Ba(OH)2 – Barium hydroxide
Tên cũ: bari hiđroxit · Còn gọi là: nước barit (dung dịch); baryta; baryta-water (dạng ngậm 1 nước)
- Base mạnh, tan vừa
- Rắn, trắng
- Tan trong nước
- M = 171
Barium hydroxide (Ba(OH)₂, tên cũ: bari hiđroxit; còn gọi: nước barit (dung dịch)) là base, chất rắn màu trắng, tan trong nước; phân tử khối 171. Base mạnh (kiềm), tan tốt hơn Ca(OH)₂ và Mg(OH)₂; ion Ba²⁺ tạo nhiều kết tủa đặc trưng.
Cấu tạo của Ba(OH)2
- Ba
- nhóm OH
- electron
- Mô hình lớp electron (Bohr) — sơ đồ, không theo tỉ lệ thật
- 1 · Ba có 2e lớp ngoài, dễ nhường
- 2 · Ba nhường e; 2OH nhận
- 3 · Ba²⁺ và 2OH⁻ hút nhau → Ba(OH)₂
Ba(OH)₂ là hợp chất ion: nguyên tử bari nhường 2 electron lớp ngoài cùng cho hai nhóm hydroxide, tạo ion Ba²⁺ (2, 8, 18, 18, 8) — đạt cấu hình electron bền của xenon — và hai ion OH⁻. Trong mỗi nhóm OH⁻, nguyên tử oxygen và nguyên tử hydrogen góp chung một cặp electron bằng liên kết cộng hoá trị, còn cả nhóm mang một điện tích âm; vì vậy trong công thức phải viết (OH)₂ chứ không viết OH₂. Bari ở chu kì 6 nên ion Ba²⁺ có bán kính lớn, lực hút với ion OH⁻ yếu hơn so với các hydroxide ở đầu nhóm IIA — đó là một cách hiểu vì sao độ tan của hydroxide nhóm IIA tăng dần từ Mg đến Ba, và vì sao Ba(OH)₂ tan tốt hơn Ca(OH)₂ nhiều. Kết tinh từ dung dịch nước, Ba(OH)₂ giữ thêm nước trong mạng thành tinh thể ngậm 8 nước; đun trong không khí nó chuyển thành dạng ngậm 1 nước, trong đó mỗi Ba²⁺ được 8 phối tử bao quanh và các nhóm OH bắc cầu sang những Ba²⁺ bên cạnh tạo cấu trúc lớp.
Thông số vật lý của Ba(OH)2
| Đại lượng | Giá trị | Ghi chú |
|---|---|---|
| Phân tử khối | 171 | tính theo nguyên tử khối làm tròn trong SGK (Ba 137, O 16, H 1) |
| Khối lượng mol chính xác | 171,341 g/mol | theo nguyên tử khối IUPAC (Ba 137,327, O 15,999, H 1,008) |
| Trạng thái, màu | rắn, trắng | |
| Nhiệt độ nóng chảy | 407 °C (dạng khan) | dạng ngậm 1 nước nóng chảy ở 300 °C, dạng ngậm 8 nước ở 78 °C — thấp đến mức chỉ cần để gần nước nóng là tinh thể chảy ra |
| Nhiệt độ sôi | 780 °C | infobox Wikipedia; nung tới 800 °C thì Ba(OH)₂ phân huỷ thành barium oxide: Ba(OH)₂ → BaO + H₂O |
| Khối lượng riêng | 3,743 g/cm³ (ngậm 1 nước) | dạng ngậm 8 nước nhẹ hơn nhiều: 2,18 g/cm³ ở 16 °C. Infobox không cho khối lượng riêng của dạng khan |
| Độ tan trong nước | 3,89 g BaO/100 mL ở 20 °C (≈ 4,35 g Ba(OH)₂/100 mL) | infobox Wikipedia ghi rõ dãy độ tan của nó tính theo khối lượng BaO chứ không theo Ba(OH)₂: 1,67 g ở 0 °C, 3,89 ở 20 °C, 4,68 ở 25 °C, 5,59 ở 30 °C, 8,22 ở 40 °C, 11,7 ở 50 °C, 20,94 ở 60 °C, 101,4 ở 100 °C — độ tan tăng rất nhanh theo nhiệt độ. Con số 4,35 g/100 mL là quy đổi sang Ba(OH)₂, tính từ khối lượng mol (171,34 so với 153,33 của BaO). Hai lưu ý về nguồn: dãy này trong infobox mang nhãn "cần dẫn nguồn", và bảng độ tan của Wikipedia gán đúng dãy số ấy cho những nhiệt độ khác (1,67 ở 0 °C, 3,89 ở 15 °C, 5,59 ở 20 °C, 8,22 ở 30 °C) — hai chỗ lệch nhau một cột, trang này lấy theo infobox |
