Bariul este un element al subgrupului principal al celui de-al doilea grup, a șasea perioadă a tabelului periodic elemente chimice D.I Mendeleev, cu număr atomic 56. Notat cu simbolul Ba (lat. Bariu). Substanța simplă este un metal alcalino-pământos moale, maleabil, de culoare alb-argintiu. Are activitate chimică ridicată.
Istoria descoperirii bariuluiBariul a fost descoperit ca oxid BaO în 1774 de Karl Scheele. În 1808, chimistul englez Humphry Davy a obținut amalgam de bariu prin electroliza hidroxidului de bariu umed cu un catod de mercur; După ce mercurul s-a evaporat când a fost încălzit, a eliberat bariu metal.
În 1774, chimistul suedez Carl Wilhelm Scheele și prietenul său Johan Gottlieb Hahn au investigat unul dintre cele mai grele minerale - spatul greu BaSO 4. Ei au reușit să izoleze „pământul greu” necunoscut anterior, care mai târziu a fost numit barit (din grecescul βαρυς - greu). Și 34 de ani mai târziu, Humphry Davy, după ce a supus pământului de baritic umed la electroliză, a obținut din acesta un nou element - bariu. De remarcat că în același 1808, ceva mai devreme decât Davy, Jene Jacob Berzelius și colegii săi au obținut amalgame de calciu, stronțiu și bariu. Așa a apărut elementul bariu.
Alchimiștii antici au calcinat BaSO 4 cu lemn sau cărbune și au obținut „gemuri bologneze” fosforescente. Dar din punct de vedere chimic, aceste pietre prețioase nu sunt BaO, ci sulfură de bariu BaS.
Originea numelui
Și-a primit numele de la grecescul barys - „greu”, deoarece oxidul său (BaO) a fost caracterizat ca având o densitate neobișnuit de mare pentru astfel de substanțe.
Găsirea bariului în naturăÎN scoarta terestra contine 0,05% bariu. Acest lucru este destul de mult - semnificativ mai mult decât, să zicem, plumb, staniu, cupru sau mercur. Nu se găsește în pământ în forma sa pură: bariul este activ, aparține subgrupului de metale alcalino-pământoase și, în mod natural, este legat destul de strâns în minerale.
Principalele minerale ale bariului sunt deja amintitele sparte grele BaSO 4 (mai des numite barita) și witherita BaCO3, numite după englezul William Withering (1741...1799), care a descoperit acest mineral în 1782. O concentrație mică de săruri de bariu este cuprinsă în multe ape mineraleŞi apa de mare. Conținutul scăzut în acest caz este un plus, nu un minus, deoarece toate sărurile de bariu, cu excepția sulfatului, sunt otrăvitoare.
Tipuri de depozite de bariuPe baza asociațiilor minerale, minereurile de baritic sunt împărțite în monominerale și complexe. Complexele complexe sunt împărțite în barit-sulfură (conțin sulfuri de plumb, zinc, uneori cupru și pirit de fier, mai rar Sn, Ni, Au, Ag), barit-calcit (conțin până la 75% calcit), fier-barit (conțin magnetit, hematit și în zonele superioare goethit și hidrogoethit) și barit-fluorit (pe lângă barit și fluorit, acestea conțin de obicei cuarț și calcit, iar sulfurile de zinc, plumb, cupru și mercur sunt uneori prezente sub formă de impurități mici ).
Din punct de vedere practic, de cel mai mare interes sunt depozitele monominerale de fili hidrotermale, barit-sulfura si barit-fluorit. Unele depozite de strat metasomatic și placeri eluviali sunt, de asemenea, de importanță industrială. Depozitele sedimentare, care sunt sedimente chimice tipice ale bazinelor de apă, sunt rare și nu joacă un rol semnificativ.
De regulă, minereurile de baritic conțin și alte componente utile (fluorit, galenă, sfalerit, cupru, aur în concentrații industriale), deci sunt utilizate în combinație.
Izotopi de bariuBariul natural constă dintr-un amestec de șapte izotopi stabili: 130 Ba, 132 Ba, 134 Ba, 135 Ba, 136 Ba, 137 Ba, 138 Ba. Acesta din urmă este cel mai frecvent (71,66%). Sunt cunoscuți și izotopi radioactivi ai bariului, dintre care cel mai important este 140 Ba. Se formează prin descompunerea uraniului, toriului și plutoniului.
Obținerea bariuluiSe poate obține metal în moduri diferite, în special în timpul electrolizei unui amestec topit de clorură de bariu și clorură de calciu. Este posibil să se obțină bariu prin reducerea acestuia din oxidul său folosind o metodă aluminotermă. Pentru a face acest lucru, witherita este arse cu cărbune și se obține oxid de bariu:
BaCO 3 + C → BaO + 2CO.
Apoi amestecul de BaO cu pulbere de aluminiu este încălzit în vid la 1250°C. Vaporii de bariu redusi se condensează în părțile reci ale conductei în care are loc reacția:
3BaO + 2Al → Al 2O 3 + 3Ba.
Interesant, amestecurile de aprindere pentru aluminotermie includ adesea peroxid de bariu BaO2.
Este dificil să se obțină oxid de bariu prin simpla calcinare a witheritei: witherita se descompune numai la temperaturi peste 1800°C. Este mai ușor să obțineți BaO prin calcinarea azotatului de bariu Ba(NO 3) 2:
2Ba (NO 3) 2 → 2BaO + 4NO 2 + O 2.
Atât electroliza, cât și reducerea cu aluminiu produc un metal alb strălucitor moale (mai dur decât plumbul, dar mai moale decât zincul). Se topește la 710°C, fierbe la 1638°C, iar densitatea sa este de 3,76 g/cm 3 . Toate acestea corespund pe deplin poziției bariului în subgrupul metalelor alcalino-pământoase.
Există șapte izotopi naturali cunoscuți ai bariului. Cel mai comun dintre acestea este bariul-138; este mai mult de 70%.
Bariul este foarte activ. Se auto-aprinde la impact și descompune ușor apa pentru a forma oxid de bariu hidrat:
Ba + 2H2O → Ba (OH)2 + H2.
O soluție apoasă de hidrat de oxid de bariu se numește apă barită. Această „apă” este folosită în chimie analitică pentru determinarea CO 2 în amestecuri de gaze. Dar aceasta este deja din povestea despre utilizarea compușilor de bariu. Bariu metalic aplicare practică aproape niciodată nu o găsește. Este introdus în cantități extrem de mici în aliajele de rulmenți și de imprimare. Un aliaj de bariu și nichel este folosit în tuburile radio, bariul pur este folosit doar în tehnologia vacuumului ca getter (absorbant de gaz).
Bariul metalic se obține din oxid prin reducere cu aluminiu în vid la 1200-1250°C:
4BaO + 2Al = 3Ba + BaAl2O4.
Bariul este purificat prin distilare în vid sau topire în zonă.
Prepararea titanului de bariu. Este relativ ușor de obținut. Witherita BaCO 3 la 700...800°C reacționează cu dioxidul de titan TiO 2, rezultatul este exact ceea ce este necesar:
BaCO 3 + TiO 2 → BaTiO 3 + CO 2.
