Experiments with Sparingly Soluble Calcium, Strontium, and Barium Salts - pt.4, 5
Chemist
|
Having noticed a mistake in the text, allocate it and press Ctrl-Enter
After the previous experiments, I was left with two beakers containing white suspensions of barium sulfate and calcium carbonate. The liquids looked almost identical. Some of the calcium carbonate settled to the bottom, leaving a white suspension, above which a clear layer of solution formed. Some of the barium sulfate also settled over time, and a clear layer appeared above the suspension.
Calcium carbonate and barium sulfate are similar in appearance, but their solubility in acids differs dramatically. I had not originally planned this experiment, but the opportunity arose to clearly demonstrate how these substances behave when treated with hydrochloric acid.
I added 13% hydrochloric acid to the beaker containing calcium carbonate. Bubbles of carbon dioxide appeared, and the fine particles of calcium carbonate dissolved quickly. Dissolving the larger particles at the bottom required additional hydrochloric acid, stirring, and several minutes of time. The result was a clear, colorless solution.
Naturally, the barium sulfate did not dissolve when hydrochloric acid was added - the beaker still contained a white suspension.
Barium sulfate is very poorly soluble not only in water but also in hydrochloric acid solutions. This property allows it to be used for contrast radiography, since gastric juice contains hydrochloric acid.
Incidentally, barium sulfate is not the only substance that has been used for this purpose. From the 1930s to the mid-1950s, thorium dioxide-based agents (Thorotrast and Umbrathor) were employed as radiographic contrast media. Umbrathor was administered orally, whereas Thorotrast was administered by injection (!). Thorium atoms are heavier than barium atoms, so they absorb X-rays more effectively. However, thorium is weakly radioactive. It remains in the body, increasing the risk of malignant tumors, especially 20-30 years after exposure.
|
Сульфат бария, карбонат кальция и соляная кислота - Часть 4
После предыдущих экспериментов остались два стакана с белыми суспензиями сульфата бария и карбоната кальция. Внешне жидкости выглядели почти одинаково. Часть сульфата кальция осела на дно, над осадком была белая суспензия, над которой образовался прозрачный слой раствора. Часть сульфата бария со временем также осела на дно, а сверху суспензии образовался слой прозрачного раствора.
Карбонат кальция и сульфат бария внешне похожи, однако, растворимость этих веществ в кислотах радикально отличается. Изначально данный эксперимент я не планировал, но появилась возможность наглядно продемонстрировать, как ведут себя данные вещества при действии соляной кислоты.
В стакан с карбонатом кальция добавил 13% соляную кислоту. Образовались пузырьки углекислого газа, мелкие частицы карбоната кальция быстро растворились. Растворение более крупных частиц карбоната кальция, которые находилось на дне, потребовало новых порций соляной кислоты, перемешивания и нескольких минут времени. В результате в стакане остался прозрачный и бесцветный раствор.
Сульфат бария при добавлении соляной кислоты, разумеется, не растворился - в стакане осталась белая суспензия.
Сульфат бария очень плохо растворим не только в воде, но и в растворах соляной кислоты. Данное свойство сульфата бария позволяет применять вещество для контрастной рентгенографии, поскольку желудочный сок содержит соляную кислоту.
Кстати, сульфат бария - далеко не единственное вещество, применяемое с этой целью. Например, с 1930-х до средины 1950-х годов в качестве контрастного реагента для рентгенографии использовали препараты на основе диоксида тория (Thorotrast, Umbrathor). Umbrathor вводили в пищеварительный тракт, а Thorotrast применяли в форме инъекций(!). Атомы тория тяжелее атомов бария, поэтому они лучше поглощают рентгеновские лучи, однако, торий обладает слабой радиоактивностью. Торий оставался в организме, увеличивая риск возникновения злокачественных опухолей, особенно через 20-30 лет после попадания в организм.
|
Barium Sulfate, Calcium Carbonate, and Hydrochloric Acid
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Having noticed a mistake in the text, allocate it and press Ctrl-Enter
After the previous experiments, I had approximately 120 ml of saturated calcium sulfate solution left. I decided to test how this solution would interact with a strontium salt. As already noted, the solubility of strontium sulfate is intermediate between that of calcium sulfate and barium sulfate.