| Độ mạnh của base | pKb 0,15 (nấc 1) và 0,64 (nấc 2) | hai giá trị đều rất nhỏ, nghĩa là cả hai nhóm OH⁻ đều tách ra gần như hoàn toàn: Ba(OH)₂ → Ba²⁺ + 2OH⁻. Đây là base mạnh và lại tan khá, nên pha được dung dịch base đậm hơn nước vôi trong nhiều |
| Các dạng ngậm nước | khan 171,34; ngậm 1 nước 189,36; ngậm 8 nước 315,46 | kết tinh từ dung dịch nước cho dạng ngậm 8 nước; đun trong không khí nó chuyển thành dạng ngậm 1 nước — đây mới là dạng thương phẩm thông thường, tên cũ là baryta. Đun dạng ngậm 1 nước ở 100 °C trong chân không thì được BaO và nước |
| Cấu tạo | hợp chất ion: Ba²⁺ + 2OH⁻ | trong dạng ngậm 1 nước, mỗi Ba²⁺ có 8 phối tử xếp theo hình lăng trụ vuông chéo — 2 phân tử nước và 6 nhóm hydroxide; các nhóm hydroxide bắc cầu sang những Ba²⁺ bên cạnh (cầu đôi và cầu ba) nên tinh thể có cấu trúc lớp. Trong dạng ngậm 8 nước, mỗi Ba²⁺ cũng phối trí 8 nhưng các ion không dùng chung phối tử với nhau |
| Enthalpy tạo thành chuẩn | −946,3 kJ/mol | chất rắn dạng α (NIST WebBook, bản duyệt Chase 1998). Infobox Wikipedia dẫn CRC Handbook 90th ghi −944,7 kJ/mol — hai nguồn lệch nhau khoảng 1,6 kJ/mol; enthalpy nóng chảy 16 kJ/mol |
| Chiết suất | 1,50 (dạng ngậm 8 nước) | độ cảm từ mol −53,2 × 10⁻⁶ cm³/mol (chất nghịch từ) |
| LD50 (chuột, đường miệng) | 308 mg/kg | độc hơn hẳn Ca(OH)₂ (7 340 mg/kg). Chỉ số nguy hiểm NFPA: sức khoẻ 3, cháy 1, phản ứng 1 |
Số liệu làm tròn cho phổ thông; nguồn ghi ở mục Tài liệu tham khảo.
Thành phần nguyên tố của Ba(OH)2
| Nguyên tố | NTKNguyên tử khối | Số ng.tửSố nguyên tử | KLKhối lượng | % khối lượng |
|---|---|---|---|---|
| Ba barium | 137 | 1 | 137 | 80,12 % |
| O oxygen | 16 | 2 | 32 | 18,71 % |
| H hydrogen | 1 | 2 | 2 | 1,17 % |
| TổngPhân tử khối Ba(OH)2 | 5 | 171 | 100 % |
NTK = nguyên tử khối (làm tròn như trong bài tập phổ thông), KL = khối lượng. Ví dụ: %Ba = 137 ÷ 171 × 100 % = 80,1 %.
Tính nhanh: mol – khối lượng – nồng độ
- Khối lượng
- m = n × M = 0,25 × 171
- 42,75 g
- Số phân tử
- N = n × NA = 0,25 × 6,022 × 10²³
- 1,506 × 10²³
- Nồng độ mol
- CM = n / V = 0,25 / 0,25
- 1 M
M = phân tử khối (g/mol); NA = 6,022 × 10²³ là số Avogadro — số phân tử có trong 1 mol của bất kỳ chất nào; V là thể tích dung dịch tính bằng lít.
Điều chế Ba(OH)2
Cho barium oxide tác dụng với nước: BaO + H₂O → Ba(OH)₂. Trong phòng thí nghiệm có thể điện phân dung dịch BaCl₂ có màng ngăn tương tự NaOH.
Tính chất hoá học của Ba(OH)2
Base mạnh (kiềm), tan tốt hơn Ca(OH)₂ và Mg(OH)₂; ion Ba²⁺ tạo nhiều kết tủa đặc trưng.
- Với acid: Ba(OH)₂ + 2HCl → BaCl₂ + 2H₂O; Ba(OH)₂ + H₂SO₄ → BaSO₄↓ + 2H₂O.
- Với acidic oxide (kết tủa trắng, tan lại khi dư khí): Ba(OH)₂ + CO₂ → BaCO₃↓ + H₂O; Ba(OH)₂ + SO₂ → BaSO₃↓ + H₂O.
- Với dung dịch muối: Ba(OH)₂ + Na₂SO₄ → BaSO₄↓ + 2NaOH; Ba(OH)₂ + Na₂CO₃ → BaCO₃↓ + 2NaOH; Ba(OH)₂ + CuSO₄ → BaSO₄↓ + Cu(OH)₂↓.
- Với muối ammonium (giải phóng NH₃, phản ứng thu nhiệt mạnh với NH₄Cl rắn): Ba(OH)₂ + 2NH₄Cl → BaCl₂ + 2NH₃↑ + 2H₂O; Ba(OH)₂ + (NH₄)₂SO₄ → BaSO₄↓ + 2NH₃↑ + 2H₂O.