De bază balul de absolvire. Metoda de obținere a bariului metalic din BaO este reducerea acestuia cu pulbere de A1: 4BaO + 2A1 -> 3Ba + BaO*A1 2 O 3. Procesul se desfășoară într-un reactor la 1100-1200 °C într-o atmosferă de Ar sau în vid (aceasta din urmă metodă este de preferat). Raportul molar BaO:A1 este (1,5-2):1. Reactorul este plasat într-un cuptor astfel încât temperatura „părții sale reci” (vaporii de bariu rezultați sunt condensați în ea) să fie de aproximativ 520 ° C. Prin distilare în vid, bariul este purificat până la un conținut de impurități mai mic de 10 ~ 4% în greutate, iar atunci când se utilizează topirea zonei - până la 10 ~ 6%.
Cantități mici de bariu se obțin și prin reducerea BaBeO 2 [sintetizat prin fuziunea Ba(OH) 2 și Be(OH) 2 ] la 1300°C cu titan, precum și descompunerea la 120°C a Ba( N 3) 2 format în timpul schimbului de săruri de bariu cu NaN 3.
Acetat de Ba (OOСSN 3), - incolor. cristale; p.p. 490°C (cu descompunere); dens 2,47 g/cm3; sol. în apă (58,8 g la 100 g la 0°C). Sub 25 °C, trihidratul cristalizează din soluții apoase, la 25-41 °C - monohidrat, peste 41 °C - sare anhidră. Primiți interacțiune. Ba(OH) 2, BaCO 3 sau BaS cu CH 3 CO 2 H. Folosit ca mordant la vopsirea lânii și calicotului.
Manganat(VI) BaMnO 4 - cristale verzi; nu se descompune până la 1000°C. Obținut prin calcinarea unui amestec de Ba(NO3)2 cu MnO2. Un pigment (Cassel sau verde de mangan) folosit în mod obișnuit pentru pictura în frescă.
Cromat(VI) BaСrO 4 - cristale galbene; p.p. 1380°C; - 1366,8 kJ/mol; sol. în non-org. k-tah, nu sol. în apă. Primiți interacțiune. soluții apoase de Ba(OH) 2 sau BaS cu cromați de metale alcaline (VI). Pigment (galben barit) pentru ceramică. MPC 0,01 mg/m3 (în termeni de Cr03). Pyrconate BaZrO 3 - incolor. cristale; p.p. ~269°C; - 1762 kJ/mol; sol. în apă și soluții de apă alcalii și NH 4 HCO 3, se descompune prin inorg puternic. to-tami. Primiți interacțiune. ZrO2 cu BaO, Ba(OH)2 sau BaCO3 când este încălzit. Zirconatul de Ba amestecat cu BaTiO 3 este un piezoelectric.
Bromură BaBr 2 - cristale albe; p.p. 847°C; dens 4,79 g/cm3; -757 kJ/mol; bine sol. în apă, metanol, mai rău - în etanol. Dihidratul se cristalizează din soluții apoase, transformându-se în monohidrat la 75°C, în sare anhidră - peste 100°C în soluții apoase, interacțiune. cu CO2 și O2 din aer, formând BaCO3 și Br2. Obțineți interacțiunea BaBr 2. soluţii apoase de Ba(OH)2 sau BaCO3 cu acid bromhidric.
Iodură BaI 2 - incoloră. cristale; p.p. 740°C (cu descompunere); dens 5,15 g/cm3; . -607 kJ/mol; bine sol. în apă și etanol. Din soluții de apă fierbinte, dihidratul cristalizează (se deshidratează la 150°C), sub 30°C - hexahidratul. Obțineți interacțiunea BaI 2. soluţii apoase de Ba(OH)2 sau BaCO3 cu acid iodhidric.
Proprietățile fizice ale bariuluiBariul este un metal maleabil alb-argintiu. Dacă este lovit puternic, se rupe. Există două modificări alotropice ale bariului: până la 375 °C α-Ba cu o rețea cubică centrată pe corp este stabilă (parametrul a = 0,501 nm), β-Ba este stabil deasupra.
Duritate la scara mineralogica 1,25; Scara Mohs 2.
Păstrați bariu metal în kerosen sau sub un strat de parafină.
Proprietăți chimice bariuBariul este un metal alcalino-pământos. Se oxidează intens în aer, formând oxid de bariu BaO și nitrură de bariu Ba 3 N 2 și se aprinde cu o ușoară încălzire. Reacționează energic cu apa, formând hidroxid de bariu Ba(OH) 2:
Ba + 2H20 = Ba(OH)2 + H2
Interacționează activ cu acizii diluați. Multe săruri de bariu sunt insolubile sau ușor solubile în apă: sulfat de bariu BaSO 4, sulfit de bariu BaSO 3, carbonat de bariu BaCO 3, fosfat de bariu Ba 3 (PO 4) 2. Sulfura de bariu BaS, spre deosebire de sulfura de calciu CaS, este foarte solubilă în apă.
Natură Bariul este format din șapte izotopi stabili din luna mai. părțile 130, 132, 134-137 și 138 (71,66%). Secţiune transversală captarea neutronilor termici 1.17-10 28 m 2. Configurație externă învelişul de electroni 6s2; stare de oxidare + 2, rar + 1; energia de ionizare Ba°->Ba + ->Ba 2+ resp. 5,21140 și 10,0040 eV; Electronegativitatea Pauling 0,9; raza atomică 0,221 nm, raza ionică Ba 2+ 0,149 nm (numărul de coordonare 6).
Reacționează ușor cu halogenii pentru a forma halogenuri.
Când este încălzit cu hidrogen, formează hidrură de bariu BaH2, care, la rândul său, formează complexul de Li cu hidrură de litiu LiH.
Reacţionează la încălzire cu amoniac:
6Ba + 2NH3 = 3BaH2 + Ba3N2
Când este încălzită, nitrura de bariu Ba 3 N 2 reacționează cu CO, formând cianura:
Ba3N2 + 2CO = Ba(CN)2 + 2BaO
Cu amoniacul lichid dă o soluție de culoare albastru închis, din care se poate izola amoniacul, care are un luciu auriu și se descompune ușor odată cu eliminarea NH3. În prezența unui catalizator de platină, amoniacul se descompune pentru a forma amidă de bariu:
Ba(NH2)2 + 4NH3 + H2
Carbura de bariu BaC 2 poate fi obținută prin încălzirea BaO cu cărbune într-un cuptor cu arc.
Cu fosforul formează fosfură Ba 3 P 2 .
Bariul reduce oxizii, halogenurile și sulfurile multor metale la metalul corespunzător.
Aplicații ale bariuluiUn aliaj de bariu cu A1 (aliaj Alba, 56% Ba) stă la baza getter-urilor (absorbitori de gaz). Pentru a obține getter-ul în sine, bariul este evaporat din aliaj prin încălzire de înaltă frecvență într-un balon evacuat al dispozitivului, ca urmare, se formează așa-numitul bariu pe părțile reci ale balonului. oglindă de bariu (sau acoperire difuză în timpul evaporării într-un mediu cu azot). Partea activă a marii majorități a catozilor termoionici este BaO. Bariul este, de asemenea, folosit ca agent dezoxidant pentru Cu și Pb și ca aditiv pentru agenții antifricțiune. aliaje, metale feroase și neferoase, precum și aliaje din care sunt realizate fonturi tipografice pentru a le crește duritatea. Aliajele de bariu cu Ni sunt utilizate pentru fabricarea electrozilor bujiilor în motoarele interne. ardere și în tuburi radio. 140 Va (T 1/2 12,8 zile) este un indicator izotopic utilizat în studiul compușilor de bariu.
