است. در بيشتر ذخاير تجاري به صورت نودول ها، كنكرسيون هاي تجمعات گل سرخ مانند، ورقه هاي نازك تا لايه اي مشاهده مي شود.

 

تاريخچه باريم

نام باريت از كلمه يوناني باروس به معني سنگين گرفته شده و براي اولين بار در سال۱۷۷۱ توسط هاميلتون Hamilton و به عقيده برخي از مولفين در سال 1774، توسط شيل Carl Scheele‌به كاررفته است. نامهاي محلي ديگر براي اين كاني نظير هوي اسپار، تيف، كوك، باريتس و باريتين به كاررفته است. اكسيد باريم درابتدا به نام barote توسط Guyton de Morveau ناميده شد كه توسط Antoine Lavoisier به baryta‌ تغيير نام داده است كه پس از آن به barium تبديل شد.
باريم در سال 1808 توسط Sir Humphry Davy در انگلستان استخراج شد. اين ماده معدني به دليل وزن مخصوص زياد از سالهاي 1930 در حفاريهاي اكتشافي مورد استفاده قرار گرفته است. وزن مخصوص بالا و خنثي بودن آن از نظر شيميايي موجب بكارگيري گسترده اين كاني به عنوان يك عامل وزني در مايعات يا گلهاي حفاري مي شود. بيشتر مصرف باريت در صنايع حفاري چاههاي عميق نفت وگاز است، به طوري كه تقريبا" 85 % تقاضا براي اين ماده معدني را در برمي گيرد كه بالغ بر 6 ميليون تن در سال است ( راسيكل، 2000 ). گل حفاري در روش دوراني ودر مناطقي كه فشار گاز يا مايع در اعماق زياد است، براي محافظت و جلوگيري از فوران چاه يا ريزش ديواره استفاده مي شود.
خصوصياتي نظير وزن مخصوص زياد، خنثي بودن آن از نظر شيميايي، فراواني ذخاير، سهولت استفاده و ارزاني آن سبب شده تا در اكثر نقاط دنيا و در بسياري از صنايع در ساختن مواد شيميايي باريم دار، پركننده هاي ويژه، سراميك، لاستيك، شيشه هاي شفاف، كاغذ، لوازم آرايش، پلاستيك، لباسهاي عايق، كابل، جوهر سفيد، آلياژها، رنگ،چيني، چاشني فشنگ، گرانول، لنت ترمز، چراغهاي راهنمايي با نور سبز، ليتوپون مورد استفاده قرار گيرد ولي ميزان مصرف آن در اين صنايع كمتر از يك ميليون تن در سال برآورد شده است.
اين كاني در سالهاي قبل به عنوان باطله ساير موادمعدني محسوب مي شد. با آغاز فعاليت حفاري اكتشاف چاههاي نفت در ايران، باريت يك ماده معدني اقتصادي به شمار آمد. در ايران تا سال 1338 هجري شمسي، باريت مورد نياز براي شركتهاي نفتي از خارج تامين مي شد ولي از اين تاريخ به بعد،اولين استخراج و بهره برداري از معادن توسط دو كشور عمده باريت ايران و ماگوبار آغاز گرديدودر سالهاي 56-1355 به اوج توليد خود يعني 220 هزار تن در سال رسيد.
در سال 1340، اولين كارخانه تهيه پودر باريت تاسيس و به مرحله بهره برداري رسيد و دو كارخانه ديگر توليد پودر باريت، در سال 1353 در پرندك ساوه و سلفچگان شروع بكارنمودند. در سال 1353 تعداد 30 معدن باريت فعال بوده كه اكثريت انها در استان مركزي واقع شده اند. ميزان استخراج اين كاني در سال 1353 بالغ بر 80000 تن (ميچالسكي 1974)و در سال 1358 بالغ بر 180000 تن بوده است(مورگان 1980).
عامل مهم تعيين كننده تقاضا براي باريت، ميزان فعاليت صنايع حفاري در جهان است. بنابراين توليد باريت به ميزان تقاضا براي نفت بستگي دارد. ميزان توليد باريت نوسانات وسيعي را طي دو دهه گذشته نشان مي دهد.توليد باريت به حداكثر ميزان،در سال 1981رسيد كه بالغ بر5/8 ميليون تن بود. در اواسط دهه90،به دليل كاهش بازدهي، ميزان توليد باريت به 8/4 ميليون تن رسيد(درسالهاي 1986 و 1987).
از سال 1995 تا 1997 يك افزايش پايدار درتوليد باريت مشاهده مي شود، به طوري كه در سال 1997 به 5/6 ميليون تن مي رسد و پس از آن ميزان توليد كاهش مي يابد. بايد توجه داشت كه اكتشاف حوزه هاي نفتي جديد، اكتشاف مواد معدني در اعماق بيشتر، رعايت مسائل زيست محيطي در صنايع شيميايي مصرف كننده باريت نيز بر رشد توليد اين كانه تاثير دارند.