Lỗi thường gặp với Ba(OH)2
- Coi Ba(OH)₂ hiền như nước vôi trong vì "cùng là base của nhóm IIA". Hai chất khác nhau rất xa về độc tính: Ca(OH)₂ không độc cấp (LD50 đường miệng ở chuột 7 340 mg/kg) và còn là phụ gia thực phẩm E526; Ba(OH)₂ có LD50 đường miệng ở chuột 308 mg/kg, chỉ số NFPA về sức khoẻ bằng 3, và ECHA có hẳn phân loại hài hoà cho nó (H302 có hại nếu nuốt phải, H332 có hại nếu hít phải). Nước barit là thuốc thử trong phòng thí nghiệm, không phải thứ để đùa như nước vôi.
- Nghĩ "bari độc thì uống bari chụp X-quang chắc nguy hiểm". Ranh giới nằm ở độ tan chứ không ở nguyên tố. Thuốc cản quang là barium sulfate BaSO₄ — chất gần như không tan: 2,448 mg/L ở 20 °C, tích số tan 1,0842 × 10⁻¹⁰ — nên không hấp thu vào máu; Wikipedia viết rằng tuy các muối bari tan độc với người, chính độ tan thấp của BaSO₄ bảo vệ bệnh nhân khỏi hấp thu lượng kim loại có hại. Ba(OH)₂ thì tan, nên tuyệt đối không được dùng cho việc đó. Tai nạn bari thường gặp đúng là do nhầm chất: trong sự cố Celobar ở Brazil năm 2003, chín bệnh nhân tử vong vì chế phẩm cản quang pha sai.
- Sục CO₂ dư vào nước barit rồi kết luận "không có hiện tượng". Lúc đầu có kết tủa trắng: Ba(OH)₂ + CO₂ → BaCO₃ + H₂O. Sục tiếp thì CO₂ dư hoà tan kết tủa: BaCO₃ + CO₂ + H₂O → Ba(HCO₃)₂ và dung dịch trong trở lại. Làm bài toán phải tính tỉ lệ T = n(CO₂)/n(Ba(OH)₂): T ≤ 1 thì chỉ có BaCO₃, T ≥ 2 thì chỉ có Ba(HCO₃)₂, ở giữa có cả hai; kết tủa cực đại khi T = 1.
- Lẫn ba dạng của Ba(OH)₂ khi tính toán. Dạng khan có M = 171,34 và nóng chảy ở 407 °C; dạng ngậm 1 nước M = 189,36, nóng chảy ở 300 °C, là dạng thương phẩm thông thường; dạng ngậm 8 nước M = 315,46, nóng chảy ngay ở 78 °C và là dạng kết tinh ra từ dung dịch nước. Đề cho tinh thể ngậm nước mà tính theo M = 171 sẽ sai; ngược lại, dạng khan không được cộng thêm nước.
- Nghĩ base nào chuẩn độ acid yếu cũng như nhau. Dung dịch NaOH hay KOH để lâu luôn lẫn ít carbonate do hấp thụ CO₂ của không khí, mà ion carbonate có tính base yếu hơn nhiều so với OH⁻ nên gây sai số khi chuẩn độ. Với Ba(OH)₂ thì khác: BaCO₃ không tan, nên theo Wikipedia, một dung dịch Ba(OH)₂ còn trong là bảo đảm không chứa carbonate — nhờ vậy dùng được chỉ thị phenolphthalein hay thymolphthalein mà không mắc sai số ấy. Đó là lí do phòng thí nghiệm chọn nước barit để chuẩn độ acid yếu, nhất là acid hữu cơ.
Ứng dụng của Ba(OH)2
| Ứng dụng | Dựa trên tính chất nào |
|---|---|
| Thuốc thử nhận biết CO₂, SO₂, ion sulfate và ion carbonate | Ba²⁺ tạo kết tủa trắng với rất nhiều anion: Ba(OH)₂ + CO₂ → BaCO₃ + H₂O; Ba(OH)₂ + H₂SO₄ → BaSO₄ + 2H₂O. Riêng BaSO₄ gần như không tan (2,448 mg/L ở 20 °C) và không tan cả trong acid mạnh, nên kết tủa trắng bền này là dấu hiệu chắc chắn của ion sulfate |
| Chuẩn độ acid yếu, nhất là acid hữu cơ | Dung dịch Ba(OH)₂ còn trong thì chắc chắn không lẫn carbonate, vì BaCO₃ không tan sẽ kết tủa ra hết — khác hẳn dung dịch NaOH và KOH. Nhờ vậy có thể dùng phenolphthalein hoặc thymolphthalein mà không gặp sai số do ion carbonate |
| Tiền chất công nghiệp để sản xuất các hợp chất bari khác | Ba(OH)₂ là base mạnh và tan, nên phản ứng gọn với acid hay muối để cho muối bari mong muốn: với H₂SO₄ cho BaSO₄, với H₃PO₄ cho barium phosphate, với H₂S cho barium sulfide. Dạng ngậm 1 nước còn được dùng để tách nước và loại ion sulfate khỏi sản phẩm — tận dụng đúng chuyện BaSO₄ rất ít tan |
| Base mạnh trong tổng hợp hữu cơ | Ba(OH)₂ dùng để thuỷ phân ester và nitrile, làm base cho phản ứng ngưng tụ aldol, và để decarboxyl hoá amino acid — phản ứng sau giải phóng barium carbonate nên sản phẩm dễ tách. Nó cũng có mặt trong cách điều chế cyclopentanone, diacetone alcohol và D-gulonic γ-lactone |
| Thí nghiệm biểu diễn phản ứng thu nhiệt | Trộn tinh thể Ba(OH)₂·8H₂O với ammonium chloride rắn: Ba(OH)₂ + 2NH₄Cl → BaCl₂ + 2NH₃ + 2H₂O. Phản ứng thu nhiệt mạnh đến mức hỗn hợp lạnh đủ để đóng băng nước đọng dưới đáy cốc, đồng thời lượng nước sinh ra hoà tan chính hỗn hợp — nên đây là thí nghiệm kinh điển ở các trường đại học |
| Điều chế từ barium oxide | BaO + H₂O → Ba(OH)₂ — oxide của kim loại kiềm thổ nặng tan và phản ứng với nước cho hydroxide tương ứng. Sản phẩm kết tinh ra ở dạng ngậm 8 nước, rồi đun trong không khí thành dạng ngậm 1 nước để đóng gói |
Nhận biết Ba(OH)2
Dung dịch làm quỳ xanh; với H₂SO₄ hoặc dung dịch sulfate cho kết tủa trắng BaSO₄ không tan trong acid mạnh; sục CO₂ vào thấy vẩn đục; ion Ba²⁺ cho ngọn lửa màu lục vàng.