Bariu metal, adesea aliat cu aluminiu, este folosit ca un getter în dispozitivele electronice cu vid înalt.
Material anticorozivBariul se adaugă împreună cu zirconiu la lichidele de răcire ale metalelor (aliaje de sodiu, potasiu, rubidiu, litiu, cesiu) pentru a reduce agresivitatea acestora din urmă la conducte și în metalurgie.
Fluorura de bariu este utilizată sub formă de monocristale în optică (lentile, prisme).
Peroxidul de bariu este folosit pentru pirotehnică și ca agent oxidant. Azotatul de bariu și cloratul de bariu sunt folosiți în pirotehnică pentru a colora flăcările (foc verde).
Cromatul de bariu este utilizat la producerea hidrogenului și oxigenului prin metoda termochimică (ciclul Oak Ridge, SUA).
Oxidul de bariu, împreună cu oxizii de cupru și metalele pământurilor rare, este utilizat pentru a sintetiza ceramica supraconductoare care funcționează la temperaturi de azot lichid și mai sus.
Oxidul de bariu este folosit pentru a topi un tip special de sticlă - folosit pentru a acoperi tijele de uraniu. Unul dintre tipurile răspândite de astfel de pahare are următoarea compoziție - (oxid de fosfor - 61%, BaO - 32%, oxid de aluminiu - 1,5%, oxid de sodiu - 5,5%). În topirea sticlei pentru industria nucleară se folosește și fosfatul de bariu.
Fluorura de bariu este utilizată în bateriile cu fluor în stare solidă ca componentă a electrolitului cu fluor.
Oxidul de bariu este utilizat în bateriile cu oxid de cupru de mare putere ca componentă a masei active (oxid de bariu-oxid de cupru).
Sulfatul de bariu este utilizat ca expansor pentru masa activă a electrodului negativ în producția de baterii plumb-acid.
La masa sticlei se adaugă carbonat de bariu BaCO 3 pentru a crește indicele de refracție al sticlei. Sulfatul de bariu este folosit în industria hârtiei ca umplutură; Calitatea hârtiei este determinată în mare măsură de greutatea acesteia, baritul BaSO4 face hârtia mai grea. Această sare este neapărat inclusă în toate tipurile de hârtie scumpe. În plus, sulfatul de bariu este utilizat pe scară largă în producția de vopsea albă litoponă - un produs al reacției soluțiilor de sulfură de bariu cu sulfat de zinc:
BaS + ZnSO 4 → BaS0 4 + ZnS.
Ambele săruri având alb, se precipită, lăsând apă pură în soluție.
La forarea puțurilor de petrol și gaze adânci, o suspensie de sulfat de bariu în apă este utilizată ca fluid de foraj.
O altă sare de bariu are utilizări importante. Acesta este titanatul de bariu BaTiO 3 - unul dintre cei mai importanți feroelectrici (feroelectricii sunt polarizați singuri, fără influența unui câmp extern. Se remarcă printre dielectrici la fel ca materialele feromagnetice dintre conductori. Capacitatea pentru o astfel de polarizare este reținute numai la o anumită temperatură. Feroelectricii polarizați diferă constantă dielectrică mai mare), care sunt considerate materiale electrice foarte valoroase.
În 1944, această clasă a fost completată cu titanat de bariu, ale cărui proprietăți feroelectrice au fost descoperite de fizicianul sovietic B.M. Vulom. Particularitatea titanatului de bariu este că își păstrează proprietățile feroelectrice într-un interval foarte larg de temperatură - de la aproape zero absolut la +125°C.
Bariul și-a găsit aplicație și în medicină. Sarea sa sulfat este utilizată în diagnosticul bolilor gastrice. BaSO4 se amestecă cu apă și se dă pacientului să înghită. Sulfatul de bariu este opac la razele X și, prin urmare, acele părți ale tractului digestiv prin care trece „terciul de bariu” rămân întunecate pe ecran. În acest fel, medicul își face o idee despre forma stomacului și intestinelor și determină locul unde poate apărea un ulcer.
Efectul bariului asupra corpului uman
Căile de intrare în organism.
Principala cale de intrare a bariului în corpul uman este alimentația. Astfel, unii locuitori marini sunt capabili să acumuleze bariu din apa înconjurătoare, iar în concentrații de 7-100 (și pentru unele plante marine de până la 1000) de ori mai mari decât conținutul acestuia în apa de mare. Unele plante (soia și roșiile, de exemplu) sunt, de asemenea, capabile să acumuleze bariu din sol de 2-20 de ori. Cu toate acestea, în zonele în care concentrațiile de bariu în apă sunt mari, apa potabilă poate contribui și la consumul total de bariu. Aportul de bariu din aer este nesemnificativ.
Pericol pentru sănătate.
În cursul studiilor epidemiologice științifice efectuate sub auspiciile OMS, nu au fost confirmate date privind relația dintre mortalitatea prin boli cardiovasculare și nivelurile de bariu din sânge. apă potabilă. În studiile pe termen scurt efectuate la voluntari, nu au fost detectate efecte nocive asupra sistemului cardiovascular la concentrații de bariu de până la 10 mg/l. Adevărat, în experimentele pe șobolani, când aceștia din urmă consumau apă chiar și cu un conținut scăzut de bariu, s-a observat o creștere a tensiunii arteriale sistolice. Acest lucru indică un risc potențial de creștere a tensiunii arteriale la persoanele care consumă pe termen lung apă care conține bariu (aceste date sunt disponibile de la USEPA).
Datele USEPA indică, de asemenea, că chiar și un singur consum de apă care conține niveluri de bariu depășește semnificativ nivelul maxim valori valide, poate duce la slăbiciune musculară și dureri abdominale. Este necesar, totuși, să se țină cont de faptul că standardul pentru bariu stabilit de standardul de calitate USEPA (2,0 mg/l) depășește semnificativ valoarea recomandată de OMS (0,7 mg/l). Standardele sanitare rusești stabilesc o valoare MPC și mai strictă pentru bariu în apă - 0,1 mg/l. Tehnologii de îndepărtare a apei: schimb ionic, osmoză inversă, electrodializă.
Bariu- element al subgrupului principal al celui de-al doilea grup, a șasea perioadă tabel periodic elemente chimice ale lui D.I Mendeleev, cu număr atomic 56. Notate cu simbolul Ba (lat. Bariu). Substanța simplă este un metal alcalino-pământos moale, maleabil, de culoare alb-argintiu. Are activitate chimică ridicată. Istoria descoperirii bariului
1 element al tabelului periodic Bariul a fost descoperit ca oxid BaO în 1774 de către Karl Scheele. În 1808, chimistul englez Humphry Davy a obținut amalgam de bariu prin electroliza hidroxidului de bariu umed cu un catod de mercur; După ce mercurul s-a evaporat când a fost încălzit, a eliberat bariu metal.
