كيفية صنع نترات الباريوم

نترات الباريوم مادة صلبة بيضاء تذوب في الماء. لتحضيرها، تحتاج إلى مصدر للباريوم، مثل كربونات الباريوم وحمض النيتريك. اخلطهما في مكان آمن ذي تهوية جيدة. ينتج عن هذا الخليط نترات الباريوم والماء وثاني أكسيد الكربون. لا تحاول هذا في المنزل أبدًا لأنه محفوف بالمخاطر ويحتاج إلى معدات أمان خاصة وتدريب.

ما هو نترات الباريوم ولماذا يتم تصنيعه؟

الصيغة الكيميائية والخصائص

نترات الباريوم (Ba(NO₃)₂) مادة صلبة بلورية بيضاء اللون، تذوب جيدًا في الماء. وهي سامة عند تناولها أو استنشاقها. هذه المادة الكيميائية عامل مؤكسد، مما يعني أنها قد تزيد من اشتعال النيران.

الاستخدامات الشائعة

يستخدم الناس نترات الباريوم في:

• الألعاب النارية (تنتج لهبًا أخضر)
• إشارات ضوئية
• بعض صناعة الزجاج
• اختبارات المعمل

لماذا يبحث الناس عن كيفية القيام بذلك

يبحث معظم الناس عن هذا من خلال:

• مشاريع مدرسية
• تعلم الكيمياء
• صناعة الألعاب النارية (التي تحتاج إلى تصاريح)

تحذير: المخاطر الجسيمة لتصنيع نترات الباريوم

مخاطر السمية

مركبات الباريوم سامة جدًا! إذا أكلتها أو استنشقتها، فإنها يمكن أن تسبب:

• يجعلك تتقيأ
• يسبب لك آلام شديدة في المعدة
• اجعل عضلاتك ضعيفة
• أوقف قلبك

مخاطر المواد المتفاعلة

حمض النيتريك خطير جدًا:

• يحرق الجلد عند ملامسته
• يؤذي عينيك
• يؤدي إلى تلف الرئتين إذا استنشقته

يمكن لمركبات الباريوم أن تسبب التسمم إذا دخلت إلى جسمك.

خطر الحريق/الانفجار

نترات الباريوم مؤكسد. هذا يعني:

• يمكن أن يجعل النيران تحترق أكثر سخونة
• يمكن أن يتسبب في اشتعال الأشياء إذا تم خلطها بالوقود
• يمكن أن تنفجر إذا تم تسخينها كثيرًا

المخاوف البيئية

يمكن أن تؤذي هذه المواد الكيميائية:

• مصادر المياه
• النباتات
• الحيوانات

يجب عليك التخلص منهم بالطريقة الصحيحة.

توصية قوية: لا تحاول القيام بذلك بدون التدريب المناسب ومعدات السلامة!

إن صناعة نترات الباريوم ليست مشروعًا منزليًا. ينبغي أن يتم ذلك فقط في مختبر حقيقي مع:

• الأشخاص المدربون
• أدوات السلامة
• أنظمة تدفق الهواء الصحيحة
• القواعد الواجب اتباعها

المبادئ الكيميائية وراء تخليق نترات الباريوم

مواد البدء الشائعة

يمكنك البدء بـ:

• كربونات الباريوم (BaCO₃) - الأكثر شيوعًا
• هيدروكسيد الباريوم (Ba(OH)₂)
• أكسيد الباريوم (BaO)

دور حمض النيتريك

حمض النيتريك (HNO₃) يُعطي جزء النترات لتكوين نترات الباريوم. وهو حمض قوي يُحلل مصدر الباريوم.

معادلات التفاعل الأساسية

عند استخدام كربونات الباريوم:

BaCO₃ + 2HNO₃ → Ba(NO₃)₂ + H₂O + CO₂

مع هيدروكسيد الباريوم:

Ba(OH)₂ + 2HNO₃ → Ba(NO₃)₂ + 2H₂O

مع أكسيد الباريوم:

BaO + 2HNO₃ → Ba(NO₃)₂ + H₂O

فهم التحييد

هذا هو تفاعل التعادل حيث:

• يختلط الحمض (حمض النيتريك) مع القاعدة (مركب الباريوم)
• إنهم يصنعون الملح (نترات الباريوم) والماء
• مع كربونات الباريوم، يتكون غاز ثاني أكسيد الكربون أيضًا

الخطوات العامة لتحضير نترات الباريوم (للأغراض الإعلامية فقط)

الخطوة 1: التحضير

قبل البدء:

• قم بإعداد غطاء الدخان
• ارتدِ نظارات السلامة
• ارتدِ قفازات مقاومة للمواد الكيميائية
• ارتدي معطف المختبر
• تأكد من وجود الماء بالقرب منك من أجل السلامة