An toàn và bảo quản Ba(OH)2
Kích ứng, có hại (GHS07) — H302: có hại nếu nuốt phải; H332: có hại nếu hít phải (phân loại hài hoà CLP, từ cảnh báo "Warning")
Barium hydroxide (EC 241-234-5) **có** phân loại hài hoà theo CLP, chỉ số 056-002-00-7, phụ lục VI của CLP (bản đầu tiên, hiệu lực từ 01/12/2010): Acute Tox. 4 (Inhalation)* với H332 và Acute Tox. 4 (Oral)* với H302, hình đồ GHS07, từ cảnh báo "Warning", kèm ghi chú A và ghi chú 1. Mục này ECHA ghi là kế thừa từ dòng chung "muối bari, trừ barium sulfate, muối của 1-azo-2-hydroxynaphthalenyl aryl sulphonic acid và các muối đã nêu riêng ở nơi khác trong phụ lục"; dạng ngậm 8 nước (EC 602-490-7) dùng chung chỉ số hài hoà đó. Ngoài phân loại hài hoà còn có 12 thông báo C&L/CLP do doanh nghiệp tự khai, nhiều thông báo nặng hơn: nhóm 28,05 % (nguồn REACH Joint) ghi H332 + H302 + Skin Corr. 1A (H314) + Eye Dam. 1 (H318) với GHS07 và GHS05; 24,39 % ghi H332 + H302; 11,46 % ghi H332 + H302 + Skin Corr. 1B (H314); 8,54 % ghi H302 + H314 + H318; 3,66 % ghi H302 + H314 + Eye Irrit. 2 (H319); 1,71 % ghi "Not classified". Infobox Wikipedia gộp thành GHS05 và GHS07 với từ cảnh báo "Danger" và các mã H302, H314, H332, H412. Các số liệu áp cho cả dạng khan lẫn dạng ngậm nước. Ba(OH)₂ vừa ăn mòn như mọi base mạnh, vừa độc vì là muối bari tan: LD50 đường miệng ở chuột 308 mg/kg, chỉ số NFPA về sức khoẻ bằng 3 — khác hẳn Ca(OH)₂ (LD50 7 340 mg/kg).
Vào mắt: rửa dưới vòi nước nhiều phút, tháo kính áp tròng, đến cơ sở y tế. Dính da: rửa thật nhiều nước và xà phòng. Nuốt phải: súc miệng, không gây nôn, đi cấp cứu ngay và mang theo nhãn hoá chất — đây là muối bari tan. Hít bụi: ra chỗ thoáng, đi khám nếu khó thở. Đổ vãi: gom khô vào lọ kín, lau sạch; dung dịch thừa gom vào lọ chất thải chứa bari, không đổ xuống cống.
Bảo quản: Lọ kín, nơi khô và mát: dung dịch để hở hấp thụ CO₂ của không khí tạo váng BaCO₃ và mất dần tính base — đúng chỗ làm hỏng ưu điểm "không lẫn carbonate" của nó. Tinh thể ngậm 8 nước nóng chảy ngay ở 78 °C nên phải để xa nguồn nhiệt. Để xa acid và muối ammonium (sinh NH₃). Dán nhãn rõ "muối bari tan — độc" và cất riêng khỏi hoá chất thực phẩm.