 

استرانسیم ( Strontium ) :

استرانسيم در کاني هاي سلستيت و استرونتيانيت يافت ميشود. فلز استرانسيم از الکتروليز مخلوط کلر گداخته همراه با کلريد پتاسيم حاصل ميشود، يا از احيا اکسيد استرانسيم با آلومينيم در شرايط خلا و در دمايي که استرانسيم تقطير ميشود، بدست مي آيد. سه شکل آلوتروپي اين فلز وجود دارد که نقطه انتقال آنها 235 و 540 درجه سانتيگراد ميباشد.
استرانسيم از کلسيم نرمتر است و در آب به شدت تجزيه ميشود. استرانسيم، در دماهاي زير 380 درجه سانتيگراد، نيتروژن را جذب نمي کند. براي جلوگيري از اکسيد شدن استرانسيم اين عنصر بايد در نفت سفيد نگهداري شود. مقطع جديد استرانسيم، ظاهري نقره اي دارد، اما به سرعت به رنگ زرد با ساختار اکسيدي در مي آيد. فلز نهايي در هوا ميسوزد. نمکهاي فرار استرانسيم رنگ قرمز زيبايي دارند. اين نمکها در فشفشه ها و مواد آتش زا کاربرد دارند. استرانسيم طبيعي از مخلوط چهار ايزوتوپ پايدار تشکيل شده است.
شانزده ايزوتوپ ناپايدار ديگر از استرانسيم وجود دارد. يکي از مهمترين ايزوتوپهاي ناپايدار استرانسيم 90Sr است که نيمه عمر آن 29 سال ميباشد. 90Sr محصول ريزشهاي هسته اي است و مشکلاتي در سلامت انسان ايجاد ميکند. اين ايزوتوپ يکي از ايزوتوپهاي با عمر طولاني است که اشعه بتا از خود متصاعد ميکند و در دستگاههاي SNAP (سيستم براي قدرت کمکي هسته اي) به کار ميرود. اين دستگاهها براي ساختن فضاپيماها، ايستگاههاي هواشناسي، بويه هاي دريايي و جاهاييکه منابع قدرت هسته اي – الکتريکي، دراز مدت، سبک وزن نياز است، به کار ميروند.
در حال حاضر مهمترين کاربرد استرانسيم براي توليد شيشه هاي رنگي تلويزيون است. همچنين از استرانسيم براي توليد آهنربا و تصفيه روي استفاده ميشود. تيتانيت استرانسيم ماده نوري جالبي است که داراي شاخص انکسار بسيار بالايي است و پراکندگي نوري بالاتري نسبت به الماس دارد. استرانسيم به عنوان جواهر نيز به کار ميرود، اما خيلي نرم است.
قيمت فلز استرانسيم (98 درصد خلوص) در ژانويه 1990، پنج دلار در هر انس ميباشد.