الخطوة 2: رد الفعل

1. ضع كربونات الباريوم في دورق زجاجي
2. ببطء أضف حمض النيتريك المخفف مع التحريك
3. سوف يتشكل فقاعات في الخليط (يتشكل غاز ثاني أكسيد الكربون)
4. استمر في إضافة الحمض حتى يتوقف الفقاعات
5. يجب أن يكون الخليط حمضيًا قليلاً (تحقق من ذلك باستخدام ورقة الرقم الهيدروجيني)

الخطوة 3: الترشيح

1. قم بإعداد قمع الترشيح باستخدام ورق الترشيح
2. صب الخليط حتى يتم التقاط أي مواد صلبة
3. السائل الشفاف يحتوي على نترات الباريوم المذابة فيه

الخطوة 4: التبلور

1. قم بتسخين السائل المفلتر برفق لإزالة بعض الماء
2. دعها تبرد ببطء
3. ستتشكل بلورات بيضاء من نترات الباريوم
4. يمكن الحصول على المزيد من البلورات عن طريق التسخين والتبريد

الخطوة 5: التجفيف

1. صفي أي سائل متبقي
2. ضع البلورات على ورق ترشيح نظيف
3. دعهم يجفون في مكان دافئ وجاف
4. قم بتخزينه عندما يجف تمامًا

الخطوة 6: التخزين

تخزين نترات الباريوم:

• في وعاء زجاجي مغلق
• بعيدًا عن الوقود أو الأشياء التي تحترق
• في مكان بارد وجاف
• مع ملصقات واضحة تبين أنها خطيرة

ما تحتاجه (المعدات والمواد الكيميائية)

معدات المختبر الأساسية

سوف تحتاج إلى:

• أكواب زجاجية (اثنان على الأقل)
• قضيب تحريك زجاجي
• قمع التصفية
• ورق الترشيح
• صفيحة ساخنة
• ميزان الحرارة
• شرائط اختبار الرقم الهيدروجيني
• جرة تخزين زجاجية

المواد الكيميائية المطلوبة

• مصدر الباريوم (مثل كربونات الباريوم)
• حمض النيتريك (مخفف، حوالي 30%)
• الماء المقطر

معدات السلامة الأساسية

• غطاء الدخان (يجب أن يكون لديك!)
• نظارات السلامة
• واقي الوجه
• قفازات مقاومة للمواد الكيميائية
• معطف المختبر
• دش السلامة وغسل العين
• طفاية حريق
• طقم الانسكاب

بروتوكولات السلامة غير قابلة للتفاوض

اعمل دائمًا في منطقة جيدة التهوية

• استخدم غطاء الدخان - فهو يسحب الهواء الفاسد بعيدًا
• لا تعمل أبدًا في غرفة مغلقة
• تأكد من أن الهواء يتدفق للخارج، وليس نحوك

ارتداء معدات الحماية الشخصية الكاملة

PPE تعني معدات الحماية الشخصية:

• نظارات السلامة لحماية العينين
• واقي الوجه لمزيد من الأمان للوجه
• قفازات سميكة مخصصة للمواد الكيميائية
• معطف المختبر لحماية الجلد والملابس
• أحذية مغلقة من الأمام

التعامل مع الأحماض ومركبات الباريوم بعناية فائقة

• أضف الحمض إلى الماء، ولا تضيف الماء إلى الحمض أبدًا
• استخدم كميات صغيرة في كل مرة
• تحرك ببطء وحذر
• إبقاء الأغطية مغلقة عند عدم الاستخدام
• استخدم الأدوات، وليس الأيدي، لالتقاط الحاويات

تعرف على إجراءات الطوارئ

للأحماض على الجلد:

1. اشطفيه بالكثير من الماء لمدة 15 دقيقة
2. اخلع الملابس التي عليها حمض
3. احصل على مساعدة من الطبيب

بالنسبة للانسكابات:

1. اطلب من الآخرين مغادرة المنطقة
2. استخدم مجموعة أدوات الانسكاب إذا كنت مدربًا
3. طلب المساعدة

التخلص السليم من النفايات أمر بالغ الأهمية

• لا تصب المواد الكيميائية في البالوعة أبدًا
• ضع النفايات في الحاويات المناسبة
• قم بوضع علامات واضحة على جميع النفايات
• اتبع القواعد المحلية بشأن النفايات الكيميائية
• اسأل الخبراء إذا لم تكن متأكدًا

بدائل لصنعها بنفسك (ولماذا هي أفضل)

الشراء من موردي المواد الكيميائية ذوي السمعة الطيبة

أنت تستطيع شراء نترات الباريوم من الشركات الكيميائية التي:

• اصنعها بأمان في المختبرات الكبيرة
• اختباره للنقاء
• قم بتغليفها بشكل صحيح
• تضمين معلومات السلامة
• شحنها بشكل قانوني

