탄산 바륨
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1. 개요
탄산 바륨(BaCO3)은 황화 바륨을 탄산 나트륨 또는 이산화 탄소로 처리하여 상업적으로 제조된다. 염산과 반응하여 염화 바륨을 생성하며, 가열 시 산화 바륨으로 분해된다. 클로르-알칼리 공정에서 황산염 불순물 제거, 페라이트 자석 제조, 유약, 안료, 금속 열처리, 염료 등에 사용된다. 유약의 재료로 사용되나, 독성 문제로 인해 탄산 스트론튬으로 대체되기도 한다. 대한민국에서는 유해화학물질 관리법에 따라 유독물로 분류될 수 있으며, 관련 법규가 존재한다.
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| 탄산 바륨 - [화학 물질]에 관한 문서 | |
|---|---|
| 일반 정보 | |
 | |
| |
| 다른 이름 | 독중석 위더라이트 (Witherite) |
| IUPAC 이름 | (제공된 정보 없음) |
| 식 | BaCO3 |
| 몰 질량 | 197.34 g/mol |
| 외관 | 흰색 결정 |
| 냄새 | 무취 |
| 물리적 성질 | |
| 밀도 | 4.286 g/cm3 |
| 용해도 | 16 mg/L (8.8 °C) 22 mg/L (18 °C) 24 mg/L (20 °C) 24 mg/L (24.2 °C) |
| 다른 용매에 대한 용해도 | 산에 분해됨 메탄올에 불용성 염산, 질산, 에탄올에 녹음 황산에 녹지 않음 |
| 굴절률 | 1.676 |
| 자기 감수율 | -58.9·10−6 cm3/mol |
| 용해도 곱 | 2.58·10−9 |
| 녹는점 | 811 °C (다형 변환) |
| 끓는점 | 1450 °C (1360 °C부터 분해) |
| 구조 | |
| 배위 | (제공된 정보 없음) |
| 결정 구조 | 사방정계 |
| 열화학 | |
| 표준 생성 엔탈피 | -1219 kJ/mol |
| 엔트로피 | 112 J/mol·K |
| 표준 깁스 자유 에너지 | -1139 kJ/mol |
| 열용량 | 85.35 J/mol·K |
| 안전성 | |
| 외부 MSDS | ICSC 0777 |
| GHS 신호어 | 경고 |
| NFPA 704 | 보건: 2 화재: 0 반응성: 0 기타: (제공된 정보 없음) |
| 인화점 | 불연성 |
| LD50 | 418 mg/kg (경구, 쥐) |
| EU 분류 | 유해함 (Xn) |
| S 문구 | , |
| 관련 화합물 | |
| 관련 음이온 | (제공된 정보 없음) |
| 관련 양이온 | 베릴륨 탄산염 마그네슘 탄산염 칼슘 탄산염 스트론튬 탄산염 라듐 탄산염 |
| 기타 화합물 | (제공된 정보 없음) |
| 식별 정보 | |
| UNII | 6P669D8HQ8 |
| CAS 등록번호 | 513-77-9 |
| EINECS | 208-167-3 |
| ChemSpider ID | 10121 |
| RTECS | CQ8600000 |
| UN 번호 | 1564 |
| PubChem CID | 10563 |
| InChI | 1/CH2O3.Ba/c2-1(3)4;/h(H2,2,3,4);/q;+2/p-2 |
| SMILES | [Ba+2].[O-]C([O-])=O |
| 표준 InChI | 1S/CH2O3.Ba/c2-1(3)4;/h(H2,2,3,4);/q;+2/p-2 |
| 표준 InChIKey | AYJRCSIUFZENHW-UHFFFAOYSA-L |
2. 제조
탄산 바륨은 황화 바륨을 탄산 나트륨(소다회)이나 이산화 탄소로 처리하여 상업적으로 제조한다.[5]
염화 바륨 수용액에 탄산 이온을 포함하는 수용액을 가하면, 난용성 백색 침전으로 탄산 바륨이 생성된다.
탄산 바륨은 염산(HClaq)에 녹아 바륨 이온을 포함하는 수용액이 된다. 따라서 황산 바륨과 혼동하여 X선 촬영 조영제로 사용하면, 위산(주로 염산)에 녹아 유독성 바륨 이온을 생성하므로 위험하다. 천연 광물로 산출되는 독중석의 명칭은 이것에서 유래한다.
: BaCO3 + 2HCl → BaCl2 + CO2 + H2O
2. 1. 소다회 공정
공업적으로는 천연 황산 바륨인 중정석에 탄소로서 석탄이나 코크스를 첨가하여 환원 배소하여 황화 바륨을 얻은 후, 이를 탄산 나트륨(소다회) 수용액 속에서 반응시키는 방법이 사용된다.[5]: BaS + Na2CO3 → BaCO3 + Na2S
2. 2. 이산화탄소 공정
황화 바륨을 이산화 탄소로 처리하여 탄산 바륨을 제조한다. 40~90°C에서 이산화 탄소를 처리한다.[5]3. 화학적 성질
탄산 바륨은 염산과 같은 산과 반응하여 염화 바륨과 같은 가용성 바륨 염을 형성한다. 반응식은 다음과 같다.