În 1774, chimistul suedez Carl Wilhelm Scheele și prietenul său Johan Gottlieb Hahn au investigat unul dintre cele mai grele minerale - spatul greu BaSO4. Ei au reușit să izoleze „pământul greu” necunoscut anterior, care mai târziu a fost numit barit (din grecescul βαρυς - greu). Și 34 de ani mai târziu, Humphry Davy, după ce a supus pământului de baritic umed la electroliză, a obținut din acesta un nou element - bariu. De remarcat că în același 1808, ceva mai devreme decât Davy, Jene Jacob Berzelius și colegii săi au obținut amalgame de calciu, stronțiu și bariu. Așa a apărut elementul bariu.
Alchimiștii antici au calcinat BaSO4 cu lemn sau cărbune și au obținut „gemuri bologneze” fosforescente. Dar din punct de vedere chimic, aceste pietre prețioase nu sunt BaO, ci sulfură de bariu BaS.
Și-a primit numele de la grecescul barys, „greu”, deoarece oxidul său (BaO) a fost caracterizat ca având o densitate neobișnuit de mare pentru astfel de substanțe.
Scoarța terestră conține 0,05% bariu. Acest lucru este destul de mult - semnificativ mai mult decât, să zicem, plumb, staniu, cupru sau mercur. Nu se găsește în pământ în forma sa pură: bariul este activ, aparține subgrupului de metale alcalino-pământoase și, în mod natural, este legat destul de strâns în minerale.
Principalele minerale de bariu sunt deja amintitele sparte grele BaSO4 (mai des numite barit) și witherita BaCO3, numite după englezul William Withering (1741...1799), care a descoperit acest mineral în 1782. Sărurile de bariu se găsesc în concentrații mici în multe ape minerale și apă de mare. Conținutul scăzut în acest caz este un plus, nu un minus, deoarece toate sărurile de bariu, cu excepția sulfatului, sunt otrăvitoare.
|
|||
| Proprietățile atomului | |||
|---|---|---|---|
| Nume, simbol, număr |
Bariu / Bariu (Ba), 56 |
||
| Masa atomică (masa molara) |
137,327(7)(g/mol) |
||
| Configuratie electronica | |||
| Raza atomică | |||
| Proprietăți chimice | |||
| Raza covalentă | |||
| Raza ionică | |||
| Electronegativitatea |
0,89 (scara Pauling) |
||
| Potențialul electrodului | |||
| Stări de oxidare | |||
| Energia de ionizare (primul electron) |
502,5 (5,21) kJ/mol (eV) |
||
| Proprietățile termodinamice ale unei substanțe simple | |||
| Densitate (în condiții normale) | |||
| Punct de topire | |||
| Punct de fierbere | |||
| Ud. căldură de fuziune |
7,66 kJ/mol |
||
| Ud. căldură de vaporizare |
142,0 kJ/mol |
||
| Capacitate de căldură molară |
28,1 J/(K mol) |
||
| Volumul molar |
39,0 cm³/mol |
||
| Rețea cristalină dintr-o substanță simplă | |||
| Structura de zăbrele |
cub |
||
| Parametrii rețelei | |||
| Alte caracteristici | |||
| Conductivitate termică |
(300 K) (18,4) W/(m K) |
||
Conținutul articolului
BARIU– element chimic din grupa a 2-a a tabelului periodic, număr atomic 56, rudă masa atomica 137,33. Situat în a șasea perioadă între cesiu și lantan. Bariul natural este format din șapte izotopi stabili cu numere de masă 130(0,101%), 132(0,097%), 134(2,42%), 135(6,59%), 136(7,81%), 137(11,32%) și 138 ( 71,66%). Bariu în majoritate compuși chimici prezintă o stare de oxidare maximă de +2, dar poate avea și o stare de oxidare zero. În natură, bariul apare numai în stare divalentă.
Istoria descoperirii.
În 1602, Casciarolo (cizmar și alchimist bolognez) a ridicat în munții din jur o piatră atât de grea încât Casciarolo a bănuit că era aur. Încercând să izoleze aurul dintr-o piatră, alchimistul l-a calcinat cu cărbune. Deși nu a fost posibil să se izoleze aurul, experimentul a adus rezultate clar încurajatoare: produsul de calcinare răcit a strălucit roșcat în întuneric. Vestea unei astfel de descoperiri neobișnuite a creat o adevărată senzație în comunitatea alchimică și mineralul neobișnuit primit o serie intreaga nume - piatra soarelui (Lapis solaris), piatra Bolognese (Lapis Boloniensis), fosforul Bolognese (Phosphorum Boloniensis) a devenit un participant la diferite experimente. Dar timpul a trecut și aurul nici nu s-a gândit să iasă în evidență, așa că interesul pentru noul mineral a dispărut treptat, iar multă vreme a fost considerat o formă modificată de gips sau var. Doar un secol și jumătate mai târziu, în 1774, celebrii chimiști suedezi Karl Scheele și Johan Hahn au studiat cu atenție „piatra de la Bologna” și au stabilit că conține un fel de „pământ greu”. Mai târziu, în 1779, Guiton de Morveau a numit acest „teren” barote (barote) din cuvânt grecesc„barue” - greu, iar mai târziu a schimbat numele în barit (barit). Sub acest nume, pământul de bariu a apărut în manualele de chimie de la sfârșitul secolului al XVIII-lea și începutul secolului al XIX-lea. De exemplu, în manualul lui A.L. Lavoisier (1789), baritul este inclus în lista corpurilor simple pământești care formează sare și se dă un alt nume pentru barite - „pământ greu” (terre pesante, latină terra ponderosa). Metalul încă necunoscut conținut în mineral a început să se numească bariu (latină - Bariu). În literatura rusă a secolului al XIX-lea. Au fost folosite și denumirile de barit și bariu. Următorul mineral de bariu cunoscut a fost carbonatul de bariu natural, descoperit în 1782 de Withering și numit mai târziu witherit în onoarea sa. Bariul metalic a fost preparat pentru prima dată de englezul Humphry Davy în 1808 prin electroliza hidroxidului de bariu umed cu un catod de mercur și evaporarea ulterioară a mercurului din amalgamul de bariu. De menționat că în același 1808, ceva mai devreme decât Davy, amalgamul de bariu a fost obținut de chimistul suedez Jens Berzelius. În ciuda numelui său, bariul s-a dovedit a fi un metal relativ ușor, cu o densitate de 3,78 g/cm 3, așa că în 1816 chimistul englez Clark a propus respingerea denumirii „bariu” pe motiv că, dacă pământul de bariu (oxidul de bariu) este într-adevăr mai greu decât alte pământuri (oxizi), atunci metalul, dimpotrivă, este mai ușor decât alte metale. Clark a vrut să numească acest element plutoniu în onoarea vechiului zeu roman, conducătorul regatului subteran Pluto, dar această propunere nu a primit sprijinul altor oameni de știință și metalul ușor a continuat să fie numit „greu”.
Bariu în natură.