Had I read the section on barium in my analytical chemistry textbook [1] beforehand, I would have avoided some unpleasant moments during the experiment. However, I only read that section while preparing this article, not before working with strontium salts.
I found a small packet of strontium chloride hexahydrate and dissolved 0.12 g of the salt in a few milliliters of water. I poured the remaining calcium sulfate solution into a beaker and added the strontium chloride solution. It sank to the bottom; I stirred the contents of the beaker. No precipitate formed, and the liquid did not turn cloudy. Even after three minutes of standing, no visible changes occurred.
The precipitation of strontium sulfate did not take place. More strontium chloride needed to be added. I dissolved 0.52 g of strontium chloride in a minimal amount of water and added this solution to the beaker containing the calcium sulfate solution.
The strontium chloride solution again sank to the bottom. I stirred the liquid. Initially, the solution did not become cloudy - no strontium sulfate precipitate had formed. Could it be that strontium sulfate would not precipitate at all?
After about half a minute, the liquid in the beaker became slightly cloudy. Gradually, the cloudiness increased, and later a white precipitate of strontium sulfate appeared on the bottom and along the walls of the beaker.
Thus, the reaction between a saturated calcium sulfate solution and a strontium chloride solution resulted in the formation of a white precipitate of strontium sulfate. Unlike the analogous reaction with barium nitrate, the formation of the precipitate was noticeably delayed and required a relatively high concentration of strontium cations.
Later, while working on the article, I read in the textbook that after adding a saturated calcium sulfate solution, precipitation of strontium sulfate occurs only upon heating or after prolonged standing. This is the key difference between strontium and barium.
__________________________________________________
1
F.G. Zharovsky, A.T. Pylypenko, I.V. Pyatnytsky Analytical Chemistry / Ф.Г. Жаровський, А.Т. Пилипенко, І.В. П'ятницький - Аналітична хімія [link].
|
Реакция насыщенного раствора сульфата кальция с хлоридом стронция - Часть 5
После прошлых экспериментов осталось приблизительно 120 мл насыщенного раствора сульфата кальция. Решил проверить, как взаимодействует данный раствор с солью стронция. Как уже было отмечено, растворимость сульфата стронция занимает промежуточное положением между растворимостями сульфатов кальция и бария.
Если бы я заранее прочитал в учебнике аналитической химии параграф, посвященный барию [1], то избежал бы неприятных переживаний в ходе эксперимента. Однако, я прочел его, только когда писал данную статью, а не перед началом работы с солями стронция.
Нашел крохотный пакетик с гексагидратом хлорида стронция, растворил 0.12 г соли в нескольких миллилитрах воды. Налил в стакан весь оставшийся раствор сульфата кальция, добавил раствор хлорида стронция. Раствор опустился на дно - я перемешал содержимое стакана. Осадок не образовался, жидкость не стала мутной. После трех минут стояния визуальных изменений не наблюдалось.
Осаждения сульфата стронция не произошло. Нужно добавить больше хлорида стронция. Растворил 0.52 г хлорида стронция в минимальном количестве воды и добавил этот раствор в стакан с раствором сульфата кальция.
Раствор хлорида стронция опустился на дно. Я перемешал жидкость. Сначала помутнения раствора не наблюдалось - осадок сульфата стронция не образовался. Неужели осаждение сульфата стронция не произойдет?
Примерно через полминуты стало заметно, что жидкость в стакане стала слегка мутной. Постепенно раствор становился все более мутным, позже на дне и станках стакана образовался белый осадок сульфата стронция.
Таким образом, при взаимодействии насыщенного раствора сульфата кальция с раствором хлорида стронция образовался белый осадок сульфата стронция. В отличие от аналогичной реакции с участием нитрата бария, образование осадка произошло с задержкой и потребовало сравнительно высокой концентрации катионов стронция.
Позже - при работе над статьей - прочитал в упомянутом учебнике, что осаждение сульфата стронция при действии насыщенного раствора сульфата кальция происходит при нагревании или при длительном стоянии раствора. Это принципиальная разница между поведением стронция и бария.
|
Reaction of Saturated Solution of Calcium Sulfate with Strontium Chloride
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