: BaCO3 + 2 HCl → BaCl2 + CO2 + H2O
탄산 바륨을 가열하면 산화 바륨이 생성된다.[6] 탄산 이온을 포함하는 수용액에 염화 바륨 수용액을 가하면, 난용성 백색 침전으로 탄산 바륨이 생성된다.
탄산 바륨은 염산(HClaq)에 녹아 바륨 이온을 포함하는 수용액이 된다. 반응식은 다음과 같다.
: BaCO3 + 2HCl → BaCl2 + CO2 + H2O
따라서, 황산 바륨과 혼동하여 X선 촬영 조영제로 사용하면, 위산(주로 염산)에 녹아 유독성 바륨 이온을 생성하므로 위험하다. 천연 광물로 산출되는 독중석의 명칭은 여기서 유래한다.
4. 용도
탄산 바륨은 클로르-알칼리 공정에서 황산염 불순물을 제거하는 데 사용된다.[5] 페라이트 자석 제조, 유약, 안료, 금속 열처리 등에도 쓰인다. 바륨은 X선을 차폐하는 성질이 있어 브라운관 유리 첨가제로 사용되기도 했으나, 현재는 수요가 거의 없다.
4. 1. 페라이트 자석 제조
페라이트 자석 제조에 주원료로 사용된다.[1]4. 2. 유약 및 안료
탄산 바륨은 도자기 산업에서 유약의 재료로 널리 사용된다. 융제, 무광택제 및 결정화제로 작용하며 특정 착색 산화물과 결합하여 다른 방법으로는 쉽게 얻을 수 없는 독특한 색상을 생성한다.[1] 유약에서 음식과 음료로 용출될 수 있으므로 사용에 약간의 논란이 있다.[1] 독성 문제를 줄이기 위해, 유약에서 유사하게 작용하지만 독성이 낮은 탄산 스트론튬으로 대체되는 경우가 많다.[1]4. 3. 금속 열처리
케이스 경화 과정에서 "활성화제"로 사용되기도 한다.[1]4. 4. 기타
클로르-알칼리 공정에서 황산염 불순물을 제거하는 데 사용된다.[5] 벽돌, 타일, 토기 및 도자기 산업에서 백화 현상을 방지하기 위해 첨가된다. X선을 차폐하는 성질 때문에 과거 브라운관 유리 첨가제로 사용되었으나, 현재는 수요가 거의 없다.5. 위험성 및 규제
=== 위험성 ===
탄산 바륨은 염산에 녹아 바륨 이온을 포함하는 수용액이 된다. 따라서 황산 바륨과 혼동하여 X선 촬영 조영제로 사용하면 위산(주로 염산)에 녹아 유독성 바륨 이온을 생성하므로 위험하다. 천연 광물로 산출되는 독중석의 명칭은 이것에서 유래한다.
=== 대한민국 법규 ===
대한민국에서는 유해화학물질 관리법에 따라 '바륨 화합물'은 유독물로 분류될 수 있다.
이 외에 소방기본법, 산업안전보건법, 대기환경보전법, 선박안전법, 항공안전법 등에도 관련 규정이 존재한다.
5. 1. 위험성
염산에 녹아 바륨 이온을 포함하는 수용액이 된다. 따라서 황산 바륨과 혼동하여 X선 촬영 조영제로 사용하면 위산(주로 염산)에 녹아 유독성 바륨 이온을 생성하므로 위험하다. 천연 광물로 산출되는 독중석의 명칭은 이것에서 유래한다.5. 2. 대한민국 법규
유해화학물질 관리법에 따라 '바륨 화합물'은 유독물로 분류될 수 있다.이 외에 소방기본법, 산업안전보건법, 대기환경보전법, 선박안전법, 항공안전법 등에도 관련 규정이 존재한다.
참조
[1]
서적
Chemical Principles 6th Ed.
Houghton Mifflin Company
[2]
웹사이트
Barium carbonate
http://chemister.ru/[...]
2014-05-06
[3]
간행물
Sigma-Aldrich
2014-05-06
[4]
문서
Sciences labs MSDS
http://www.sciencela[...]
[5]
간행물
Barium and Barium Compounds
Ullmann
[6]
서적
Handbook of Preparative Inorganic Chemistry, 2nd Ed.
Academic Press
[7]
서적
Chemical Principles 6th Ed.
Houghton Mifflin Company
[8]
서적
Encyclopædia Britannica
Cambridge University Press
[9]
서적
Experiments and Observations on Terra Poderosa
Philosophical Transactions of the Royal Society of London
[10]
서적
Chemical Principles 6th Ed.
https://archive.org/[...]
Houghton Mifflin Company
[11]
URL
http://chemister.ru/[...]
[12]
간행물
Sigma-Aldrich
2014-05-06
[13]
문서
Sciences labs MSDS
http://www.sciencela[...]
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