في الواقع يستخدم حوالي نسبة 75 في المائة من مركب كربونات الباريوم (BaCO3) في صناعة الزجاج المتخصص، وذلك إما من أجل زيادة معامل الانكسار أو من أجل توفير الحماية من الإشعاع في أشعة الكاثود وأنابيب التلفزيون، حيث تُستخدم الكربونات أيضًا في صنع كيماويات الباريوم الأخرى مثل تدفق في السيراميك.
كربونات الباريوم
في الكيمياء يعد المركب الكيميائي كربونات الباريوم هي مصدر الباريوم غير قابل للذوبان في الماء يمكن تحويله بسهولة إلى مركبات الباريوم الأخرى مثل مركب أكسيد من خلال عملية التسخين (التكليس)، كما وتنتج مركبات الكربونات أيضًا ثاني أكسيد الكربون عند معالجتها بالأحماض المخففة.
تتوفر كربونات الباريوم بشكل عام على الفور في معظم الأحجام، وإن التركيبات فائقة النقاء وعالية النقاء تعمل على تحسين الجودة البصرية، كما وتحسن فائدتها كمعايير علمية، حيث أنه من الممكن أن يتم النظر في مساحيق العناصر النانوية والمعلقات كأحد الأشكال البديلة لمساحة السطح العالية.
تمتلك مادة كربونات الباريوم الصيغة الكيميائية التالية (BaCO3)، تمتلك مادة كربونات الباريوم العديد من المرادفات في الطبيعة كمعدن يذريت، أن رمز التعيين التجاري لكربونات الباريوم هو (C.L-77،099)، رقم التسجل (CAS 513-77-9)، إن مادة كربونات الباريوم لها الصيغة التجريبية (CBaO3) ووزنها الجزيئي يساوي (197.37).
إن مادة كربونات الباريوم عبارة عن مسحوق أبيض ثقيل لا يوجد طعم له، وهي مادة عديمة الرائحة أيضا، وتمتلك كثافة مقدارها 4.2865، وعند حوالي 1300 درجة مئوية تتحلل كربونات الباريوم إلى أكسيد الباريوم (BaO) وثاني أكسيد الكربون CO2، إن الضغط البخاري لا يكاد يذكر.
إن مادة كربونات الباريوم تكاد تكون عبارة عن مادة غير قابلة للذوبان في الماء، ولكنها تكون قابلة للذوبان بشكل طفيف (1: 1000) في الماء المشبع بثاني أكسيد الكربون، وقابلة للذوبان في حمض الهيدروكلوريك المخفف أو حمض النيتريك أو في حمض الأسيتيك، كما أنها قابلة للذوبان في محاليل نترات كلوريد الأمونيوم.
بالنسبة لمادة كربونات الباريوم فهي تستخدم كسم الفئران، كما وأنها تستخدم في كلا من السيراميك والدهانات والمينا والمطاط وبعض أنواع البلاستيك، والمنتج الفني نقي 98-99٪، تحتوي طعوم القوارض على 20-25٪ من المركب، وتهدف الدراسات الحالية إلى استكشاف نهج جديد لإنتاج الأسمنت المقاوم للكبريتات عن طريق إضافة مركب كربونات الباريوم (BaCO₃) إلى الكلنكر والاستفادة من قدرة الباريوم على تثبيت الكبريتات في شكل باريت غير قابل للذوبان بدرجة عالية (BaSO₄).
إن الدراسة التي أجريت على معاجين الكلنكر الأبيض وقذائف الهاون بنسبة 10 و 15٪ بالوزن من كربونات الباريوم حللت تأثير الإضافة على متانة المواد المعرضة لهجوم الكبريتات الخارجية (4 بالوزن٪ Na₂SO₄ لمدة 5 أشهر عند 21 درجة مئوية)، كما أنه كذلك في علم المعادن والبنية المجهرية.
تتكون مادة كربونات الباريوم من كبريتيد الباريوم بإحدى طريقتين، في الطريقة الأولى وهي طريقة رماد الصودا تتم معالجة محلول كبريتيد الباريوم بكربونات الصوديوم إما مذابة أو في صورة صلبة مما ينتج عنه كربونات الباريوم وثاني كبريتيد الصوديوم، علما أن درجة حرارة التشغيل المعتادة هي 60-70 درجة مئوية، ثم يتم ترشيح الملاط الناتج وغسل كربونات الباريوم وتجفيفها وطحنها وتعبئتها، ويعتقد أن هذه العملية يستخدمها حوالي نصف الصناعة.