ساختار بلوري عنصر استرانسيم



اثرات استرانسیم بر روی سلامتی :
در نتیجه واکنشهای شیمیایی، ترکیباتی از استرانسیم که در آب نا محلول هستند، محلول می شوند. ترکیبات محلول در آب، نسبت به ترکیبات نامحلول برای سلامتی انسان مضرتر هستند. بنابراین ترکیبات محلول استرانسیم، آب آشامیدنی را آلوده می کنند. خوشبختانه غلظت استرانسیم در آب آشامیدنی بسیار کم است. تنفس هوا یا گرد و غبار، خوردن غذا، آب آشامیدنی یا تماس با خاک آلوده به استرانسیم، باعث می شود که مقدار کمی استرانسیم وارد بدن انسان شود. احتمال ورود استرانسیم به بدن از راه خوردن و آشامیدن بیشتراست. استرانسیم موجود در غذا به استرانسیم موجود در بدن افزوده می شود. دانه ها ،سبزیهای برگدار و لبنیات، استرانسیم بالایی دارند. میزان استرانسیم موجود در بدن اکثر افراد متوسط است. از بین ترکیبات استرانسیم، تنها کرومات استرانسیم است که حتی مقادیر بسیار اندک آن هم برای سلامتی بدن مضر است. معمولا کروم سمی است که باعث بیماری می شود. کرومات استرانسیم باعث سرطان ریه می شود اما با استفاده از روشهای صحیح در کارخانجات خطرات و بیماریهای ناشی از استرانسیم کاهش می یابد. بنابراین استرانسیم خطری جدی برای سلامتی انسان محسوب نمی شود. جذب مقدارزیاد استرانسیم برای سلامتی انسان خطری ندارد. تنها در یک مورد، فردی نسبت به استرانسیم حسااسیت نشان داد اما مورد دیگری گزارش نشده است. در بچه ها جذب استرانسیم زیادی ، باعث اختلالات رشد می شود.
نمکهای استرانسیم باعث خارش پوست یا دیگر مشکلات پوستی نمی شوند. وقتی جذب استرانسیم بسیار زیاد باشد، رشد استخوانها دچار مشکل می شود. اما این مشکل تنها زمانی پیش می آید که جذب استرانسیم بیش از هزار ppm باشد. میزان استرانسیم موجود در غذا و آب آشامیدنی به حدی نیست که باعث این قبیل عوارض شود. خطر استرانسیم رادیو اکتیو برای سلامتی انسان بیشتر از استرانسیم پایدار است. اگر جذب استرانسیم رادیواکتیو خیلی زیاد باشد، باعث کم خونی و کمبود اکسیژن می شود. غلطت بسیار بالای استرانسیم به خاطر آسیب به ماده ژنتیکی سلولها باعث سرطان می شود.