Scoarța terestră conține 0,065% bariu, se prezintă sub formă de sulfat, carbonat, silicați și aluminosilicați. Principalele minerale de bariu sunt barita (sulfatul de bariu), numită și spatul greu sau persan, menționată mai sus, și witherita (carbonatul de bariu). Resursele minerale mondiale de barit au fost estimate în 1999 la 2 miliarde de tone, o parte semnificativă dintre ele fiind concentrată în China (aproximativ 1 miliard de tone) și Kazahstan (0,5 miliarde de tone). Există rezerve mari de barită în SUA, India, Turcia, Maroc și Mexic. Resursele de barit rusesc sunt estimate la 10 milioane de tone, producția sa se desfășoară în trei zăcăminte principale situate în regiunile Khakassia, Kemerovo și Chelyabinsk. Producția totală anuală de barit în lume este de aproximativ 7 milioane de tone, Rusia produce 5 mii de tone și importă 25 de mii de tone de barit pe an.
chitanta.
Principalele materii prime pentru producerea bariului și a compușilor săi sunt baritul și, mai rar, witherita. Prin reducerea acestor minerale cu cărbune, cocs sau gaz natural se obțin sulfură de bariu și respectiv oxid de bariu:
BaS04 + 4C = BaS + 4CO
BaS04 + 2CH4 = BaS + 2C + 4H2O
BaCO3 + C = BaO + 2CO
Bariu metal se obține prin reducerea lui cu oxid de aluminiu.
3BaO + 2Al = 3Ba + Al2O3
Acest proces a fost efectuat pentru prima dată de fizicianul rus N.N Beketov. Așa și-a descris experimentele: „Am luat oxid de bariu anhidru și, adăugând la el o anumită cantitate de clorură de bariu, ca flux, am pus acest amestec împreună cu bucăți de argilă (aluminiu) într-un creuzet de carbon și l-am încălzit timp de câteva minute. ore. După ce am răcit creuzetul, am găsit în el un aliaj metalic de un tip complet diferit și proprietăți fizice, mai degrabă decât lut. Acest aliaj are o structură grosieră-cristalină, este foarte fragil, o fractură proaspătă are o strălucire gălbuie slabă; analiza a arătat că la 100 de ore este format din 33,3 bariu și 66,7 argilă, sau, în caz contrar, pentru o parte de bariu conține două părți de argilă...” În prezent, procesul de reducere cu aluminiu se realizează în vid la temperaturi de la 1100 la 1250 ° C, în timp ce bariul rezultat se evaporă și se condensează pe părțile mai reci ale reactorului.
În plus, bariul poate fi obținut prin electroliza unui amestec topit de cloruri de bariu și calciu.
Substanță simplă.
Bariul este un metal maleabil alb-argintiu care se sparge atunci când este lovit puternic. Punct de topire 727°C, punctul de fierbere 1637°C, densitate 3,780 g/cm3. La presiune normală sunt două modificări alotropice: până la 375° C, a -Ba cu o rețea cubică centrată pe corp este stabil, peste 375° C, b -Ba este stabil. La presiune ridicată, se formează o modificare hexagonală. Bariul metalic are activitate chimică ridicată, se oxidează intens în aer, formând o peliculă care conține BaO, BaO 2 și Ba 3 N 2 și se aprinde cu ușoară încălzire sau impact.
2Ba + O2 = 2BaO; Ba + O2 = BaO2; 3Ba + N 2 = Ba 3 N 2,
Prin urmare, bariul este depozitat sub un strat de kerosen sau parafină. Bariul reacţionează puternic cu apa şi soluţiile acide, formând hidroxid de bariu sau sărurile corespunzătoare:
Ba + 2H20 = Ba(OH)2 + H2
Ba + 2HCI = BaCI2 + H2
Cu halogeni, bariul formează halogenuri cu hidrogen și azot, când este încălzit, formează hidrură și, respectiv, nitrură.
Ba + CI2 = BaCI2; Ba + H2 = BaH2
Bariul metalic se dizolvă în amoniac lichid pentru a forma o soluție albastru închis, din care se poate izola amoniacul Ba(NH 3) 6 - cristale cu un luciu auriu care se descompun ușor odată cu eliberarea de amoniac. În acest compus, bariul are o stare de oxidare zero.
Aplicație în industrie și știință.
Utilizarea bariului metalic este foarte limitată datorită reactivității sale chimice ridicate, compușii de bariu sunt folosiți mult mai pe scară largă. Un aliaj de bariu cu aluminiu - un aliaj Alba care conține 56% Ba - stă la baza getter-urilor (absorbitori de gaze reziduale în tehnologia vidului). Pentru a obține getter-ul în sine, bariul este evaporat din aliaj prin încălzirea acestuia într-un balon evacuat al dispozitivului, în urma căruia se formează o „oglindă de bariu” pe părțile reci ale balonului. În cantități mici, bariul este folosit în metalurgie pentru a purifica cuprul topit și plumbul de impuritățile de sulf, oxigen și azot. Bariul se adaugă aliajelor de imprimare și antifricțiune; un aliaj de bariu și nichel este utilizat pentru a face piese pentru tuburile radio și electrozii de bujii la motoarele cu carburator. În plus, există utilizări non-standard ale bariului. Una dintre ele este crearea de comete artificiale: vaporii de bariu eliberați de o navă spațială sunt ușor ionizați razele solareși se transformă într-un nor luminos de plasmă. Prima cometă artificială a fost creată în 1959 în timpul zborului stației interplanetare automate sovietice Luna-1. La începutul anilor 1970, germană și fizicienilor americani efectuarea de cercetări în domeniul electric câmp magnetic Pământul a eliberat 15 kilograme de pudră de bariu minuscul pe teritoriul Columbiei. Norul de plasmă rezultat s-a întins de-a lungul liniilor câmpului magnetic, făcând posibilă clarificarea poziției acestora. În 1979, jeturile de particule de bariu au fost folosite pentru a studia aurora.
Compuși de bariu.
Compușii divalenți de bariu prezintă cel mai mare interes practic.
Oxid de bariu(BaO): un produs intermediar în producția de bariu - o pulbere albă refractară (punct de topire aproximativ 2020 ° C), reacționează cu apa, formând hidroxid de bariu, absoarbe dioxidul de carbon din aer, transformându-se în carbonat:
BaO + H20 = Ba(OH)2; BaO + CO2 = BaCO3
Când este calcinat în aer la o temperatură de 500-600 ° C, oxidul de bariu reacţionează cu oxigenul, formând peroxid, care, după încălzirea ulterioară la 700 ° C, se transformă din nou într-un oxid, eliminând oxigenul:
2BaO + O2 = 2BaO2; 2BaO2 = 2BaO + O2
Oxigenul s-a obţinut astfel până la sfârşitul secolului al XIX-lea, până când s-a dezvoltat o metodă de eliberare a oxigenului prin distilarea aerului lichid.