Phản ứng tiêu biểu của Ba(OH)2 (7)
- BaO tác dụng với nướcBaO + H2O Ba(OH)2
- Na₂SO₄ tác dụng với Ba(OH)₂Na2SO4 + Ba(OH)2 BaSO4 + 2NaOH
- Bari tác dụng với nướcBa + 2H2O Ba(OH)2 + H2
- NH₄Cl tác dụng với Ba(OH)₂2NH4Cl + Ba(OH)2 BaCl2 + 2NH3 + 2H2O
- Ba(OH)₂ tác dụng với H₂SO₄Ba(OH)2 + H2SO4 BaSO4 + 2H2O
- (NH₄)₂SO₄ tác dụng với Ba(OH)₂(NH4)2SO4 + Ba(OH)2 BaSO4 + 2NH3 + 2H2O
- Ba(OH)₂ tác dụng với CO₂Ba(OH)2 + CO2 BaCO3 + H2O
Tự luyện về Ba(OH)2
Gom từ bài tập của các phản ứng có barium hydroxide và câu hỏi riêng cho chất.
1. Phản ứng BaO + H₂O → Ba(OH)₂ thuộc loại
A. phân huỷB. thếC. hoá hợpD. trao đổi
Đáp án C. Hai chất kết hợp thành một chất.
2. Hệ số của NaOH trong phương trình Na₂SO₄ + Ba(OH)₂ → BaSO₄ + NaOH là
A. 1B. 2C. 3D. 4
Đáp án B. Na₂SO₄ + Ba(OH)₂ → BaSO₄ + 2NaOH.
3. Tổng hệ số (nguyên, tối giản) của phương trình Ba + H₂O → Ba(OH)₂ + H₂ là
A. 4B. 5C. 6D. 7
Đáp án B. Ba + 2H₂O → Ba(OH)₂ + H₂: 1 + 2 + 1 + 1 = 5.
4. Hấp thụ hoàn toàn 0,15 mol CO₂ vào dung dịch chứa 0,1 mol Ba(OH)₂. Khối lượng kết tủa thu được là (Ba = 137, C = 12, O = 16)
A. 9,85 gB. 19,70 gC. 29,55 gD. 39,40 g
Đáp án A. T = n(CO₂)/n(Ba(OH)₂) = 1,5 nằm giữa 1 và 2 nên tạo cả hai muối. Gọi a là số mol BaCO₃, b là số mol Ba(HCO₃)₂: a + b = 0,1 (bảo toàn Ba) và a + 2b = 0,15 (bảo toàn C) → b = 0,05 và a = 0,05. m(BaCO₃) = 0,05 × 197 = 9,85 g. Nếu quên phần kết tủa bị CO₂ dư hoà tan thì sẽ chọn nhầm 19,70 g.
5. Hoà tan hoàn toàn tinh thể Ba(OH)₂·8H₂O (M = 315,46) vào nước được 250 mL dung dịch Ba(OH)₂ 0,2 M. Khối lượng tinh thể đã dùng là
A. 8,57 gB. 15,77 gC. 17,13 gD. 31,55 g
Đáp án B. n(Ba(OH)₂) = 0,25 × 0,2 = 0,05 mol; mỗi mol tinh thể ngậm 8 nước chứa 1 mol Ba(OH)₂ nên m = 0,05 × 315,46 = 15,77 g. Đáp án 8,57 g là khi tính nhầm theo dạng khan (M = 171,34).
6. Có bốn dung dịch không nhãn: Na₂SO₄, Na₂CO₃, NaCl và NaOH. Dùng dung dịch Ba(OH)₂ thì phân biệt được
A. cả bốn dung dịchB. Na₂SO₄ và Na₂CO₃ (cùng cho kết tủa trắng), còn NaCl và NaOH thì khôngC. chỉ Na₂SO₄D. không phân biệt được dung dịch nào
Đáp án B. Ba(OH)₂ + Na₂SO₄ → BaSO₄ + 2NaOH và Ba(OH)₂ + Na₂CO₃ → BaCO₃ + 2NaOH đều cho kết tủa trắng; NaCl và NaOH không phản ứng nên không có hiện tượng. Muốn tách riêng hai chất đầu thì nhỏ thêm acid mạnh: BaCO₃ tan và sủi bọt CO₂, còn BaSO₄ vẫn trơ.
Câu hỏi thường gặp về Ba(OH)2
Ba(OH)₂ là chất gì, nước barit là gì?
Ba(OH)₂ (barium hydroxide, tên cũ bari hiđroxit) là base mạnh của bari: chất rắn màu trắng, tan khá trong nước. "Nước barit" là dung dịch Ba(OH)₂ trong nước — tên gọi song song với "nước vôi trong" của Ca(OH)₂. Dạng thương phẩm thông thường là tinh thể ngậm 1 nước, tên cũ là baryta; dạng kết tinh ra từ dung dịch là tinh thể ngậm 8 nước, nóng chảy ngay ở 78 °C.
Ba(OH)₂ có tan trong nước không?
Tan khá, và tan nhiều hơn hẳn Ca(OH)₂: ở 20 °C là 3,89 g BaO trong 100 mL nước theo cách ghi của infobox Wikipedia, tương đương khoảng 4,35 g Ba(OH)₂ — trong khi Ca(OH)₂ chỉ tan 0,173 g/100 mL. Độ tan của Ba(OH)₂ lại tăng rất nhanh theo nhiệt độ (tới 101,4 g BaO/100 mL ở 100 °C), ngược với Ca(OH)₂ vốn tan ít đi khi đun nóng. Nhờ vậy pha được dung dịch base đậm hơn nước vôi trong nhiều.