مجموعات تعليمية

تبيع بعض الأماكن مجموعات كيميائية تحتوي على:

• تناول كميات أصغر وأكثر أمانًا
• تشمل جميع معدات السلامة
• أعط خطوات واضحة لمتابعتها
• مصنوعة للتعلم

ترك الأمر للمحترفين

الخيار الأفضل هو ترك الأمر للمحترفين:

• لقد لديهم سنوات من التدريب
• إنهم يعرفون جميع قواعد السلامة
• لديهم الأدوات الصحيحة
• يمكنهم تحقيق ذلك بالحجم المناسب
• إنهم يعرفون ما يجب فعله إذا سارت الأمور بشكل خاطئ

خصائص نترات الباريوم واستخداماتها

نترات الباريوم لها السمات الرئيسية التالية:

• مادة صلبة بيضاء تشكل بلورات
• يذوب جيدا في الماء
• يذوب عند 592 درجة مئوية
• يصنع لهبًا أخضرًا ساطعًا
• يعمل كمؤكسد

الناس يستخدمون مسحوق نترات الباريوم ل:

• الألوان الخضراء في الألعاب النارية
• صنع مركبات الباريوم الأخرى
• بعض صناعة الزجاج
• إشارات ضوئية
• اختبار الكبريتات في العمل المخبري

تاريخ مركبات الباريوم

اكتشف كارل شيل الباريوم لأول مرة عام ١٧٧٤. ويشتق اسمه من الكلمة اليونانية "باريس" التي تعني "ثقيل". وقد أطلق الكيميائيون الأوائل على معادن الباريوم اسم "السبار الثقيل".

استُخدمت نترات الباريوم في الألعاب النارية لأكثر من 100 عام لإنتاج الألوان الخضراء. وفي الماضي، استُخدمت أيضًا في أعواد الثقاب وبعض مساحيق الفلاش القديمة للكاميرات القديمة.

أساليب الإنتاج الصناعي

تقوم الشركات الكبرى بتصنيع نترات الباريوم في خزانات كبيرة تحتوي على:

• التحكم الدقيق في الحرارة
• الكميات الدقيقة للمواد الكيميائية
• أدوات خلط خاصة
• المرشحات التي يمكنها التعامل مع دفعات كبيرة
• غرف تجفيف لأطنان من المنتجات

يقومون باختبار كل دفعة للتأكد من أنها نقية وآمنة للبيع.

المشاكل الشائعة في التركيب

عند تصنيع نترات الباريوم، يمكن أن تحدث المشكلات التالية:

• ليس هناك ما يكفي من الحمض (يترك بعض كربونات الباريوم)
• الكثير من الحمض (يجعل المنتج حامضيًا للغاية)
• مواد أولية متسخة (تعطي منتجًا غير نقي)
• الحرارة الزائدة (قد تؤدي إلى تحلل النترات)
• لا يتم الترشيح بشكل جيد (يترك أجزاء صلبة في المنتج)

اختبار النقاء

للتحقق من نقاء نترات الباريوم:

1. انظر إلى البلورات (يجب أن تكون بيضاء اللون)
2. اختبار كيفية ذوبانه (يجب أن يذوب بالكامل في الماء)
3. التحقق من الرقم الهيدروجيني (يجب أن يكون محايدًا)
4. قم بإجراء اختبار اللهب (يجب أن يحترق باللون الأخضر الساطع)

يمكن للمختبرات إجراء المزيد من الاختبارات باستخدام أدوات خاصة.

الخلاصة: إعطاء الأولوية للسلامة على كل شيء

يُعدّ تحضير نترات الباريوم مهمةً للكيميائيين المُدرَّبين في مختبراتٍ مُؤهَّلة. وتُشكِّل مركبات الباريوم السامة والأحماض القوية مخاطرَ حقيقيةً وخطيرة. وحتى مع اتِّباع جميع إجراءات السلامة، قد تسوء الأمور.

إذا كنت بحاجة إلى نترات الباريوم، فإن الخيار الأكثر أمانًا هو شرائها من مُصنِّع نترات الباريوم الذي يصنعه بأنظمة سلامة مناسبة. هذا يحافظ على سلامتك وسلامة الآخرين وسلامة الأرض.

تذكر: لا يستحق أي مشروع كيميائي المخاطرة بصحتك أو سلامتك. دع تصنيع المواد الكيميائية الخطرة للمحترفين الذين يمتلكون التدريب والأدوات اللازمة للقيام بذلك على أكمل وجه.

مصادر:

1. إرشادات السلامة للجمعية الكيميائية الأمريكية (2023)
2. مجلة التعليم الكيميائي، "التعامل الآمن مع مركبات الباريوم" (2021)
3. دراسات حالة من مجلس السلامة الكيميائية حول حوادث المؤكسدات (2020)
4. دليل الكيمياء والفيزياء، الطبعة 103