În laborator, oxidul de bariu poate fi preparat prin calcinarea azotatului de bariu:
2Ba(NO3)2 = 2BaO + 4NO2 + O2
Acum, oxidul de bariu este folosit ca agent de îndepărtare a apei, pentru a produce peroxid de bariu și pentru a face magneți ceramici din ferat de bariu (pentru aceasta, un amestec de pulberi de bariu și oxid de fier este sinterizat sub o presă într-un câmp magnetic puternic), dar principala utilizare a oxidului de bariu este fabricarea catozilor termoionici. În 1903, tânărul om de știință german Wehnelt a testat legea emisiei de electroni solide, descoperit cu puțin timp înainte de fizicianul englez Richardson. Primul dintre experimentele cu fir de platină a confirmat complet legea, dar experimentul de control a eșuat: fluxul de electroni a depășit cu mult ceea ce era de așteptat. Deoarece proprietățile metalului nu s-au putut schimba, Wehnelt a presupus că există un fel de impuritate pe suprafața platinei. După ce a testat posibili contaminanți de suprafață, s-a convins că electronii suplimentari au fost emiși de oxidul de bariu, care făcea parte din lubrifiantul pompei de vid folosită în experiment. Cu toate acestea, lumea științifică nu a recunoscut imediat această descoperire, deoarece observația ei nu a putut fi reprodusă. Abia aproape un sfert de secol mai târziu, englezul Kohler a arătat că, pentru a prezenta o emisie termoionică ridicată, oxidul de bariu trebuie încălzit la presiuni foarte scăzute de oxigen. Acest fenomen a putut fi explicat abia în 1935. Omul de știință german Pohl a sugerat că electronii sunt emiși de o mică impuritate de bariu din oxid: la presiuni scăzute, o parte din oxigen se evaporă din oxid, iar bariul rămas este ușor ionizat pentru a se forma. electroni liberi, care părăsesc cristalul când sunt încălziți:
2BaO = 2Ba + O2; Ba = Ba 2+ + 2e
Corectitudinea acestei ipoteze a fost stabilită în cele din urmă la sfârșitul anilor 1950 de chimiștii sovietici A. Bundel și P. Kovtun, care au măsurat concentrația de impurități de bariu din oxid și au comparat-o cu fluxul de emisie de electroni termoionici. Acum, oxidul de bariu este partea activă a majorității catozilor termoionici. De exemplu, un fascicul de electroni care formează o imagine pe ecranul unui televizor sau pe un monitor de computer este emis de oxidul de bariu.
Hidroxid de bariu, octahidrat(Ba(OH)2· 8H2O). Pulbere albă, foarte solubilă în apă fierbinte (mai mult de 50% la 80°C), mai rău în apă rece (3,7% la 20°C). Punctul de topire al octahidratului este de 78°C când este încălzit la 130°C, acesta se transformă în Ba(OH)2 anhidru. Hidroxidul de bariu este produs prin dizolvarea oxidului în apă fierbinte sau prin încălzirea sulfurei de bariu într-un curent de abur supraîncălzit. Hidroxidul de bariu reacționează cu ușurință cu dioxidul de carbon, astfel încât soluția sa apoasă, numită „apă barită”, este folosită în chimia analitică ca reactiv pentru CO2. În plus, „apa barită” servește ca reactiv pentru ionii de sulfat și carbonat. Hidroxidul de bariu este utilizat pentru îndepărtarea ionilor de sulfat din uleiurile vegetale și animale și din soluțiile industriale, pentru a obține hidroxizi de rubidiu și cesiu, ca componentă a lubrifianților.
Carbonat de bariu(BaCO3). În natură, mineralul este witherita. Pulbere albă, insolubilă în apă, solubilă în acizi tari (cu excepția acidului sulfuric). Când este încălzit la 1000 ° C, se descompune, eliberând CO 2:
BaCO3 = BaO + CO2
Carbonatul de bariu se adaugă în sticlă pentru a-și crește indicele de refracție și se adaugă la emailuri și glazuri.
Sulfat de bariu(BaSO4). În natură - baritul (greu sau persan) - principalul mineral al bariului - este o pulbere albă (punct de topire aproximativ 1680 ° C), practic insolubilă în apă (2,2 mg / l la 18 ° C), se dizolvă lent în sulfuric concentrat. acid.
Producția de vopsele a fost mult timp asociată cu sulfatul de bariu. Adevărat, la început utilizarea sa a fost de natură criminală: baritul zdrobit a fost amestecat cu alb de plumb, ceea ce a redus semnificativ costul produsului final și, în același timp, a deteriorat calitatea vopselei. Cu toate acestea, astfel de alb modificat au fost vândute la același preț ca și alb obișnuit, generând profituri semnificative pentru proprietarii de plante de vopsire. În 1859, Departamentul de Manufactură și Comerț Intern a primit informații despre mașinațiunile frauduloase ale producătorilor de la Yaroslavl, care au adăugat spate grele la albul de plumb, ceea ce „înșeală consumatorii cu privire la adevărata calitate a produsului și a fost primită și o solicitare de interzicere a menționatului. producătorii de a folosi spar în producția de alb de plumb”. Dar aceste plângeri au rămas fără nimic. Este suficient să spunem că în 1882 a fost înființată o fabrică de spate în Iaroslavl, care în 1885 a produs 50 de mii de kilograme de spate greu zdrobite. La începutul anilor 1890, D.I Mendeleev scria: „...Baritul este amestecat în amestecul de alb în multe fabrici, deoarece albul adus din străinătate conține acest amestec pentru a reduce prețul”.
Sulfatul de bariu face parte din litopon, o vopsea albă netoxică, cu putere mare de acoperire, foarte solicitată pe piață. Pentru a face litopon, se amestecă soluții apoase de sulfură de bariu și sulfat de zinc, timp în care are loc o reacție de schimb și un amestec de sulfat de bariu fin cristalin și sulfură de zinc - litopon - precipită, iar apă pură rămâne în soluție.
BaS + ZnSO 4 = BaSO 4 Ї + ZnSЇ
În producția de tipuri scumpe de hârtie, sulfatul de bariu joacă rolul de agent de umplutură și de greutate, făcând hârtia mai albă și mai densă, de asemenea, este folosită ca umplutură pentru cauciuc și ceramică.
Peste 95% din baritul extras în lume este folosit pentru a pregăti soluții de lucru pentru forarea puțurilor de adâncime.
Sulfatul de bariu absoarbe puternic razele X și razele gamma. Această proprietate este utilizată pe scară largă în medicină pentru diagnosticarea bolilor gastrointestinale. Pentru a face acest lucru, pacientului i se permite să înghită o suspensie de sulfat de bariu în apă sau amestecul acesteia cu terci de gris - „terci de bariu” și apoi este expus la raze X. Acele părți ale tractului digestiv prin care trece „terciul de bariu” apar ca pete întunecate în imagine. În acest fel, medicul își poate face o idee despre forma stomacului și intestinelor și poate determina localizarea bolii. Sulfatul de bariu este, de asemenea, folosit la fabricarea betonului de baritic, utilizat în construcția centralelor nucleare și a centralelor nucleare pentru a proteja împotriva radiațiilor penetrante.
sulfură de bariu(BaS). Produs intermediar în producția de bariu și compușii acestuia. Produsul comercial este o pulbere friabilă gri, slab solubilă în apă. Sulfura de bariu este folosită pentru a produce litopon, în industria pielii pentru a îndepărta părul de pe piei și pentru a produce hidrogen sulfurat pur. BaS este o componentă a multor fosfori - substanțe care strălucesc după absorbția energiei luminoase. Aceasta este ceea ce Casciarolo a obținut prin calcinarea baritei cu cărbune. În sine, sulfura de bariu nu strălucește: necesită adăugarea de substanțe activatoare - săruri de bismut, plumb și alte metale.