Ba(OH)₂ có độc không?
Có. Đây là muối bari tan nên vừa ăn mòn như base mạnh, vừa độc: liều gây chết một nửa số chuột qua đường miệng là 308 mg/kg, chỉ số nguy hiểm NFPA về sức khoẻ bằng 3, và ECHA có phân loại hài hoà H302 (có hại nếu nuốt phải), H332 (có hại nếu hít phải). So sánh cho dễ hình dung: Ca(OH)₂ có LD50 7 340 mg/kg và là phụ gia thực phẩm. Phải đeo găng, kính, không để gần đồ ăn uống — chi tiết ở mục An toàn.
Bari độc, sao vẫn uống bari để chụp X-quang được?
Vì thứ uống vào là barium sulfate BaSO₄ — chất gần như không tan (2,448 mg/L ở 20 °C) nên không hấp thu vào máu, chứ không phải muối bari tan như Ba(OH)₂ hay BaCl₂. Ranh giới giữa an toàn và nguy hiểm ở đây là độ tan — xem mục Lỗi thường gặp.
Nước barit và nước vôi trong khác nhau thế nào?
Cùng là base mạnh của nhóm IIA và cùng làm đục khi gặp CO₂, nhưng nước barit tan nhiều hơn nên pha được đậm hơn, lại tan thêm khi đun nóng (nước vôi trong thì ngược lại). Nước barit còn cho kết tủa BaSO₄ trắng, bền trong acid mạnh với ion sulfate. Đổi lại, Ba(OH)₂ độc hơn hẳn: LD50 308 mg/kg so với 7 340 mg/kg. Bảng so sánh đầy đủ ở cuối trang.
Sục CO₂ vào dung dịch Ba(OH)₂ có hiện tượng gì?
Xuất hiện kết tủa trắng BaCO₃: Ba(OH)₂ + CO₂ → BaCO₃ + H₂O; sục tiếp CO₂ dư thì kết tủa tan dần thành Ba(HCO₃)₂ và dung dịch trong trở lại. Cách tính lượng kết tủa theo tỉ lệ mol — xem mục Lỗi thường gặp.
Ba(OH)2 và Ca(OH)2
| Ba(OH)2 | Ca(OH)2 | |
|---|---|---|
| Loại base | mạnh, tan khá — nước barit | mạnh, ít tan — nước vôi trong |
| Phân tử khối (dạng khan) | 171,34 | 74,09 |
| Độ tan ở 20 °C | 3,89 g BaO/100 mL, tức khoảng 4,35 g Ba(OH)₂/100 mL; tăng mạnh khi đun nóng (101,4 g BaO ở 100 °C) | 0,173 g/100 mL; giảm khi đun nóng (0,068 g ở 100 °C) |
| Độ mạnh của base | pKb 0,15 và 0,64 — hai nấc đều phân li gần như hoàn toàn | phần đã tan phân li hoàn toàn; dung dịch bão hoà có pH 12,4 |
| Dạng thường gặp | tinh thể ngậm 1 nước (thương phẩm) và ngậm 8 nước (kết tinh từ nước, nóng chảy ở 78 °C) | bột khan; khoáng vật là portlandite |
| Khi nung | dạng khan nóng chảy ở 407 °C; tới 800 °C phân huỷ thành BaO | không nóng chảy; mất nước từ 512 °C trở lại thành CaO |
| Enthalpy tạo thành chuẩn | −946,3 kJ/mol | −987 kJ/mol |
| Với CO₂ | kết tủa trắng BaCO₃; CO₂ dư hoà tan thành Ba(HCO₃)₂ | kết tủa trắng CaCO₃ (nhận biết CO₂); CO₂ dư hoà tan thành Ca(HCO₃)₂ |
| Ứng dụng chính | thuốc thử nhận biết CO₂ và ion sulfate, chuẩn độ acid hữu cơ yếu, tiền chất các hợp chất bari, base trong tổng hợp hữu cơ | vữa, xử lý nước, khử chua đất, thực phẩm E526 |
| Tính độc của cation | các muối bari tan đều độc với người; chỉ BaSO₄ gần như không tan (2,448 mg/L ở 20 °C) mới an toàn để uống làm thuốc cản quang | không độc cấp; Ca(OH)₂ là phụ gia thực phẩm E526 và là vôi ăn trầu |
| LD50 đường miệng (chuột) | 308 mg/kg | 7 340 mg/kg |
| Phân loại (ECHA) | CÓ phân loại hài hoà, chỉ số 056-002-00-7: Acute Tox. 4 hít (H332) và Acute Tox. 4 đường miệng (H302), GHS07, "Warning" | không có phân loại hài hoà; thông báo doanh nghiệp nổi bật 41,18 % ghi H315, H318, H335 (GHS05/07, "Danger") |
Tài liệu tham khảo
- Bộ GD&ĐT, Khoa học tự nhiên 8 (Kết nối tri thức), NXB Giáo dục Việt Nam, 2023 — bài 9 Base. Thang pH (base tan/kiềm, quỳ tím, phenolphthalein), bài 11 Muối (tính tan, điều kiện phản ứng trao đổi, nhận biết ion sulfate và carbonate).
