في الكيمياء تظهر مادة كلورات الباريوم على شكل مادة صلبة بلورية بيضاء، وتشكل مخاليط شديدة الاشتعال بمواد قابلة للاحتراق، علما أنها قد تشتعل المخاليط بالاحتكاك وقد تكون متفجرة إذا كانت المادة القابلة للاحتراق مقسمة بدقة، كما وقد يؤدي التلامس مع محاليل حمض الكبريتيك المركزة إلى نشوب حرائق أو انفجارات، وقد تتحلل تلقائيًا وتشتعل عند مزجها بملح الأمونيوم، وقد تنفجر تحت التعرض الطويل للحرارة أو النار، وهي مادة تستخدم في المتفجرات والألعاب النارية وصباغة المنسوجات وصنع الكلورات الأخرى.
كلورات الباريوم
إن مركب كلورات الباريوم والذي يمتلك الصيغة الكيميائية التالية (Ba(ClO3)2) عبارة عن ملح الباريوم لحمض الكلوريك، وهي عبارة عن مادة صلبة بلورية بيضاء، ومثل جميع مركبات الباريوم القابلة للذوبان، فهي مادة مهيجة وسامة، حيث أنها قد تستخدم أحيانًا في الألعاب النارية من أجل إنتاج اللون الأخضر، كما وتستخدم في إنتاج حمض الكلوريك أيضا.
تظهر مادة كلورات الباريوم على شكل مادة صلبة بلورية بيضاء، كما وتشكل مخاليط شديدة الاشتعال بمواد قابلة للاحتراق، علما أنها قد تشتعل المخاليط بالاحتكاك وقد تكون متفجرة إذا كانت المادة القابلة للاحتراق مقسمة بدقة، كما وقد يؤدي التلامس مع محاليل حمض الكبريتيك المركزة إلى نشوب حرائق أو انفجارات، وقد تتحلل تلقائيًا وتشتعل عند مزجها بملح الأمونيوم، وقد تنفجر تحت التعرض الطويل للحرارة أو النار، وتستخدم هذه المادة في المتفجرات والألعاب النارية وصباغة المنسوجات وصنع الكلورات الأخرى.
وهي عبارة عن بلورات موشورية أحادية الميل، وهي عديمة اللون أيضا، وتمتلك كثافة مقدارها 3.179 غرام لكل مل مكعب، كما ويفقد الماء عند 120 درجة مئوية، وتمتلك هذه المادة أيضا نقطة الانصهار مقدارها 414 درجة مئوية، وهي مادة قابلة للذوبان في الماء بحرية، كما أنها قابلة للذوبان في حمض الهيدروكلوريك، وهي قابلة للذوبان بشكل معتدل في إيثيل أمين، وقليلة الذوبان في الكحول، وأكثر إلى حد ما في الأسيتون ولكنها غير قابلة للذوبان عمليا في خلات الإيثيل.
لذا فإن هذه المادة عبارة عن بلورات أحادية تكون قيمة الذوبان لها تساوي 27.4 جم لكل 100 سم مكعب من الماء عند درجة حرارة مقدارها 15 درجة مئوية، وقيمة 111.2 جم لكل 100 سم مكعب من الماء عند درجة حرارة 100 درجة مئوية، تحل قليلاً في كلا من الكحول، الأسيتون، حمض الهيدروكلوريك، وقيم مؤشر الانكسار لها: 1.5622، 1.577، 1.635.
لقد تم حقن محلول من مادة كلوريد الباريوم عن طريق عملية الحقن العضلي لخمسة أطفال وعن طريق الوريد في شخصين بالغين، مع التمثيل الغذائي الطبيعي للهيكل العظمي، كما وقد تلقى ثلاثة من الأطفال وشخص بالغ كلوريد الكالسيوم في نفس الحقنة، وبعد أن تمت عملية الحقن، وجد أنه قد انخفض تركيز الباريوم في المصل بسرعة لمدة 0.6 يوم تقريبًا ثم ببطء أكبر.
ومع ذلك فقد كانت الكمية المكتشفة في اليوم السادس أقل من 0.0002٪ من الجرعة، وقد كان نمط إفراز الكالسيوم متشابهًا، لكن المعدلات الأولية والنهائية كانت أبطأ، لذا فقد تناول العظم الباريوم بسرعة أكبر من الكالسيوم في نفس الظروف، ولكن بسبب سرعة إفراز معدن الباريوم كان القليل منه متاحًا للعظام.