Titanat de bariu(BaTiO3). Una dintre cele mai industriale conexiuni importante bariu – refractar alb (punct de topire 1616°C) substanță cristalină, insolubil în apă. Titanatul de bariu se obține prin topirea dioxidului de titan cu carbonatul de bariu la o temperatură de aproximativ 1300 ° C:
BaCO 3 + TiO 2 = BaTiO 3 + CO 2
Titanatul de bariu este unul dintre cei mai buni feroelectrici (), materiale electrice foarte valoroase. În 1944 fizician sovietic B.M Vul a descoperit abilități feroelectrice extraordinare (constantă dielectrică foarte mare) ale titanatului de bariu, care le-au păstrat într-un interval larg de temperatură - aproape de la zero absolut la +125 ° C. Această circumstanță, precum și rezistența mecanică ridicată și rezistența la umiditate a bariului. titanat, la care a contribuit deoarece a devenit unul dintre cei mai importanți feroelectrici, folosit, de exemplu, la fabricarea condensatoarelor electrice. Titanatul de bariu, ca toți feroelectricii, are și proprietăți piezoelectrice: își schimbă caracteristicile electrice sub presiune. Sub acţiunea unei variabile câmp electric vibrațiile apar în cristalele sale și, prin urmare, sunt utilizate în piezoelementele, circuitele radio și sisteme automate. Titanatul de bariu a fost folosit în încercările de a detecta undele gravitaționale.
Alți compuși de bariu.
Azotat și clorat de bariu (Ba(ClO 3) 2) – componentă artificii, adăugarea acestor compuși conferă flăcării o culoare verde strălucitoare. Peroxidul de bariu este o componentă a amestecurilor de aprindere pentru aluminotermie. Tetracianoplatinatul (II) de bariu (Ba) strălucește atunci când este expus la raze X și la raze gamma. În 1895 fizician german Wilhelm Roentgen, observând strălucirea acestei substanțe, a sugerat existența unei noi radiații, numită mai târziu raze X. Acum tetracianoplatinatul de bariu (II) este folosit pentru a acoperi ecranele luminoase ale instrumentelor. Tiosulfatul de bariu (BaS 2 O 3) dă lacului incolor o nuanță sidefată, iar amestecând-o cu lipici, puteți obține o imitație completă a sidefului.
Toxicologia compușilor de bariu.
Toate sărurile de bariu solubile sunt otrăvitoare. Sulfatul de bariu folosit în fluoroscopie este practic netoxic. Doza letală de clorură de bariu este de 0,8–0,9 g, carbonatul de bariu este de 2–4 g. Când sunt ingerați compuși otrăvitori de bariu, senzație de arsură în gură, durere de stomac, salivație, greață, vărsături, amețeli, slăbiciune musculară. și dificultăți de respirație, ritm cardiac scăzut și scăderea tensiunii arteriale. Principalul tratament pentru otrăvirea cu bariu este lavajul gastric și utilizarea laxativelor.
Principalele surse de bariu care intră în corpul uman sunt alimentele (în special fructele de mare) și apa de băut. Conform recomandării Organizației Mondiale a Sănătății, conținutul de bariu din apa potabilă nu trebuie să depășească 0,7 mg/l în Rusia, se aplică standarde mult mai stricte - 0,1 mg/l;
Iuri Krutiakov
BARIUM, Ba (latină Baryum, din grecescul barys - grea * a. bariu; n. Bariu; f. bariu; i. bario), - un element chimic al subgrupului principal al grupului 11 al sistemului periodic de elemente Mendeleev, numărul atomic 56, masa atomică 137,33. Bariul natural constă dintr-un amestec de șapte izotopi stabili; Predomină 138 Va (71,66%). Bariul a fost descoperit în 1774 de chimistul suedez K. Scheele sub formă de BaO. Bariul metalic a fost obținut pentru prima dată de chimistul englez H. Davy în 1808.
Obținerea bariului
Bariu metal se obține prin reducerea termică în vid la 1100-1200°C a pulberii de oxid de bariu. Bariul este utilizat în aliaje - cu plumb (aliaje de imprimare și antifricțiune), aluminiu și (absorbitori de gaz în instalații de vid). Izotopii săi radioactivi artificiali sunt utilizați pe scară largă.
Aplicații ale bariului
Bariul și compușii săi se adaugă la materialele destinate protecției împotriva radioactivelor și radiații cu raze X. Compușii de bariu sunt utilizați pe scară largă: oxid, peroxid și hidroxid (pentru a produce peroxid de hidrogen), nitrură (în pirotehnică), sulfat (ca agent de contrast în radiologie, cercetare), cromat și manganat (la fabricarea vopselelor), titanat (unul). dintre cele mai importante feroelectrice), sulfură (în industria pielăriei), etc.
Grupa IIA conține doar metale – Be (beriliu), Mg (magneziu), Ca (calciu), Sr (stronțiu), Ba (bariu) și Ra (radiu). Proprietățile chimice ale primului reprezentant al acestui grup - beriliul - diferă cel mai puternic de proprietățile chimice ale celorlalte elemente din acest grup. Proprietățile sale chimice sunt în multe privințe chiar mai asemănătoare cu aluminiul decât cu alte metale din Grupul IIA (așa-numita „asemănare diagonală”). Magneziul, în proprietățile sale chimice, diferă, de asemenea, semnificativ de Ca, Sr, Ba și Ra, dar are totuși proprietăți chimice mult mai asemănătoare cu acestea decât cu beriliul. Datorită asemănării semnificative a proprietăților chimice ale calciului, stronțiului, bariului și radiului, acestea sunt combinate într-o singură familie numită alcalino-pământos metale.
Toate elementele grupului IIA aparțin s-elemente, i.e. conțin toți electronii lor de valență pe s-subnivel Astfel, configuratie electronica Stratul exterior de electroni al tuturor elementelor chimice dintr-un grup dat are forma ns 2 , Unde n– numărul perioadei în care se află elementul.
Datorită caracteristicilor structura electronica Metalele din grupa IIA, aceste elemente, pe lângă zero, sunt capabile să aibă o singură stare de oxidare egală cu +2. Substanțe simple formate din elemente din grupa IIA, cu participare la oricare reactii chimice sunt capabile doar de oxidare, adică dona electroni:
Eu 0 – 2e — → Eu +2
Calciul, stronțiul, bariul și radiul au reactivitate chimică extrem de ridicată. Substanțele simple formate de acestea sunt agenți reducători foarte puternici. Magneziul este, de asemenea, un agent reducător puternic. Activitatea de reducere a metalelor este supusă tipare generale lege periodică DI. Mendeleev și crește în jos subgrup.
Interacțiunea cu substanțe simple
cu oxigen
Fără încălzire, beriliul și magneziul nu reacționează nici cu oxigenul aerului, nici cu oxigenul pur datorită faptului că sunt acoperite cu subțire. folii protectoare, constând din BeO și, respectiv, MgO oxizi. Depozitarea lor nu necesită metode speciale de protecție împotriva aerului și umidității, spre deosebire de metalele alcalino-pământoase, care sunt depozitate sub un strat de lichid inert față de ele, cel mai adesea kerosen.