- Bộ GD&ĐT, Hoá học 12 (Kết nối tri thức), NXB Giáo dục Việt Nam, 2024 — bài 25 Nguyên tố nhóm IIA (độ tan của hydroxide kim loại nhóm IIA tăng từ Mg đến Ba, muối sulfate của Ba không tan, nhận biết ion Ba²⁺).
- Bộ GD&ĐT, Hoá học 11 (Kết nối tri thức), NXB Giáo dục Việt Nam, 2023 — bài 2 Cân bằng trong dung dịch nước (base mạnh phân li hoàn toàn, pH, chuẩn độ acid – base), bài 5 Ammonia. Muối ammonium (base mạnh đẩy NH₃ khỏi muối ammonium).
- Wikipedia, "Barium hydroxide" (infobox dẫn CRC Handbook 90th; mục Preparation and structure, Uses, Laboratory uses, Reactions, Safety), en.wikipedia.org — M 171,34 (khan), 189,355 (ngậm 1 nước — trang này làm tròn thành 189,36) và 315,46 (ngậm 8 nước), chất rắn trắng, nóng chảy 407 °C (khan) / 300 °C (ngậm 1 nước) / 78 °C (ngậm 8 nước), sôi 780 °C, khối lượng riêng 3,743 g/cm³ (ngậm 1 nước) và 2,18 g/cm³ (ngậm 8 nước ở 16 °C), chiết suất 1,50 (ngậm 8 nước), pKb 0,15 cho nhóm OH⁻ thứ nhất và 0,64 cho nhóm thứ hai, độ cảm từ −53,2 × 10⁻⁶ cm³/mol, ΔfH° −944,7 kJ/mol và ΔHnóng chảy 16 kJ/mol (CRC 90th), dãy độ tan ghi theo khối lượng BaO chứ không theo Ba(OH)₂ — 1,67 / 3,89 / 4,68 / 5,59 / 8,22 / 11,7 / 20,94 / 101,4 g/100 mL ở 0 / 20 / 25 / 30 / 40 / 50 / 60 / 100 °C, dãy này mang nhãn "cần dẫn nguồn" trong bài; con số ≈ 4,35 g Ba(OH)₂/100 mL mà trang in kèm là do **trang này tính**, quy đổi 3,89 g BaO theo tỉ lệ khối lượng mol 171,34 / 153,33 (M của BaO tính từ khối lượng nguyên tử IUPAC Ba 137,327 và O 15,999), chứ không có trong nguồn, BaO + H₂O → Ba(OH)₂, kết tinh ở dạng ngậm 8 nước rồi chuyển thành ngậm 1 nước khi đun trong không khí, dạng ngậm 1 nước là dạng thương phẩm thông thường và có tên baryta hay baryta-water, đun dạng ngậm 1 nước ở 100 °C trong chân không cho BaO và nước, cấu trúc lớp với Ba²⁺ phối trí 8 theo hình lăng trụ vuông chéo gồm 2 phối tử nước và 6 phối tử hydroxide bắc cầu đôi và cầu ba, dạng ngậm 8 nước phối trí 8 nhưng không dùng chung phối tử, phân huỷ thành BaO ở 800 °C, phản ứng với CO₂ cho BaCO₃, với H₂SO₄ cho BaSO₄, với H₃PO₄ cho barium phosphate, với H₂S cho barium sulfide, dùng trong hoá phân tích để chuẩn độ acid yếu, nhất là acid hữu cơ vì dung dịch nếu còn trong thì bảo đảm không chứa carbonate — khác dung dịch NaOH và KOH — nên dùng được phenolphthalein hay thymolphthalein mà không mắc sai số do ion carbonate vốn kém base hơn nhiều, tiền chất công nghiệp của các hợp chất bari khác và dạng ngậm 1 nước dùng để tách nước cùng loại sulfate nhờ độ tan rất thấp của barium sulfate, base mạnh trong tổng hợp hữu cơ để thuỷ phân ester và nitrile, ngưng tụ aldol, decarboxyl hoá amino acid giải phóng barium carbonate, điều chế cyclopentanone, diacetone alcohol và D-gulonic γ-lactone, phản ứng thu nhiệt mạnh giữa Ba(OH)₂·8H₂O với ammonium chloride hoặc ammonium thiocyanate lạnh đủ để đóng băng nước và sinh đủ nước để hoà tan hỗn hợp — thí nghiệm biểu diễn quen thuộc, "barium hydroxide presents the same hazards such as skin irritation and burns as well as eye damage, just as the other strong bases and as other water-soluble barium compounds: it is corrosive and toxic" (câu này trong bài mang nhãn "cần dẫn nguồn"), GHS05 và GHS07 với từ cảnh báo "Danger" và các mã H302, H314, H332, H412, LD50 308 mg/kg (chuột, đường miệng), NFPA sức khoẻ 3 – cháy 1 – phản ứng 1.