تفاعلات كلورات الباريوم
من الممكن أن يتم إنتاج مركب كلورات الباريوم عن طريق ما يعرف بتفاعل بديل مزدوج بين كلا من محاليل كلوريد الباريوم وكلورات الصوديوم كما في المعادلة الكيميائية التالية:
BaCl2 + 2 NaClO3 → Ba (ClO3) 2 + 2 NaCl
في الحقيقة فإنه عند تركيز وتبريد الخليط الناتج مما سبق، تقوم مادة كلورات الباريوم بالترسب، وربما يكون هذا هو المستحضر الأكثر شيوعًا، حيث أنه يتم استغلال انخفاض قابلية الذوبان لكلورات الباريوم مقارنة بكلورات الصوديوم.
إن ما ينتج عن الطريقة التي تم ذكرها سابقا هو بعض تلوث الصوديوم، وهذا عبارة عن أمر غير مرغوب فيه من أجل أغراض الألعاب النارية، حيث أنه من الممكن للون الأصفر القوي للصوديوم أن يتغلب بسهولة على اللون الأخضر للباريوم، ويمكن أن يتم إنتاج مادة كلورات الباريوم الخالية من الصوديوم بطريقة مباشرة من خلال عملية التحليل الكهربائي كما في المعادلة الكيميائية التالية:
BaCl2 + 6 H2O → Ba (ClO3) 2 + 6 H2
من الممكن أيضًا أن يتم إنتاجه عن طريق تفاعل يحدث بين كلا من مادة كربونات الباريوم مع محلول كلورات الأمونيوم المغلي، كما في المعادلة التالية:
2 NH4ClO3 + BaCO3 + Q → Ba (ClO3) 2 + 2 NH3 + H2O + CO2
ينتج التفاعل في البداية كلا من مادة كلورات الباريوم ومادة كربونات الأمونيوم، ويؤدي غلي المحلول إلى عملية تحلل لمادة كربونات الأمونيوم وإخراج الأمونيا وثاني أكسيد الكربون الناتج تاركًا كلورات الباريوم فقط في المحلول، بشكل فإنه يتم إنتاج اللون الأخضر المرئي في هذه الألعاب النارية بواسطة مادة كلورات الباريوم ومادة نترات الباريوم.
أما عند التعرض للحرارة فإن ما يحدث هو عبارة عن عملية تتحلل لمادة كلورات الباريوم وحدها إلى مادة كلوريد الباريوم بالإضافة للأكسجين، كما في المعادلة الكيميائية التالية:
Ba (ClO3) 2 → BaCl2 + 3 O2
لقد تم استخدام مادة كلورات الباريوم من أجل أن تتم عملية إنتاج حمض الكلوريك، وهو عبارة عن السلائف الرسمية لجميع أملاح الكلورات، وذلك تم من خلال التفاعل الذي يحدث مع حمض الكبريتيك المخفف، مما ينتج عنه محلول من حمض الكلوريك وراسب كبريتات الباريوم غير القابلة للذوبان كما في المعادلة الكيميائية التالية:
Ba (ClO3) 2 + H2SO4 → 2 HClO3 + BaSO4\
يجب أن يتم تحضير كل من الكلورات والحمض كمحاليل مخففة قبل عملية الخلط بحيث أنه يكون حمض الكلوريك الناتج مخففًا، وذلك لأن المحاليل المركزة لحمض الكلوريك (أعلى من 30٪) تكون عبارة عن محاليل غير مستقرة وعرضة للتحلل، وأحيانًا تكون قابلة للانفجار.
الاستخدامات التجارية لكلورات الباريوم
تنتج مادة كلورات الباريوم عندما يتم حرقها بالوقود ضوءً أخضر نابضًا بالحياة وجميل وذلك لأنه مؤكسد ومتبرع بالكلور، كما أنها تحتوي على معدن، لذا فإنه ينتج هذا المركب لونًا أخضر لا مثيل له فعلاً، ومع ذلك ونظرًا لعدم استقرار كلا من كلورات الكبريت والأحماض وأيونات الأمونيوم، فقد تم في الواقع حظر استخدام الكلورات بشكل عام في الألعاب النارية من الفئة (C) في الولايات المتحدة، ومن أجل ذلك بدأ المزيد من منتجي الألعاب النارية في استخدام مركب أكثر استقرارًا مثل كلا من نترات الباريوم وكربونات الباريوم.
ولكن وجب التنويه إلى أن مادة كلورات الباريوم هي مادة سامة للإنسان، ومن الممكن أن تضر البيئة أيضًا، حيث إنه ضار جدًا بالكائنات المائية إذا تم رشه في المسطحات المائية، علما أن الانسكابات الكيميائية لهذا المركب وعلى الرغم من عدم شيوعها من الممكن أن تضر بالنظم البيئية بأكملها ويجب منعها، كما أنه من الضروري التخلص من هذا المركب كنفايات خطرة، حيث تسرد وكالة حماية البيئة (EPA) كلورات الباريوم على أنها مادة خطرة.