اثرات زیست محیطی استرانسیم :
استرانسیم عنصری است که به طور طبیعی در بسیاری از بخشهای محیط زیست مانند سنگها، خاک، آب و هوا وجود دارد. ترکیبات استرانسیم به آسانی در محیط زیست حرکت می کنند زیرا بسیاری از این ترکیبات در آب محلول هستند. استرانسیم به صورت غبار، همیشه و به میزان مشخصی در هوا وجود دارد. میزان استرانسیم موجود در هوا در اثرفعالیتهای بشری مانند سوختن ذغال و نفت، ذرات غباری که حاوی استرانسیم هستند در آبهای سطحی، خاک یا سطح گیاهان ته نشین می شوند. ذراتی که ته نشست نکرده اند به هنگام ریزش باران یا برف به زمین برمی گردند.بنابراین مقدار استرانسیم در خاک یا کف آبهای سطحی افزایش می یابد و با استرانسیم موجود مخلوط می شود. استرانسیم از طریق خاک و هوازدگی سنگها ، وارد آب می شود. تنها بخش کوچکی از استرانسیم موجود در آب از گرد و غبار موجود در هواست. قسمت عمده استرانسیم موجود در آب بهصورت محلول است. اما بخشی از آن هم به صورت معلق می باشد که در بعضی جاها باعث گل آلود شدن آب می شود. میزان استرانسیم در آب آشامیدنی زیاد نیست. معمولا در اثر فعالیتهای بشری و عمدتا در اثر ریختن زباله ها در آب، میزان استرانسیم موجود در آب بیشتر از حد طبیعی است. به علاوه در اثر ته نشینی ذرات گرد و غبار موجود در هوا که با ذرات اسسترانسیم حاصل از فرآیندهای صنعتی واکنش داده اند هم میزان استرانسیم افزایش می یابد. غلظت استرانسیم موجود در خاک در اثر فعالیتهای بشری و توسط خاکستر ذغال سنگ و زباله های صنعتی افزایش می یابد. استرانسیم موجود در خاک در آب حل می شود بنابراین به اعماق زمین نفوذ می کند و وارد آب زیرزمینی می شود. بخشی از استرانسیمی که توسط انسان ایجاد می شود، وارد آب زیرزمینی نمی شود و دهها سال در خاک باقی می ماند. به خاطرطبیعت استرانسیم بخشی از آن وارد بدن ماهی ها، سبزیجات، دامها و جانوران دیگر می شود. یکی از ایزوتوپهای استرانسیم رادیو اکتیو است. این ایزوتوپ به طور طبیعی در محیط وجود ندارد و در نتیجه فعالیتهای بشری مانند آزمایش بمبهای اتمی در محیط افزایش می یابد. تنها راه کاهش غلظت این ایزوتوپ تجزیه رادیواکتیو آن به زیرکونیم پایدار است. غلظت استرانسیم رادیواکتیو در محیط زیست نسبتا کم است و ذرات آن همیشه در خاک و کف آب تجمع می یابد. در نتیجه با دیگر ذرات استرانسیم مخلوط می شود. اما میزان آن در آب آشامیدنی افزایش نمی یابد.



عنصر استرانسيم در طبيعت



خواص فیزیکی و شیمیایی عنصر استرانسیم :
عدد اتمی: 38
جرم اتمی:87.62
نقطه ذوب : C° 769
نقطه جوش : C° 1384
شعاع اتمی : Å 2.45
ظرفیت: 2
رنگ: سفید نقره ای
حالت استاندارد: جامد
نام گروه: 2
انرژی یونیزاسیون : Kj/mol 549.5
شکل الکترونی: [Kr]5s2
شعاع یونی : Å 1.12
الکترونگاتیوی: 0.95
حالت اکسیداسیون:2
دانسیته: 2.630
گرمای فروپاشی : Kj/mol 8.3
گرمای تبخیر : Kj/mol 144
مقاومت الکتریکی : Ohm m 0.000000131
گرمای ویژه: J/g Ko 0.3
دوره تناوبی:5

شماره سطح انرژی : 5
اولین انرژی : 2
دومین انرژی : 8
سومین انرژی : 18
چهارمین انرژی : 8
پنجمین انرژی : 2

ایزوتوپ :
ایزوتوپ نیمه عمر
Sr-82 25.36 روز
Sr-83 1.35 روز
Sr-84 پایدار
Sr-85 64.84 روز
Sr-85m 1.27 ساعت
Sr-86 پایدار
Sr-87 پایدار
Sr-87m 2.8 ساعت
Sr-88 پایدار
Sr-89 50.52 روز
Sr-90 29.1 سال
Sr-91 9.5 ساعت
Sr-92 2.71 ساعت
Sr-93 7.4 دقیقه


منابع : کانی های استرونسیانیت و سلسیت
کاربرد : برای تولید رنگ قرمز در کارهای آتشبازی و چراغها ، تهیه باتریهای اتمی ، و باعث تابش درخشان در فانوس دریایی می شود .

 

+ نوشته شده در  چهارشنبه بیست و چهارم شهریور 1389ساعت 22:12  توسط سعید  |