وفي الطريقة الرئيسية الثانية، يتم تمرير غاز ثاني أكسيد الكربون من خلال محلول كبريتيد الباريوم، إما على دفعات أو على أساس مستمر عند 40-90 درجة مئوية، إن درجة الحرارة وظروف التشغيل الأخرى تمتلك تأثير واضح على حجم وخصائص الجسيمات المتكونة، وللحصول على منتج مرضٍ يجب أن يتفاعل كبريتيد الباريوم مع كمية أقل قليلاً من الكمية المتكافئة لثاني أكسيد الكربون ويمكن توفير ثاني أكسيد الكربون بشكل نقي أو يمكن الحصول عليه من غازات الاحتراق في أفران اختزال كبريتيد الباريوم.
تظهر النتائج الواعدة أن وجود (BaCO₃) يحسن مقاومة الكبريتات عن طريق تثبيط نمو (ettringite)، وقذائف الهاون المحضرة بالكلنكر عالي (C₃A) والرمل بدون غرامات (لصالح الهجوم) و 15 بالوزن٪ (BaCO₃) بقيت عمليا دون تغيير بعد 5 أشهر من ملامستها للمحلول العدواني، بينما هاون التحكم (الكلنكر + 15 بالوزن٪ الجبس) تعرضت لتدهور شديد بعد 5 أسابيع فقط.
لقد اكتشفنا أن المذيلات من البوليمر المشترك القائم على البولي ببتيد المستجيب للحرارة قادرة على توجيه نمو كربونات الباريوم (BaCO₃) في شكل أحزمة نانوية، حيث تميل أحزمة (BaCO₃) النانوية إلى النمو حول بلورة مشكلة، وتلتف في بنية فوقية لولبية.
عندما تم استخدام كربونات الباريوم عن طريق الخطأ كوسيط تباين للأشعة السينية، نجا ستة مرضى من 133 جرامًا لكل منهم (حوالي 1900 مجم لكل كجم) ولكن توفي آخر بعد 53 جرامًا فقط، هناك تقارير سابقة تشير إلى أن 4 جم (حوالي 57 مجم لكل كجم) قد ثبت أنها قاتلة، ومع ذلك يجب أن تكون مثل هذه الحوادث نادرة.
مخاطر كربونات الباريوم
يؤدي الابتلاع العرضي أو المتعمد لأملاح الباريوم القابلة للذوبان (مثل كربونات الباريوم وكلوريد الباريوم) إلى حدوث نقص البوتاسيوم بالدم وارتفاع ضغط الدم الحاد، كما وتشمل التأثيرات الجهازية لسمية الباريوم الحادة القيء والإسهال وعدم انتظام ضربات القلب والشلل العضلي والموت.
ترتبط التأثيرات الفيزيولوجية المرضية الحادة للباريوم بطريقتين من العمل: التحفيز العضلي المباشر (الهيكل العظمي والقلب والسلس) ونقص بوتاسيوم الدم، حيث يرتبط التأثير الأخير بقدرة أيون الباريوم على حجب قنوات البوتاسيوم (K +) والتداخل مع انتشار (K +) السلبي.
عند الابتلاع يحدث الإفراط في إفراز اللعاب والقيء وآلام البطن الشديدة والتطهير العنيف بالبراز المائي والدموي وسيصبح النبض بطيء وغير منتظم في كثير من الأحيان وارتفاع عابر في ضغط الدم الشرياني، بالإضافة إلى طنين الأذن والدوخة والدوار، وتشنجات عضلية تتطور إلى تشنجات أو شلل، ويحدث اتساع في حدقة العين مع ضعف الإقامة بالإضافة إلى الارتباك وزيادة النعاس، دون غيبوبة قد يحدث الانهيار والوفاة من فشل الجهاز التنفسي والسكتة القلبية.
وهناك مقتطف من دليل (ERG 154) [المواد السامة الأكالة (غير قابلة للاحتراق)]: تعد مادة كربونات الباريوم مادة غير قابلة للاحتراق، حيث أنها لا تحترق بنفسها ولكنها قد تتحلل عند عملية التسخين من أجل إنتاج أبخرة أكالة أو سامة، وبعضها يكون مؤكسد، وقد يشعل مواد قابلة للاحتراق مثل الورق والخشب والملابس وغيرها، علما أنه قد يؤدي التلامس مع المعادن إلى ظهور غاز لهيدروجين قابل للاشتعال، لذا فإنه قد تنفجر العبوات عند تسخينها، وبالنسبة للسيارات أو المعدات الكهربائية يجب أيضًا الرجوع إلى دليل (ERG 147) أو دليل (ERG 138).
إذا حدث البلع يجب أن يتم تناول سريع عن طريق الفم لكبريتات قابلة للذوبان في الماء، مثل المغنيسيوم أو كبريتات الصوديوم (2 أونصة) أو الشب (4 جم) أو حمض الكبريتيك المخفف جدًا (30 مل من محلول 10٪ مخفف إلى 1 كوارت)، حيث أن هذه العوامل ترسب الباريوم على شكل كبريتات غير قابلة للذوبان، ثم يجب غسل المعدة أو التقيؤ المستحث، والتماس العناية الطبية.