Be, Mg, Ca, Sr, atunci când este ars în oxigen, formează oxizi din compoziția MeO și Ba - un amestec de oxid de bariu (BaO) și peroxid de bariu (BaO 2):
2Mg + O2 = 2MgO
2Ca + O2 = 2CaO
2Ba + O2 = 2BaO
Ba + O2 = BaO2
Trebuie remarcat faptul că, în timpul arderii metalelor alcalino-pământoase și a magneziului în aer, are loc și o reacție secundară a acestor metale cu azotul aerului, în urma căreia, pe lângă compușii metalelor cu oxigen, se formează și nitruri. formula generala Eu 3 N 2 .
cu halogeni
Beriliul reacționează cu halogenii numai la temperaturi ridicate, iar restul metalelor din Grupul IIA - deja la temperatura camerei:
Mg + I 2 = MgI 2 – Iodură de magneziu
Ca + Br 2 = CaBr 2 – bromură de calciu
Ba + Cl 2 = BaCl 2 – clorură de bariu
cu nemetale din grupele IV–VI
Toate metalele din grupa IIA reacționează atunci când sunt încălzite cu toate nemetalele din grupele IV-VI, dar în funcție de poziția metalului în grup, precum și de activitatea nemetalelor, sunt necesare grade diferite de încălzire. Deoarece beriliul este cel mai inert din punct de vedere chimic dintre toate metalele din Grupa IIA, atunci când își desfășoară reacțiile cu nemetale, este necesară o utilizare semnificativă. O temperatură mai mare.
Trebuie remarcat faptul că reacția metalelor cu carbonul poate forma carburi de diferite naturi. Există carburi care aparțin metanidelor și sunt considerate în mod convențional derivați ai metanului, în care toți atomii de hidrogen sunt înlocuiți cu metal. Ei, ca și metanul, conțin carbon în starea de oxidare -4, iar atunci când sunt hidrolizați sau interacționează cu acizii neoxidanți, unul dintre produse este metanul. Există și un alt tip de carburi - acetilenide, care conțin ionul C 2 2-, care este de fapt un fragment al moleculei de acetilenă. Carburele cum ar fi acetilenurile, la hidroliză sau interacțiunea cu acizii neoxidanți, formează acetilena ca unul dintre produșii de reacție. Tipul de carbură - metanidă sau acetilenidă - obținut atunci când un anumit metal reacţionează cu carbonul depinde de mărimea cationului metalic. Cu ioni metalici cu o rază mică, metanidele se formează, de regulă, cu ioni mai mari. dimensiune mare– acetilenide. În cazul metalelor din a doua grupă, metanida se obține prin interacțiunea beriliului cu carbonul:
Metalele rămase din grupa II A formează acetilenide cu carbon:
Cu siliciu, metalele din grupa IIA formează siliciuri - compuși de tip Me 2 Si, cu azot - nitruri (Me 3 N 2), cu fosfor - fosfuri (Me 3 P 2):
cu hidrogen
Toate metalele alcalino-pământoase reacţionează cu hidrogenul când sunt încălzite. Pentru ca magneziul să reacționeze cu hidrogenul, numai încălzirea, ca în cazul metalelor alcalino-pământoase, nu este suficientă, pe lângă temperatura ridicată, este necesară și o presiune crescută a hidrogenului. Beriliul nu reacționează cu hidrogenul în nicio condiție.
Interacțiunea cu substanțe complexe
cu apa
Toate metalele alcalino-pământoase reacţionează activ cu apa pentru a forma alcalii (hidroxizi de metal solubili) şi hidrogen. Magneziul reactioneaza cu apa numai cand este fiert datorita faptului ca atunci cand este incalzit, filmul protector de oxid MgO se dizolva in apa. În cazul beriliului, pelicula protectoră de oxid este foarte rezistentă: apa nu reacționează cu el nici la fierbere, nici la temperaturi încinse:
cu acizi neoxidanţi
Toate metalele din subgrupul principal al grupului II reacţionează cu acizii neoxidanţi, deoarece se află în seria de activitate din stânga hidrogenului. În acest caz, se formează o sare a acidului corespunzător și a hidrogenului. Exemple de reacții:
Be + H2S04 (diluat) = BeS04 + H2
Mg + 2HBr = MgBr2 + H2
Ca + 2CH 3 COOH = (CH 3 COO) 2 Ca + H 2
cu acizi oxidanţi
− acid azotic diluat
Cu diluat acid azotic Toate metalele din grupa IIA reacţionează. În acest caz, produșii de reducere, în loc de hidrogen (ca și în cazul acizilor neoxidanți), sunt oxizi de azot, în principal oxid de azot (I) (N 2 O), iar în cazul acidului azotic foarte diluat, amoniu. nitrat (NH 4 NO 3):
4Ca + 10HNO3 ( razb .) = 4Ca(NO3)2 + N2O + 5H2O
4Mg + 10HNO3 (foarte neclar)= 4Mg(N03)2 + NH4NO3 + 3H2O
− acid azotic concentrat
Acidul azotic concentrat la temperatură obișnuită (sau scăzută) pasivează beriliul, de exemplu. nu reactioneaza cu ea. La fierbere, reacția este posibilă și decurge predominant în conformitate cu ecuația:
Magneziul și metalele alcalino-pământoase reacționează cu acidul azotic concentrat pentru a forma o gamă largă de diferiți produse de reducere a azotului.
− acid sulfuric concentrat
Beriliul este pasivizat cu acid sulfuric concentrat, adică. nu reactioneaza cu ea conditii normale Cu toate acestea, reacția are loc la fierbere și duce la formarea de sulfat de beriliu, dioxid de sulf și apă:
Be + 2H 2 SO 4 → BeSO 4 + SO 2 + 2H 2 O
Bariul este, de asemenea, pasivizat de acid sulfuric concentrat datorită formării sulfatului de bariu insolubil, dar reacționează cu acesta când este încălzit, sulfatul de bariu se dizolvă când este încălzit în acid sulfuric concentrat datorită conversiei sale în hidrogen sulfat de bariu.
Metalele rămase din grupa principală IIA reacționează cu acid sulfuric concentrat în orice condiții, inclusiv la rece. Reducerea sulfului poate avea loc la SO2, H2S și S în funcție de activitatea metalului, temperatura de reacție și concentrația acidului:
Mg + H2S04 ( conc. .) = MgS04 + SO2 + H20
3Mg + 4H2S04 ( conc. .) = 3MgS04 + S↓ + 4H2O
4Ca + 5H2S04 ( conc. .) = 4CaS04 +H2S + 4H2O
cu alcalii
Magneziul și metalele alcalino-pământoase nu interacționează cu alcalii, iar beriliul reacționează ușor atât cu soluțiile alcaline, cât și cu alcaline anhidre în timpul fuziunii. Mai mult, la efectuarea reacției în soluție apoasă Apa participă, de asemenea, la reacție, iar produsele sunt tetrahidroxoberilați de metale alcaline sau alcalino-pământoase și hidrogen gazos:
Fi + 2KOH + 2H 2 O = H 2 + K 2 - tetrahidroxoberilat de potasiu
Când se efectuează o reacție cu un alcali solid în timpul fuziunii, se formează berilați de metale alcaline sau alcalino-pământoase și hidrogen
Be + 2KOH = H 2 + K 2 BeO 2 - berilat de potasiu
cu oxizi
Metale alcalino-pământoase, precum și magneziul pot restabili mai puțin metale activeși unele nemetale din oxizii lor atunci când sunt încălzite, de exemplu:
Metoda de reducere a metalelor din oxizii lor cu magneziu se numește magneziu.