- Wikipedia, "Solubility table" (bảng S, g/100 mL nước), en.wikipedia.org — dòng "Barium hydroxide octahydrate": 1,67 (0 °C), 2,48 (10 °C), 3,89 (15 °C), 5,59 (20 °C), 8,22 (30 °C), 11,7 (40 °C), 20,9 (50 °C), 101 (70 °C). Đúng dãy số của infobox nhưng gán cho những nhiệt độ khác, lệch một cột — hai chỗ trong cùng nguồn không khớp nhau, trang này lấy theo infobox và ghi kèm để thấy chỗ lệch. Dòng Ca(OH)₂: 0,189 (0 °C), 0,173 (20 °C), 0,068 (100 °C) (thongSo, bảng so sánh).
- Wikipedia, "Barium sulfate" (infobox dẫn CRC Handbook 85th; mục Radiocontrast agent, Production, Toxicity), en.wikipedia.org — BaSO₄ khối lượng riêng 4,49 g/cm³, nóng chảy 1 580 °C, độ tan 2,448 mg/L ở 20 °C và 2,85 mg/L ở 30 °C, tích số tan 1,0842 × 10⁻¹⁰ ở 25 °C, khoáng barit là nguồn bari thương mại chính, huyền phù BaSO₄ dùng làm thuốc cản quang cho chụp X-quang đường tiêu hoá ("barium meal"), "Although barium is a heavy metal, and its water-soluble compounds are often highly toxic, the low solubility of barium sulfate protects the patient from absorbing harmful amounts of the metal", "Although soluble salts of barium are moderately toxic to humans, barium sulfate is nontoxic due to its insolubility", ngộ độc bari thường do uống nhầm muối bari tan bị dán nhãn là BaSO₄ — sự cố Celobar ở Brazil năm 2003 làm chín bệnh nhân tử vong vì chế phẩm cản quang pha sai (Lỗi thường gặp, FAQ, bảng so sánh).
- Wikipedia, "Calcium hydroxide" (infobox dẫn CRC Handbook; mục Solubility, Reactions, Uses, Limewater, Health risks), en.wikipedia.org — M 74,093, mất nước ở 512 °C, độ tan 0,173 g/100 mL ở 20 °C và 0,068 g ở 100 °C, pH dung dịch bão hoà 12,4, ΔfH° −987 kJ/mol, phụ gia thực phẩm E526 và vôi ăn trầu, LD50 7 340 mg/kg (chuột, đường miệng), khoáng vật portlandite (bảng so sánh; số liệu giữ đúng như trang Ca(OH)₂ của site).
- NIST Chemistry WebBook, SRD 69: barium hydroxide (CAS 17194-00-2), webbook.nist.gov — dữ liệu nhiệt hoá học pha ngưng tụ: ΔfH° chất rắn −946,30 kJ/mol (dạng α, bản duyệt Chase 1998); trang không có mục dữ liệu chuyển pha, nên nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi lấy từ infobox Wikipedia.
- ECHA CHEM, C&L Inventory: barium hydroxide, EC 241-234-5, chem.echa.europa.eu — CÓ phân loại hài hoà, chỉ số 056-002-00-7, nguồn "CLP Annex VI", bản CLP00, hiệu lực 01/12/2010: Acute Tox. 4 (Inhalation)* với H332 và Acute Tox. 4 (Oral)* với H302, hình đồ GHS07, từ cảnh báo "Warning", ghi chú A và ghi chú 1; ECHA ghi mục này là kế thừa từ dòng cha "barium salts, with the exception of barium sulphate, salts of 1-azo-2-hydroxynaphthalenyl aryl sulphonic acid, and of salts specified elsewhere in this Annex". Ngoài ra có 12 thông báo C&L/CLP của doanh nghiệp: 28,05 % (REACH Joint) H332 + H302 + Skin Corr. 1A (H314) + Eye Dam. 1 (H318) với GHS07/GHS05; 24,39 % (REACH Opt-out) H332 + H302 với GHS07; 11,46 % H332 + H302 + Skin Corr. 1B (H314); 8,54 % H302 + H314 + H318; 3,66 % H302 + H314 + Eye Irrit. 2 (H319); 1,71 % "Not classified". Barium hydroxide octahydrate, EC 602-490-7 — dùng chung chỉ số hài hoà 056-002-00-7. Calcium dihydroxide, EC 215-137-3 — không có phân loại hài hoà; 19 thông báo, mục nổi bật (nguồn REACH Joint) chiếm 41,18 %: STOT SE 3 (H335) + Skin Irrit. 2 (H315) + Eye Dam. 1 (H318), GHS07/GHS05, "Danger" (bảng so sánh).
Cùng nhóm base
- NaOH – sodium hydroxide
- NH3 – ammonia
- Cu(OH)2 – copper(II) hydroxide
- Ca(OH)2 – calcium hydroxide
- KOH – potassium hydroxide
- Fe(OH)2 – iron(II) hydroxide
- Fe(OH)3 – iron(III) hydroxide
- Mg(OH)2 – magnesium hydroxide
Cập nhật: