Ang Barium ay isang elemento ng pangunahing subgroup ng pangalawang pangkat, ang ikaanim na yugto ng periodic system mga elemento ng kemikal D. I. Mendeleev, na may atomic number na 56. Tinutukoy ng simbolong Ba (lat. barium). Ang isang simpleng substance ay isang malambot, ductile silver-white alkaline earth metal. Nagtataglay ng mataas na aktibidad ng kemikal.
Kasaysayan ng pagtuklas ng bariumNatuklasan ang Barium sa anyo ng oxide BaO noong 1774 ni Karl Scheele. Noong 1808, ang English chemist na si Humphrey Davy ay gumawa ng barium amalgam sa pamamagitan ng electrolysis ng wet barium hydroxide na may mercury cathode; pagkatapos ma-evaporate ang mercury sa pag-init, ibinukod niya ang barium metal.
Noong 1774, ang Swedish chemist na si Carl Wilhelm Scheele at ang kanyang kaibigan na si Johan Gottlieb Hahn ay nag-imbestiga sa isa sa pinakamabibigat na mineral, heavy spar BaSO 4 . Nagawa nilang ihiwalay ang dati nang hindi kilalang "mabigat na lupa", na kalaunan ay tinawag na barite (mula sa Griyegong βαρυς - mabigat). At pagkatapos ng 34 na taon, si Humphry Davy, na sumailalim sa wet barite earth sa electrolysis, nakakuha mula dito ng isang bagong elemento - barium. Dapat pansinin na sa parehong 1808, medyo mas maaga kaysa kay Davy, si Jene Jacob Berzelius at ang kanyang mga katrabaho ay nakakuha ng mga amalgam ng calcium, strontium at barium. Ito ay kung paano ipinanganak ang elementong barium.
Ang mga sinaunang alchemist ay nag-calcine ng BaSO 4 gamit ang kahoy o uling at nakakuha ng phosphorescent na "Bolognese gems". Ngunit sa kemikal, ang mga hiyas na ito ay hindi BaO, ngunit barium sulfide BaS.
pinanggalingan ng pangalan
Nakuha nito ang pangalan nito mula sa Greek barys - "mabigat", dahil ang oksido nito (BaO) ay nailalarawan bilang pagkakaroon ng hindi pangkaraniwang mataas na density para sa mga naturang sangkap.
Paghahanap ng barium sa kalikasanAT crust ng lupa naglalaman ng 0.05% barium. Ito ay medyo marami - higit pa sa, sabihin nating, tingga, lata, tanso o mercury. Sa dalisay na anyo nito, hindi ito umiiral sa lupa: ang barium ay aktibo, kasama ito sa subgroup ng mga alkaline earth metal at, natural, ito ay lubos na nakagapos sa mga mineral.
Ang mga pangunahing mineral ng barium ay ang nabanggit na mabigat na spar na BaSO 4 (mas madalas na tinatawag na barite) at witherite na BaCO3, na pinangalanan sa Englishman na si William Withering (1741 ... 1799), na natuklasan ang mineral na ito noong 1782. Ang mga asing-gamot ng Barium ay matatagpuan sa isang maliit na konsentrasyon sa marami mineral na tubig at tubig dagat. Ang mababang nilalaman sa kasong ito ay isang plus, hindi isang minus, dahil ang lahat ng barium salts, maliban sa sulfate, ay lason.
Mga uri ng mga deposito ng bariumSa pamamagitan ng mga asosasyon ng mineral, ang barite ores ay nahahati sa monomineral at kumplikado. Ang mga kumplikadong complex ay nahahati sa barite-sulfide (naglalaman ng lead, zinc, minsan tanso at iron pyrite sulfide, mas madalas Sn, Ni, Au, Ag), barite-calcite (naglalaman ng hanggang 75% calcite), iron-barite (naglalaman ng magnetite , hematite, at goethite at hydrogoethite sa mga upper zone) at barite-fluorite (maliban sa barite at fluorite, kadalasang naglalaman ang mga ito ng quartz at calcite, at ang zinc, lead, copper, at mercury sulfide ay minsan ay naroroon bilang maliliit na impurities).
Mula sa isang praktikal na pananaw, ang hydrothermal vein monomineral, barite-sulfide at barite-fluorite na mga deposito ay ang pinakamalaking interes. Ang ilang mga metasomatic sheet na deposito at eluvial placer ay mahalaga din sa industriya. Ang mga deposito ng sedimentary, na karaniwang mga kemikal na sediment ng mga palanggana ng tubig, ay bihira at hindi gumaganap ng mahalagang papel.
Bilang isang patakaran, ang barite ores ay naglalaman ng iba pang mga kapaki-pakinabang na sangkap (fluorite, galena, sphalerite, tanso, ginto sa mga pang-industriyang konsentrasyon), kaya ginagamit ang mga ito sa kumbinasyon.
Isotopes ng bariumAng natural na barium ay binubuo ng pinaghalong pitong matatag na isotopes: 130 Ba, 132 Ba, 134 Ba, 135 Ba, 136 Ba, 137 Ba, 138 Ba. Ang huli ay ang pinakakaraniwan (71.66%). Ang radioactive isotopes ng barium ay kilala rin, ang pinakamahalaga ay 140 Ba. Ito ay nabuo sa panahon ng pagkabulok ng uranium, thorium at plutonium.
Pagkuha ng bariumAng metal ay maaaring makuha sa iba't ibang paraan, sa partikular, sa pamamagitan ng electrolysis ng tinunaw na halo ng barium chloride at calcium chloride. Posibleng makakuha ng barium sa pamamagitan ng pagpapanumbalik nito mula sa oxide sa pamamagitan ng aluminothermic method. Upang gawin ito, ang witherite ay pinaputok ng karbon at nakuha ang barium oxide:
BaCO 3 + C → BaO + 2CO.
Pagkatapos ang pinaghalong BaO na may aluminum powder ay pinainit sa vacuum hanggang 1250°C. Ang mga singaw ng pinababang barium ay namumuo sa malamig na bahagi ng tubo kung saan nagaganap ang reaksyon:
3BaO + 2Al → Al 2 O 3 + 3Ba.
Ito ay kagiliw-giliw na ang barium peroxide BaO 2 ay madalas na kasama sa komposisyon ng ignition mixtures para sa aluminothermy.
Ang pagkuha ng barium oxide sa pamamagitan ng simpleng calcination ng witherite ay mahirap: ang witherite ay nabubulok lamang sa mga temperaturang higit sa 1800°C. Mas madaling makuha ang BaO sa pamamagitan ng calcining barium nitrate Ba (NO 3) 2:
2Ba (NO 3) 2 → 2BaO + 4NO 2 + O 2.
Ang parehong electrolysis at aluminum reduction ay gumagawa ng malambot (mas matigas kaysa sa lead, ngunit mas malambot kaysa sa zinc) makintab na puting metal. Natutunaw ito sa 710°C, kumukulo sa 1638°C, ang density nito ay 3.76 g/cm 3 . Ang lahat ng ito ay ganap na tumutugma sa posisyon ng barium sa subgroup ng alkaline earth metals.
Mayroong pitong natural na isotopes ng barium. Ang pinakakaraniwan sa mga ito ay barium-138; ito ay higit sa 70%.
Ang Barium ay lubos na aktibo. Ito ay nagniningas sa sarili sa epekto, madaling nabubulok ang tubig, na bumubuo ng isang natutunaw na barium oxide hydrate:
Ba + 2H 2 O → Ba (OH) 2 + H 2.
Ang isang may tubig na solusyon ng barium hydroxide ay tinatawag na barite na tubig. Ang "tubig" na ito ay ginagamit sa analitikong kimika para sa pagpapasiya ng CO 2 sa mga pinaghalong gas. Ngunit ito ay mula na sa kwento tungkol sa paggamit ng mga barium compound. Ang metalikong barium praktikal na aplikasyon halos hindi mahanap. Sa napakaliit na dami, ito ay ipinakilala sa mga haluang metal ng tindig at pag-print. Ang isang haluang metal ng barium at nikel ay ginagamit sa mga tubo ng radyo, ang purong barium ay ginagamit lamang sa teknolohiya ng vacuum bilang isang getter (getter).
Ang barium metal ay nakuha mula sa oksido sa pamamagitan ng pagbabawas ng aluminyo sa vacuum sa 1200-1250°C:
4BaO + 2Al \u003d 3Ba + BaAl 2 O 4.
Ang Barium ay dinadalisay sa pamamagitan ng vacuum distillation o zone melting.
Paghahanda ng barium titanium. Ang pagkuha nito ay medyo madali. Witherite BaCO 3 sa 700 ... 800 ° C ay tumutugon sa titanium dioxide TYu 2, lumalabas kung ano ang kailangan mo:
BaCO 3 + TiO 2 → BaTiO 3 + CO 2.
Pangunahin prom. isang paraan para sa pagkuha ng metallic barium mula sa BaO ay ang pagbabawas nito sa A1 powder: 4BaO + 2A1 -> 3Ba + BaO * A1 2 O 3. Ang proseso ay isinasagawa sa isang reactor sa 1100-1200°C sa isang Ar atmosphere o sa isang vacuum (ang huling paraan ay mas gusto). Ang molar ratio ng BaO:A1 ay (1.5-2):1. Ang reactor ay inilalagay sa isang pugon upang ang temperatura ng "malamig na bahagi" nito (ang nabuong mga singaw ng barium ay lumabo sa loob nito) ay humigit-kumulang 520 ° C. Sa pamamagitan ng distillation sa vacuum, ang barium ay dinadalisay sa isang impurity content na mas mababa sa 10 ~ 4 % ayon sa timbang, at kapag gumagamit ng zone melting - hanggang 10 ~ 6%.
Ang mga maliliit na halaga ng barium ay nakukuha din sa pamamagitan ng pagbawas ng BaBeO 2 [synthesize sa pamamagitan ng pagsasanib ng Ba (OH) 2 at Be (OH) 2] sa 1300 ° C na may titanium, pati na rin sa pamamagitan ng agnas sa 120 ° C Ba (N 3) 2, nabuo sa panahon ng palitan ng mga barium salt na may NaN 3 .
Acetate Ba (OOCHN 3), - walang kulay. mga kristal; m.p. 490°С (decomp.); siksik 2.47 g/cm 3 ; sol. sa tubig (58.8 g bawat 100 g sa 0°C). Sa ibaba 25 ° C, trihydrate crystallizes mula sa may tubig solusyon, sa 25-41 ° C - monohydrate, sa itaas 41 ° C - anhydrous asin. Kumuha ng pakikipag-ugnayan. Ba (OH) 2, VaCO 3 o BaS na may CH 3 CO 2 H. Ginagamit bilang mordant kapag nagtitina ng lana at chintz.
Manganate(VI) BaMnO 4 - berdeng kristal; hindi nabubulok hanggang sa 1000°C. Nakuha sa pamamagitan ng pag-calcine ng pinaghalong Ba(NO 3) 2 sa MnO 2 . Isang pigment (kassel o manganese green) na karaniwang ginagamit para sa pagpipinta ng fresco.
Chromate (VI) ВаСrO 4 - dilaw na kristal; m.p. 1380°C; - 1366.8 kJ/mol; sol. sa inorg. to-max, hindi sol. sa tubig. Kumuha ng pakikipag-ugnayan. may tubig na solusyon ng Ba (OH) 2 o BaS na may alkali metal chromates (VI). Pigment (barite yellow) para sa mga keramika. MPC 0.01 mg / m 3 (sa mga tuntunin ng Cr0 3). Pirconate ВаZrО 3 - walang kulay. mga kristal; m.p. ~269°C; - 1762 kJ/mol; sol. sa tubig at mga solusyon sa tubig alkalis at NH 4 HCO 3, na nabubulok ng malakas na inorg. to-tami. Kumuha ng pakikipag-ugnayan. ZrO 2 na may BaO, Ba(OH) 2 o BaCO 3 kapag pinainit. Ba zirconate na may halong ВаТiO 3 -piezoelectric.
Bromide BaBr 2 - puting kristal; m.p. 847°C; siksik 4.79 g/cm 3 ; -757 kJ/mol; mabuti sol. sa tubig, methanol, mas masahol pa - sa ethanol. Mula sa may tubig na mga solusyon, ang dihydrate ay nag-kristal, nagiging isang monohydrate sa 75 ° C, sa isang anhydrous salt - sa itaas ng 100 ° C. Sa mga may tubig na solusyon, ang pakikipag-ugnayan. na may CO 2 at O 2 ng hangin, na bumubuo ng VaCO 3 at Br 2. Kumuha ng pakikipag-ugnayan ng BaBr 2. may tubig na p-ditch Ba (OH) 2 o VaCO 3 na may hydrobromic acid.
Iodide BaI 2 - walang kulay. mga kristal; m.p. 740°С (decomp.); siksik 5.15 g/cm 3 ; . -607 kJ/mol; mabuti sol. sa tubig at ethanol. Mula sa mga solusyon sa mainit na tubig, ang dihydrate ay nag-kristal (na-dehydrate sa 150 ° C), sa ibaba 30 ° C - hexahydrate. Kumuha ng pakikipag-ugnayan ng VaI 2. tubig p-ditch Ba (OH) 2 o VaCO 3 na may hydroiodic acid.
Mga pisikal na katangian ng bariumAng Barium ay isang kulay-pilak-puting malleable na metal. Nabasag ito sa isang malakas na suntok. Mayroong dalawang allotropic na pagbabago ng barium: Ang α-Ba na may cubic body-centered na sala-sala ay stable hanggang 375 °C (parameter a = 0.501 nm), ang β-Ba ay stable sa itaas.
Katigasan sa isang mineralogical scale 1.25; sa Mohs scale 2.
Ang barium metal ay nakaimbak sa kerosene o sa ilalim ng isang layer ng paraffin.
Mga katangian ng kemikal bariumAng Barium ay isang alkaline earth metal. Ito ay masinsinang nag-oxidize sa hangin, na bumubuo ng barium oxide BaO at barium nitride Ba 3 N 2, at nag-aapoy kapag bahagyang pinainit. Masiglang tumutugon sa tubig, na bumubuo ng barium hydroxide Ba (OH) 2:
Ba + 2H 2 O \u003d Ba (OH) 2 + H 2
Aktibong nakikipag-ugnayan sa mga dilute acid. Maraming mga barium salt ang hindi matutunaw o bahagyang natutunaw sa tubig: barium sulfate BaSO 4, barium sulfite BaSO 3, barium carbonate BaCO 3, barium phosphate Ba 3 (PO 4) 2. Ang Barium sulfide BaS, hindi tulad ng calcium sulfide CaS, ay lubos na natutunaw sa tubig.
Natural Ang barium ay may pitong matatag na isotopes mula noong Mayo. kabanata 130, 132, 134-137 at 138 (71.66%). Transverse na seksyon thermal neutron capture 1.17-10 28 m 2 . Panlabas na pagsasaayos elektron shell 6s 2; estado ng oksihenasyon + 2, bihira + 1; enerhiya ng ionization Ba° -> Ba + -> Ba 2+ resp. 5.21140 at 10.0040 eV; Pauling electronegativity 0.9; atomic radius 0.221 nm, ionic radius Ba 2+ 0.149 nm (bilang ng koordinasyon 6).
Madaling tumutugon sa mga halogen upang bumuo ng mga halide.
Kapag pinainit gamit ang hydrogen, ito ay bumubuo ng barium hydride BaH 2 , na kung saan, kasama ang lithium hydride LiH ay nagbibigay ng Li complex.
Tumutugon sa pag-init na may ammonia:
6Ba + 2NH 3 = 3BaH 2 + Ba 3 N 2
Ang Barium nitride Ba 3 N 2 ay tumutugon sa CO kapag pinainit, na bumubuo ng cyanide:
Ba 3 N 2 + 2CO = Ba(CN) 2 + 2BaO
Sa likidong ammonia, nagbibigay ito ng isang madilim na asul na solusyon, kung saan ang ammonia ay maaaring ihiwalay, na may ginintuang ningning at madaling nabubulok sa pag-aalis ng NH 3. Sa pagkakaroon ng isang platinum catalyst, ang ammonia ay nabubulok upang bumuo ng barium amide:
Ba (NH 2) 2 + 4NH 3 + H 2
Ang Barium carbide BaC 2 ay maaaring makuha sa pamamagitan ng pag-init ng BaO na may karbon sa isang arc furnace.
Sa phosphorus ito ay bumubuo ng phosphide Ba 3 P 2 .
Binabawasan ng Barium ang mga oxide, halides at sulfide ng maraming metal sa katumbas na metal.
Paglalapat ng bariumAng isang haluang metal ng barium na may A1 (alba alloy, 56% Ba) ay ang batayan ng mga getters (getters). Upang makuha ang getter mismo, ang barium ay sumingaw mula sa haluang metal sa pamamagitan ng high-frequency heating sa isang evacuated flask ng device; barium mirror (o diffuse coating sa panahon ng evaporation sa nitrogen atmosphere). Ang aktibong bahagi ng napakaraming karamihan ng thermionic cathodes ay BaO. Ginagamit din ang Barium bilang Cu at Pb deoxidizer, bilang isang additive sa antifrictions. mga haluang metal, ferrous at non-ferrous na mga metal, pati na rin ang mga haluang metal, kung saan ginawa ang mga typographic font upang mapataas ang kanilang katigasan. Ang mga haluang metal ng Barium na may Ni ay ginagamit para sa paggawa ng mga electrodes para sa mga glow plug sa mga panloob na makina. pagkasunog at sa mga tubo ng radyo. Ang 140 Va (T 1/2 12.8 araw) ay isang isotope indicator na ginagamit sa pag-aaral ng mga barium compound.
Barium metal, madalas sa isang haluang metal na may aluminyo, ay ginagamit bilang isang getter sa mataas na vacuum na mga elektronikong aparato.
Anti-corrosion na materyalAng Barium ay idinagdag kasama ng zirconium sa mga likidong metal na coolant (mga haluang metal ng sodium, potassium, rubidium, lithium, cesium) upang mabawasan ang pagiging agresibo ng huli sa mga pipeline, at sa metalurhiya.
Ang barium fluoride ay ginagamit sa anyo ng mga solong kristal sa optika (lenses, prisms).
Ang barium peroxide ay ginagamit para sa pyrotechnics at bilang isang oxidizing agent. Ang barium nitrate at barium chlorate ay ginagamit sa pyrotechnics upang kulayan ang apoy (berdeng apoy).
Ang barium chromate ay ginagamit sa paggawa ng hydrogen at oxygen sa pamamagitan ng thermochemical method (Oak Ridge cycle, USA).
Ang barium oxide, kasama ang mga oxide ng tanso at mga rare earth metals, ay ginagamit upang i-synthesize ang superconducting ceramics na tumatakbo sa likidong nitrogen na temperatura at mas mataas.
Ang barium oxide ay ginagamit upang matunaw ang isang espesyal na uri ng salamin na ginagamit upang balutan ang mga uranium rod. Ang isa sa mga laganap na uri ng naturang baso ay may sumusunod na komposisyon - (phosphorus oxide - 61%, BaO - 32%, aluminum oxide - 1.5%, sodium oxide - 5.5%). Sa paggawa ng salamin para sa industriya ng nukleyar, ginagamit din ang barium phosphate.
Ang barium fluoride ay ginagamit sa solid state fluorine na mga baterya bilang bahagi ng fluoride electrolyte.
Ang barium oxide ay ginagamit sa mga makapangyarihang copper oxide na baterya bilang bahagi ng aktibong masa (barium oxide-copper oxide).
Ang Barium sulfate ay ginagamit bilang isang negatibong electrode active mass expander sa paggawa ng mga lead-acid na baterya.
Ang Barium carbonate BaCO 3 ay idinagdag sa masa ng salamin upang mapataas ang refractive index ng salamin. Ang barium sulfate ay ginagamit sa industriya ng papel bilang isang tagapuno; ang kalidad ng papel ay higit na tinutukoy ng timbang nito, ang barite BaSO 4 ay nagpapabigat sa papel. Ang asin na ito ay kinakailangang kasama sa lahat ng mamahaling grado ng papel. Bilang karagdagan, ang barium sulfate ay malawakang ginagamit sa paggawa ng puting lithopone na pintura, isang produkto ng reaksyon ng mga solusyon ng barium sulfide na may zinc sulfate:
BaS + ZnSO 4 → BaSO 4 + ZnS.
Ang parehong mga asing-gamot, na may puting kulay, namuo, purong tubig ay nananatili sa solusyon.
Kapag nag-drill ng malalim na mga balon ng langis at gas, ang isang suspensyon ng barium sulfate sa tubig ay ginagamit bilang isang likido sa pagbabarena.
Ang isa pang barium salt ay nakahanap ng mahahalagang gamit. Ito ang barium titanate BaTiO 3 - isa sa pinakamahalagang ferroelectrics (ang mga ferroelectrics ay polarized sa kanilang sarili, nang walang exposure sa isang panlabas na field. Sa mga dielectrics, namumukod-tangi sila sa parehong paraan tulad ng mga ferromagnetic na materyales sa mga conductor. Ang kakayahan para sa naturang polariseysyon ay pinananatili lamang sa isang tiyak na temperatura. Ang mga polarized ferroelectrics ay naiiba sa mas mataas na dielectric constant), na itinuturing na napakamahalagang mga de-koryenteng materyales.
Noong 1944, ang klase na ito ay dinagdagan ng barium titanate, ang mga katangian ng ferroelectric na natuklasan ng physicist ng Sobyet na si B.M. Vulom. Ang isang tampok ng barium titanate ay pinapanatili nito ang mga katangian ng ferroelectric sa isang napakalawak na hanay ng temperatura - mula malapit sa absolute zero hanggang +125°C.
Ang Barium ay ginagamit din sa gamot. Ang sulfate salt nito ay ginagamit sa pagsusuri ng mga sakit sa tiyan. Ang BaSO 4 ay hinaluan ng tubig at pinapayagang lunukin ng pasyente. Ang barium sulfate ay malabo sa x-ray, at samakatuwid ang mga bahagi ng digestive tract, kung saan napupunta ang "barium porridge", ay nananatiling madilim sa screen. Kaya ang doktor ay nakakakuha ng ideya tungkol sa hugis ng tiyan at bituka, tinutukoy ang lugar kung saan maaaring mangyari ang isang ulser.
Ang epekto ng barium sa katawan ng tao
Mga ruta ng pagpasok sa katawan.
Ang pangunahing paraan ng pagpasok ng barium sa katawan ng tao ay sa pamamagitan ng pagkain. Kaya, ang ilang mga naninirahan sa dagat ay nakakaipon ng barium mula sa nakapalibot na tubig, at sa mga konsentrasyon ng 7-100 (at para sa ilang mga halaman sa dagat hanggang sa 1000) beses na mas mataas kaysa sa nilalaman nito sa tubig dagat. Ang ilang mga halaman (soybeans at kamatis, halimbawa) ay nakakaipon din ng barium mula sa lupa ng 2-20 beses. Gayunpaman, sa mga lugar kung saan mataas ang konsentrasyon ng barium sa tubig, ang inuming tubig ay maaari ding mag-ambag sa kabuuang paggamit ng barium. Ang paggamit ng barium mula sa hangin ay bale-wala.
Panganib sa kalusugan.
Sa kurso ng mga siyentipikong epidemiological na pag-aaral na isinagawa sa ilalim ng tangkilik ng WHO, ang data sa ugnayan sa pagitan ng dami ng namamatay mula sa mga sakit sa cardiovascular at ang nilalaman ng barium sa Inuming Tubig. Sa mga panandaliang pag-aaral sa mga boluntaryo, walang masamang epekto sa cardiovascular system sa mga konsentrasyon ng barium hanggang sa 10 mg / L. Totoo, sa mga eksperimento sa mga daga, kapag ang huli ay kumonsumo ng tubig kahit na may mababang nilalaman ng barium, isang pagtaas sa systolic na presyon ng dugo ay naobserbahan. Ipinapahiwatig nito ang potensyal na panganib ng pagtaas ng presyon ng dugo sa mga tao na may matagal na paggamit ng tubig na naglalaman ng barium (mayroon itong data sa USEPA).
Ang data ng USEPA ay nagpapahiwatig din na kahit isang solong paggamit ng tubig, ang nilalaman ng barium kung saan ay makabuluhang lumampas sa maximum pinahihintulutang halaga maaaring humantong sa panghihina ng kalamnan at pananakit ng tiyan. Gayunpaman, kinakailangang isaalang-alang na ang pamantayan ng barium na itinatag ng pamantayan ng kalidad ng USEPA (2.0 mg/l) ay makabuluhang lumampas sa halagang inirerekomenda ng WHO (0.7 mg/l). Ang mga pamantayang sanitary ng Russia ay nagtatakda ng mas mahigpit na halaga ng MPC para sa barium sa tubig - 0.1 mg/l. Mga teknolohiya sa pag-alis ng tubig: pagpapalitan ng ion, reverse osmosis, electrodialysis.
Barium- elemento ng pangunahing subgroup ng pangalawang pangkat, ang ikaanim na panahon panaka-nakang sistema mga elemento ng kemikal ng D. I. Mendeleev, na may atomic number na 56. Ito ay itinalaga ng simbolong Ba (lat. Barium). Ang isang simpleng substance ay isang malambot, ductile silver-white alkaline earth metal. Nagtataglay ng mataas na aktibidad ng kemikal. Kasaysayan ng pagtuklas ng barium
Ang 1 elemento ng periodic table na Barium ay natuklasan sa anyo ng oxide BaO noong 1774 ni Karl Scheele. Noong 1808, ang English chemist na si Humphrey Davy ay gumawa ng barium amalgam sa pamamagitan ng electrolysis ng wet barium hydroxide na may mercury cathode; pagkatapos ma-evaporate ang mercury sa pag-init, ibinukod niya ang barium metal.
Noong 1774, ang Swedish chemist na si Carl Wilhelm Scheele at ang kanyang kaibigan na si Johan Gottlieb Hahn ay nag-imbestiga sa isa sa pinakamabibigat na mineral, heavy spar BaSO4. Nagawa nilang ihiwalay ang dati nang hindi kilalang "mabigat na lupa", na kalaunan ay tinawag na barite (mula sa Griyegong βαρυς - mabigat). At pagkatapos ng 34 na taon, si Humphry Davy, na sumailalim sa wet barite earth sa electrolysis, nakakuha mula dito ng isang bagong elemento - barium. Dapat pansinin na sa parehong 1808, medyo mas maaga kaysa kay Davy, si Jene Jacob Berzelius at ang kanyang mga katrabaho ay nakakuha ng mga amalgam ng calcium, strontium at barium. Ito ay kung paano ipinanganak ang elementong barium.
Ang mga sinaunang alchemist ay nag-calcine ng BaSO4 gamit ang kahoy o uling at nakakuha ng phosphorescent na "Bolognese gems". Ngunit sa kemikal, ang mga hiyas na ito ay hindi BaO, ngunit barium sulfide BaS.
Nakuha nito ang pangalan nito mula sa Greek barys - "mabigat", dahil ang oksido nito (BaO) ay nailalarawan bilang pagkakaroon ng hindi pangkaraniwang mataas na density para sa mga naturang sangkap.
Ang crust ng lupa ay naglalaman ng 0.05% barium. Ito ay medyo marami - higit pa sa, sabihin nating, tingga, lata, tanso o mercury. Sa dalisay na anyo nito, hindi ito umiiral sa lupa: ang barium ay aktibo, kasama ito sa subgroup ng mga alkaline earth metal at, natural, ito ay lubos na nakagapos sa mga mineral.
Ang mga pangunahing mineral ng barium ay ang nabanggit na mabigat na spar na BaSO4 (mas madalas na tinatawag na barite) at witherite BaCO3, na pinangalanan sa Englishman na si William Withering (1741 ... 1799), na natuklasan ang mineral na ito noong 1782. Sa isang maliit na konsentrasyon ng mga barium salts , maraming mineral na tubig at tubig dagat. Ang mababang nilalaman sa kasong ito ay isang plus, hindi isang minus, dahil ang lahat ng barium salts, maliban sa sulfate, ay lason.
|
|||
| Mga katangian ng atom | |||
|---|---|---|---|
| Pangalan, simbolo, numero |
Barium / Barium (Ba), 56 |
||
| Mass ng atom (molar mass) |
137.327(7)(g/mol) |
||
| Electronic na pagsasaayos | |||
| Radius ng atom | |||
| Mga katangian ng kemikal | |||
| covalent radius | |||
| Ion radius | |||
| Electronegativity |
0.89 (Pauling scale) |
||
| Potensyal ng elektrod | |||
| Mga estado ng oksihenasyon | |||
| Enerhiya ng ionization (unang elektron) |
502.5 (5.21) kJ/mol (eV) |
||
| Thermodynamic properties ng isang simpleng substance | |||
| Densidad (sa n.a.) | |||
| Temperaturang pantunaw | |||
| Temperatura ng kumukulo | |||
| Oud. init ng pagsasanib |
7.66 kJ/mol |
||
| Oud. init ng pagsingaw |
142.0 kJ/mol |
||
| Kapasidad ng init ng molar |
28.1 J/(K mol) |
||
| Dami ng molar |
39.0 cm³/mol |
||
| Ang kristal na sala-sala ng isang simpleng sangkap | |||
| Istraktura ng sala-sala |
kubiko |
||
| Mga parameter ng sala-sala | |||
| Iba pang mga katangian | |||
| Thermal conductivity |
(300 K) (18.4) W/(m K) |
||
Ang nilalaman ng artikulo
BARIUM- isang kemikal na elemento ng ika-2 pangkat ng periodic system, atomic number 56 kamag-anak atomic mass 137.33. Ito ay matatagpuan sa ikaanim na yugto sa pagitan ng cesium at lanthanum. Ang natural na barium ay binubuo ng pitong stable isotopes na may mass number na 130(0.101%), 132(0.097%), 134(2.42%), 135(6.59%), 136(7.81%), 137(11, 32%) at 138 ( 71.66%). Barium sa karamihan mga kemikal na compound nagpapakita ng pinakamataas na estado ng oksihenasyon na +2, ngunit maaaring may zero. Sa kalikasan, ang barium ay nangyayari lamang sa divalent state.
Kasaysayan ng pagtuklas.
Noong 1602, si Casciarolo (isang Bolognese shoemaker at alchemist) ay nakapulot ng bato sa nakapalibot na mga bundok, na napakabigat kaya pinaghihinalaan ni Casciarolo ang ginto. Sinusubukang ihiwalay ang ginto mula sa bato, ang alchemist ay nag-calcine nito ng uling. Kahit na hindi posible na ihiwalay ang ginto sa kasong ito, ang eksperimento ay nagdala ng malinaw na nakapagpapatibay na mga resulta: ang pinalamig na produkto ng calcination ay kumikinang sa dilim na may mapula-pula na kulay. Ang balita ng gayong hindi pangkaraniwang paghahanap ay gumawa ng isang tunay na sensasyon sa kapaligiran ng alchemical at isang hindi pangkaraniwang mineral na natanggap buong linya mga pangalan - sun stone (Lapis solaris), Bologna stone (Lapis Boloniensis), Bologna phosphorus (Phosphorum Boloniensis) ay naging kalahok sa iba't ibang mga eksperimento. Ngunit lumipas ang oras, at ang ginto ay hindi man lang naisip na tumayo, kaya ang interes sa bagong mineral ay unti-unting nawala, at sa loob ng mahabang panahon ito ay itinuturing na isang binagong anyo ng dyipsum o dayap. Pagkaraan lamang ng isang siglo at kalahati, noong 1774, ang mga sikat na Swedish chemist na sina Karl Scheele at Johan Gan ay masusing pinag-aralan ang "Bologna stone" at nalaman na naglalaman ito ng ilang uri ng "mabigat na lupa". Nang maglaon, noong 1779, tinawag ni Giton de Morvo ang "lupain" na barote (barote) mula sa salitang Griyego" barue" - mabigat, at kalaunan ay pinalitan ang pangalan ng barite (baryte). Ang Barium earth ay lumitaw sa ilalim ng pangalang ito sa mga aklat-aralin sa kimika noong huling bahagi ng ika-18 at unang bahagi ng ika-19 na siglo. Kaya, halimbawa, sa aklat-aralin ni A.L. Lavoisier (1789) ang barite ay kasama sa listahan ng mga bumubuo ng asin na mga simpleng katawan, at ang isa pang pangalan para sa barite ay ibinigay - "mabigat na lupa" (terre pesante, lat. terra ponderosa). Ang hindi pa kilalang metal na nilalaman ng mineral ay nagsimulang tawaging barium (Latin - Barium). Sa panitikang Ruso noong ika-19 na siglo. ginamit din ang mga pangalang barite at barium. Ang susunod na kilalang mineral na barium ay natural na barium carbonate, na natuklasan noong 1782 ni Withering at kalaunan ay pinangalanang witherite bilang karangalan sa kanya. Ang barium metal ay unang nakuha ng Englishman na si Humphry Davy noong 1808 sa pamamagitan ng electrolysis ng wet barium hydroxide na may mercury cathode at kasunod na pagsingaw ng mercury mula sa isang barium amalgam. Dapat pansinin na sa parehong 1808, medyo mas maaga kaysa kay Davy, ang Swedish chemist na si Jens Berzelius ay nakatanggap ng barium amalgam. Sa kabila ng pangalan nito, ang barium ay naging isang medyo magaan na metal na may density na 3.78 g / cm 3, kaya noong 1816 ang English chemist na si Clark ay iminungkahi na tanggihan ang pangalang "barium" sa mga batayan na kung ang barium earth (barium oxide) ay talagang mas mabigat kaysa sa ibang mga lupa (oxides), ang metal, sa kabaligtaran, ay mas magaan kaysa sa iba pang mga metal. Nais ni Clark na pangalanan ang elementong ito na plutonium bilang parangal sa sinaunang diyos ng Roma, ang pinuno ng underworld na Pluto, ngunit ang panukalang ito ay hindi suportado ng ibang mga siyentipiko at ang magaan na metal ay patuloy na tinawag na "mabigat".
barium sa kalikasan.
Ang crust ng lupa ay naglalaman ng 0.065% barium, ito ay matatagpuan sa anyo ng sulfate, carbonate, silicates at aluminosilicates. Ang mga pangunahing mineral ng barium ay barite (barium sulfate), na nabanggit na sa itaas, na tinatawag ding heavy o Persian spar, at witherite (barium carbonate). Ang mga mapagkukunang mineral ng mundo ng barite ay tinatayang noong 1999 sa 2 bilyong tonelada, isang makabuluhang bahagi ng mga ito ay puro sa China (mga 1 bilyong tonelada) at Kazakhstan (0.5 bilyong tonelada). Mayroon ding malalaking reserba ng barite sa USA, India, Turkey, Morocco at Mexico. Ang mga mapagkukunan ng barite ng Russia ay tinatantya sa 10 milyong tonelada, ang pagkuha nito ay isinasagawa sa tatlong pangunahing deposito na matatagpuan sa mga rehiyon ng Khakassia, Kemerovo at Chelyabinsk. Ang kabuuang taunang produksyon ng barite sa mundo ay halos 7 milyong tonelada, ang Russia ay gumagawa ng 5 libong tonelada at nag-import ng 25 libong tonelada ng barite bawat taon.
Resibo.
Ang pangunahing hilaw na materyales para sa pagkuha ng barium at mga compound nito ay barite at, mas bihira, witherite. Sa pamamagitan ng pagbabawas ng mga mineral na ito na may karbon, coke o natural gas, ang barium sulfide at barium oxide ay nakuha, ayon sa pagkakabanggit:
BaSO4 + 4C = BaS + 4CO
BaSO 4 + 2CH 4 \u003d BaS + 2C + 4H 2 O
BaCO 3 + C = BaO + 2CO
Ang barium metal ay nakuha sa pamamagitan ng pagbabawas nito sa aluminum oxide.
3BaO + 2Al = 3Ba + Al 2O 3
Sa unang pagkakataon ang prosesong ito ay isinagawa ng Russian physical chemist na si N.N. Beketov. Ganito niya inilarawan ang kanyang mga eksperimento: "Kumuha ako ng anhydrous barium oxide at, idinagdag dito ang isang tiyak na halaga ng barium chloride, tulad ng flux, inilagay ang halo na ito kasama ng mga piraso ng luad (aluminyo) sa isang coal crucible at pinainit ito ng ilang beses. oras. Matapos palamigin ang tunawan, nakita ko sa loob nito ang isang metal na haluang metal ng isang ganap na naiibang uri at pisikal na katangian kaysa sa luwad. Ang haluang metal na ito ay may macrocrystalline na istraktura, napaka malutong, ang isang sariwang bali ay may bahagyang madilaw-dilaw na ningning; Ipinakita ng pagsusuri na ito ay binubuo ng 33.3 barium at 66.7 na luad sa loob ng 100 oras, o, sa madaling salita, naglalaman ito ng dalawang bahagi ng luad para sa isang bahagi ng barium ... ". Ngayon ang proseso ng pagbabawas ng aluminyo ay isinasagawa sa vacuum sa mga temperatura mula 1100 hanggang 1250 ° C, habang ang nagreresultang barium ay sumingaw at nag-condenses sa mas malamig na bahagi ng reaktor.
Bilang karagdagan, ang barium ay maaaring makuha sa pamamagitan ng electrolysis ng isang molten mixture ng barium at calcium chloride.
Simpleng substance.
Ang Barium ay isang kulay-pilak-puting malleable na metal na nadudurog kapag hinampas nang malakas. Punto ng pagkatunaw 727°C, punto ng kumukulo 1637°C, density 3.780 g/cm 3 . Sa normal na presyon, mayroong dalawa mga pagbabago sa allotropic: hanggang sa 375° C stable a -Ba na may cubic body-centered na sala-sala, sa itaas ng 375° C stable b -Ba. Sa mataas na presyon, isang heksagonal na pagbabago ay nabuo. Ang Barium metal ay may mataas na aktibidad ng kemikal, ito ay masinsinang na-oxidized sa hangin, na bumubuo ng isang pelikula na naglalaman ng BaO, BaO 2 at Ba 3 N 2, nag-aapoy sa bahagyang pag-init o sa epekto.
2Ba + O 2 \u003d 2BaO; Ba + O 2 \u003d BaO 2; 3Ba + N 2 \u003d Ba 3 N 2,
samakatuwid, ang barium ay nakaimbak sa ilalim ng isang layer ng kerosene o paraffin. Masiglang tumutugon ang Barium sa mga solusyon sa tubig at acid, na bumubuo ng barium hydroxide o mga katumbas na asin:
Ba + 2H 2 O \u003d Ba (OH) 2 + H 2
Ba + 2HCl \u003d BaCl 2 + H 2
Sa mga halogens, ang barium ay bumubuo ng mga halides, na may hydrogen at nitrogen, kapag pinainit, ito ay bumubuo ng hydride at nitride, ayon sa pagkakabanggit.
Ba + Cl 2 \u003d BaCl 2; Ba + H 2 = BaH 2
Ang barium metal ay natutunaw sa likidong ammonia na may pagbuo ng isang madilim na asul na solusyon, kung saan ang ammonia Ba (NH 3) 6 ay maaaring ihiwalay - mga kristal na may ginintuang ningning, madaling mabulok sa pagpapalabas ng ammonia. Sa tambalang ito, ang barium ay may zero oxidation state.
Aplikasyon sa industriya at agham.
Ang paggamit ng metallic barium ay napakalimitado dahil sa mataas na aktibidad ng kemikal nito; mas malawak na ginagamit ang mga compound ng barium. Isang haluang metal ng barium na may aluminyo - isang haluang metal ng alba na naglalaman ng 56% Ba - ang batayan ng mga getter (absorbers ng mga natitirang gas sa teknolohiya ng vacuum). Upang makuha ang getter mismo, ang barium ay sumingaw mula sa haluang metal sa pamamagitan ng pag-init nito sa isang evacuated flask ng aparato; bilang isang resulta, isang "barium mirror" ay nabuo sa malamig na bahagi ng flask. Sa maliit na dami, ang barium ay ginagamit sa metalurhiya upang linisin ang tinunaw na tanso at lead mula sa mga impurities ng sulfur, oxygen at nitrogen. Ang Barium ay idinagdag sa pag-print at mga anti-friction na haluang metal, ang barium-nickel alloy ay ginagamit upang gumawa ng mga bahagi para sa mga radio tube at spark plug electrodes sa mga makina ng carburetor. Bilang karagdagan, may mga hindi karaniwang mga aplikasyon ng barium. Ang isa sa mga ito ay ang paglikha ng mga artipisyal na kometa: ang mga singaw ng barium na inilabas mula sa spacecraft ay madaling na-ionize. sinag ng araw at maging isang maliwanag na ulap ng plasma. Ang unang artipisyal na kometa ay nilikha noong 1959 sa panahon ng paglipad ng awtomatikong interplanetary station ng Sobyet na Luna-1. Noong unang bahagi ng 1970s, German at Amerikanong pisiko, nagsasagawa ng pananaliksik sa electro magnetic field Earth, itinapon sa teritoryo ng Colombia 15 kilo ng pinakamaliit na pulbos ng barium. Ang nagresultang plasma cloud ay pinalawak sa mga linya ng magnetic field, na ginagawang posible upang pinuhin ang kanilang posisyon. Noong 1979, ginamit ang barium particle jet upang pag-aralan ang aurora.
mga compound ng barium.
Ang mga divalent na barium compound ay ang pinakadakilang praktikal na interes.
barium oxide(BaO): isang intermediate na produkto sa paggawa ng barium - isang refractory (tumutaw na punto tungkol sa 2020 ° C) puting pulbos, tumutugon sa tubig, bumubuo ng barium hydroxide, sumisipsip ng carbon dioxide mula sa hangin, nagiging carbonate:
BaO + H 2 O \u003d Ba (OH) 2; BaO + CO 2 = BaCO 3
Kapag na-calcined sa hangin sa temperatura na 500–600° C, ang barium oxide ay tumutugon sa oxygen, na bumubuo ng peroxide, na, sa karagdagang pag-init sa 700° C, muling nagiging oxide, na naghihiwalay ng oxygen:
2BaO + O 2 \u003d 2BaO 2; 2BaO 2 \u003d 2BaO + O 2
Ang oxygen ay nakuha sa ganitong paraan hanggang sa katapusan ng ika-19 na siglo, hanggang sa isang paraan ay binuo para sa paghihiwalay ng oxygen sa pamamagitan ng distillation ng likidong hangin.
Sa laboratoryo, ang barium oxide ay maaaring makuha sa pamamagitan ng calcining barium nitrate:
2Ba(NO 3) 2 = 2BaO + 4NO 2 + O 2
Ngayon ang barium oxide ay ginagamit bilang isang ahente ng pag-alis ng tubig, upang makakuha ng barium peroxide at upang gumawa ng mga ceramic magnet mula sa barium ferrate (para dito, ang isang halo ng mga pulbos ng barium at iron oxide ay sintered sa ilalim ng presyon sa isang malakas na magnetic field), ngunit ang Ang pangunahing aplikasyon ng barium oxide ay ang paggawa ng mga thermionic cathodes. Noong 1903, sinubukan ng batang Aleman na siyentipiko na si Wenelt ang batas ng paglabas ng elektron solid na katawan, natuklasan ilang sandali bago ng Ingles na pisiko na si Richardson. Ang una sa mga eksperimento na may platinum wire ay ganap na nakumpirma ang batas, ngunit ang control experiment ay nabigo: ang daloy ng elektron ay lumampas nang husto sa inaasahan. Dahil ang mga katangian ng metal ay hindi maaaring magbago, ipinapalagay ni Wehnelt na mayroong ilang uri ng karumihan sa ibabaw ng platinum. Matapos suriin ang posibleng mga kontaminado sa ibabaw, kumbinsido siya na ang mga karagdagang electron ay ibinubuga ng barium oxide, na bahagi ng pampadulas ng vacuum pump na ginamit sa eksperimento. Gayunpaman, hindi agad nakilala ng siyentipikong mundo ang pagtuklas na ito, dahil ang pagmamasid nito ay hindi maaaring kopyahin. Pagkalipas lamang ng halos isang-kapat ng isang siglo, ipinakita ng Englishman na si Kohler na para sa pagpapakita ng mataas na thermionic emission, ang barium oxide ay dapat na pinainit sa napakababang presyon ng oxygen. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay maipaliwanag lamang noong 1935. Iminungkahi ng Aleman na siyentipiko na si Pohl na ang mga electron ay ibinubuga ng isang maliit na karumihan ng barium sa oksido: sa mababang presyon, ang bahagi ng oxygen ay lumalabas mula sa oksido, at ang natitirang barium ay madaling ionized upang mabuo. mga libreng electron na umalis sa kristal kapag pinainit:
2BaO \u003d 2Ba + O 2; Ba = Ba 2+ + 2e
Ang kawastuhan ng hypothesis na ito ay sa wakas ay itinatag noong huling bahagi ng 1950s ng mga chemist ng Sobyet na sina A. Bundel at P. Kovtun, na sinukat ang konsentrasyon ng barium impurity sa oxide at inihambing ito sa electron thermal emission flux. Ngayon ang barium oxide ay ang aktibong aktibong bahagi ng karamihan sa mga thermionic cathode. Halimbawa, ang isang electron beam na bumubuo ng isang imahe sa isang screen ng TV o monitor ng computer ay ibinubuga ng barium oxide.
Barium hydroxide, octahydrate(Ba(OH)2· 8H2O). Puting pulbos, lubos na natutunaw sa mainit na tubig (higit sa 50% sa 80°C), mas malala sa malamig na tubig (3.7% sa 20°C). Ang melting point ng octahydrate ay 78° C; kapag pinainit hanggang 130° C, ito ay nagiging anhydrous Ba(OH) 2 . Ang barium hydroxide ay nakukuha sa pamamagitan ng pagtunaw ng oxide sa mainit na tubig o sa pamamagitan ng pag-init ng barium sulfide sa isang stream ng superheated na singaw. Ang barium hydroxide ay madaling tumutugon sa carbon dioxide, kaya ang may tubig na solusyon nito, na tinatawag na "barite water", ay ginagamit sa analytical chemistry bilang isang reagent para sa CO 2 . Bilang karagdagan, ang "barite water" ay nagsisilbing isang reagent para sa sulfate at carbonate ions. Ginagamit ang barium hydroxide upang alisin ang mga sulfate ions mula sa mga langis ng gulay at hayop at mga solusyong pang-industriya, upang makakuha ng rubidium at cesium hydroxides, bilang bahagi ng pampadulas.
barium carbonate(BaCO3). Sa kalikasan, ang mineral ay nalalanta. Puting pulbos, hindi matutunaw sa tubig, natutunaw sa malakas na acids (maliban sa sulpuriko). Kapag pinainit sa 1000 ° C, nabubulok ito sa pagpapalabas ng CO 2:
BaCO 3 \u003d BaO + CO 2
Ang barium carbonate ay idinagdag sa salamin upang mapataas ang refractive index nito, at idinaragdag sa enamel at glazes.
barium sulfate(BaSO4). Sa likas na katangian - barite (mabigat o Persian spar) - ang pangunahing mineral ng barium - isang puting pulbos (tumaw na punto tungkol sa 1680 ° C), halos hindi matutunaw sa tubig (2.2 mg / l sa 18 ° C), dahan-dahang natutunaw sa puro sulfuric acid .
Ang paggawa ng mga pintura ay matagal nang nauugnay sa barium sulfate. Totoo, sa una ang paggamit nito ay isang kriminal na kalikasan: sa durog na anyo, ang barite ay hinaluan ng puting tingga, na makabuluhang nabawasan ang gastos ng panghuling produkto at, sa parehong oras, pinalala ang kalidad ng pintura. Gayunpaman, ang naturang binagong puti ay ibinenta sa parehong presyo ng regular na puti, na bumubuo ng malaking kita para sa mga may-ari ng dye mill. Noong 1859, ang Department of Manufactories and Domestic Trade ay nakatanggap ng impormasyon tungkol sa mga mapanlinlang na machinations ng Yaroslavl breeders na nagdagdag ng mabigat na spar sa lead white, na "nilinlang ang mga mamimili tungkol sa tunay na kalidad ng produkto, at isang kahilingan ay natanggap din upang ipagbawal ang nasabing breeders mula sa paggamit ng spar sa paggawa ng lead white. ". Ngunit ang mga reklamong ito ay nauwi sa wala. Sapat na sabihin na noong 1882 isang planta ng spar ang itinatag sa Yaroslavl, na, noong 1885, ay gumawa ng 50 libong libra ng durog na mabigat na spar. Noong unang bahagi ng 1890s, isinulat ni D.I. Mendeleev: "... Ang Barite ay hinaluan ng whitewash sa maraming pabrika, dahil ang whitewash na na-import mula sa ibang bansa, upang mabawasan ang presyo, ay naglalaman ng admixture na ito."
Ang Barium sulphate ay bahagi ng Lithopone, isang hindi nakakalason na puting pintura na may mataas na kapangyarihan sa pagtatago, na malawakang hinihiling sa merkado. Para sa paggawa ng lithopone, ang mga may tubig na solusyon ng barium sulfide at zinc sulfate ay halo-halong, habang ang isang exchange reaction ay nangyayari at isang halo ng makinis na mala-kristal na barium sulfate at zinc sulfide - lithopone - namuo, at purong tubig ay nananatili sa solusyon.
BaS + ZnSO 4 \u003d BaSO 4 Ї + ZnSЇ
Sa paggawa ng mga mamahaling grado ng papel, ang barium sulfate ay gumaganap ng papel ng isang tagapuno at ahente ng timbang, na ginagawang mas maputi at mas siksik ang papel; ginagamit din ito bilang isang tagapuno sa mga goma at keramika.
Higit sa 95% ng mined barite sa mundo ang ginagamit upang maghanda ng mga gumaganang likido para sa deep well drilling.
Ang barium sulfate ay malakas na sumisipsip ng mga x-ray at gamma ray. Ang ari-arian na ito ay malawakang ginagamit sa gamot para sa pagsusuri ng mga gastrointestinal na sakit. Upang gawin ito, ang pasyente ay pinahihintulutan na lunukin ang isang suspensyon ng barium sulfate sa tubig o ang halo nito na may semolina - "barium porridge" at pagkatapos ay lumiwanag sa pamamagitan ng x-ray. Ang mga bahaging iyon ng digestive tract, kung saan dumadaan ang "barium porridge" ay parang mga dark spot sa larawan. Kaya ang doktor ay maaaring makakuha ng isang ideya tungkol sa hugis ng tiyan at bituka, matukoy ang lugar ng paglitaw ng sakit. Ginagamit din ang barium sulfate upang gumawa ng barite concrete na ginagamit sa pagtatayo ng mga nuclear power plant at nuclear plants upang maprotektahan laban sa penetrating radiation.
barium sulfide(BaS). Isang intermediate na produkto sa paggawa ng barium at mga compound nito. Ang komersyal na produkto ay isang gray friable powder, hindi gaanong natutunaw sa tubig. Ang barium sulfide ay ginagamit upang makakuha ng lithopone, sa industriya ng katad upang alisin ang buhok sa mga balat, upang makakuha ng purong hydrogen sulfide. Ang BaS ay isang bahagi ng maraming phosphors - mga sangkap na kumikinang pagkatapos sumipsip ng liwanag na enerhiya. Siya ang tumanggap ng Casciarolo, na nag-calcine ng barite sa karbon. Sa pamamagitan ng kanyang sarili, ang barium sulfide ay hindi kumikinang: ang mga additives ng pag-activate ng mga sangkap ay kinakailangan - mga asin ng bismuth, lead at iba pang mga metal.
barium titanate(BaTio 3). Ang isa sa pinakamahalagang pang-industriya na compound ng barium ay white refractory (melting point 1616 ° C) mala-kristal na sangkap, hindi matutunaw sa tubig. Ang barium titanate ay nakuha sa pamamagitan ng pagsasama ng titanium dioxide sa barium carbonate sa temperatura na humigit-kumulang 1300 ° C:
BaCO 3 + TiO 2 \u003d BaTiO 3 + CO 2
Barium titanate ay isa sa mga pinakamahusay na ferroelectrics (), napaka-mahalagang mga de-koryenteng materyales. Noong 1944, natuklasan ng physicist ng Sobyet na si B.M. Vul ang pambihirang kakayahan ng ferroelectric (napakataas na dielectric constant) sa barium titanate, na nagpapanatili sa kanila sa isang malawak na hanay ng temperatura - halos mula sa absolute zero hanggang + 125 ° C. Ang sitwasyong ito, pati na rin ang mataas na lakas ng makina. at Ang moisture resistance ng barium titanate ay ginawa itong isa sa pinakamahalagang ferroelectrics na ginagamit, halimbawa, sa paggawa ng mga electrical capacitor. Ang barium titanate, tulad ng lahat ng ferroelectrics, ay mayroon ding mga katangian ng piezoelectric: binabago nito ang mga katangiang elektrikal nito sa ilalim ng presyon. Sa ilalim ng pagkilos ng isang variable electric field Ang mga panginginig ng boses ay nangyayari sa mga kristal nito, at samakatuwid ang mga ito ay ginagamit sa mga elemento ng piezoelectric, mga circuit ng radyo at mga awtomatikong sistema. Ang barium titanate ay ginamit sa mga pagtatangka upang makita ang mga gravitational wave.
Iba pang mga barium compound.
Nitrate at chlorate (Ba (ClO 3) 2) barium - sangkap Ang mga paputok, ang mga additives ng mga compound na ito ay nagbibigay sa apoy ng isang maliwanag na berdeng kulay. Ang barium peroxide ay bahagi ng ignition mixtures para sa aluminothermy. Ang Tetracyanoplatinate (II) barium (Ba) ay kumikinang sa ilalim ng impluwensya ng x-ray at gamma ray. Noong 1895 German physicist Si Wilhelm Roentgen, na nagmamasid sa ningning ng sangkap na ito, ay nagmungkahi ng pagkakaroon ng isang bagong radiation, na kalaunan ay tinawag na X-ray. Ngayon ang barium tetracyanoplatinate(II) ay ginagamit upang takpan ang mga makinang na screen ng instrumento. Ang Barium thiosulfate (BaS 2 O 3) ay nagbibigay ng walang kulay na barnis ng isang perlas na kulay, at sa pamamagitan ng paghahalo nito sa pandikit, makakamit mo ang isang kumpletong imitasyon ng ina-ng-perlas.
Toxicology ng barium compounds.
Ang lahat ng natutunaw na barium salts ay lason. Ang barium sulfate, na ginagamit sa fluoroscopy, ay halos hindi nakakalason. Ang nakamamatay na dosis ng barium chloride ay 0.8-0.9 g, barium carbonate - 2-4 g. Kapag ang mga nakakalason na barium compound ay natutunaw, mayroong nasusunog na pandamdam sa bibig, sakit sa tiyan, paglalaway, pagduduwal, pagsusuka, pagkahilo, kalamnan. kahinaan, igsi ng paghinga, pagbagal ng tibok ng puso at pagbaba ng presyon ng dugo. Ang pangunahing paggamot para sa barium poisoning ay gastric lavage at ang paggamit ng mga laxatives.
Ang pangunahing pinagmumulan ng barium sa katawan ng tao ay ang pagkain (lalo na ang pagkaing-dagat) at inuming tubig. Ayon sa rekomendasyon ng World Health Organization, ang nilalaman ng barium sa inuming tubig ay hindi dapat lumampas sa 0.7 mg / l, sa Russia mayroong mas mahigpit na mga pamantayan - 0.1 mg / l.
Yuri Krutyakov
BARIUM, Ba (lat. Baryum, mula sa Greek barys - mabigat * a. barium; n. Barium; f. barium; at. bario), - isang kemikal na elemento ng pangunahing subgroup ng pangkat 11 ng periodic system ng mga elemento ni Mendeleev, atomic numero 56, atomic mass 137.33. Ang natural na barium ay binubuo ng pinaghalong pitong matatag na isotopes; Nanaig ang 138 Va (71.66%). Ang Barium ay natuklasan noong 1774 ng Swedish chemist na si K. Scheele sa anyo ng BaO. Ang barium metal ay unang nakuha ng English chemist na si H. Davy noong 1808.
Pagkuha ng barium
Ang barium metal ay nakuha sa pamamagitan ng thermal reduction sa vacuum sa 1100-1200°C ng barium oxide powder. Ginagamit ang Barium sa mga haluang metal - na may tingga (mga haluang metal sa pag-print at antifriction), aluminyo at (mga sumisipsip ng gas sa mga vacuum na halaman). Ang mga artipisyal na radioactive isotopes nito ay malawakang ginagamit.
Paglalapat ng barium
Ang Barium at ang mga compound nito ay idinagdag sa mga materyales na idinisenyo upang maprotektahan laban sa radioactive at x-ray radiation. Ang mga compound ng barium ay malawakang ginagamit: oxide, peroxide at hydroxide (upang makagawa ng hydrogen peroxide), nitride (sa pyrotechnics), sulfate (bilang isang contrast agent sa radiology, research), chromate at manganate (sa paggawa ng mga pintura), titanate (isa). ng pinakamahalagang ferroelectrics), sulfide (sa industriya ng katad), atbp.
Ang pangkat IIA ay naglalaman lamang ng mga metal - Be (beryllium), Mg (magnesium), Ca (calcium), Sr (strontium), Ba (barium) at Ra (radium). Ang mga kemikal na katangian ng unang kinatawan ng pangkat na ito, ang beryllium, ay higit na naiiba sa mga kemikal na katangian ng iba pang mga elemento ng pangkat na ito. Ang mga kemikal na katangian nito sa maraming paraan ay mas katulad ng aluminyo kaysa sa ibang grupo ng IIA na mga metal (ang tinatawag na "diagonal na pagkakatulad"). Magnesium, sa mga tuntunin ng mga katangian ng kemikal, ay kapansin-pansing naiiba sa Ca, Sr, Ba, at Ra, ngunit mayroon pa ring mas katulad na mga katangian ng kemikal sa kanila kaysa sa beryllium. Dahil sa makabuluhang pagkakapareho ng mga kemikal na katangian ng calcium, strontium, barium at radium, sila ay pinagsama sa isang pamilya, na tinatawag na alkaline earth mga metal.
Lahat ng elemento ng pangkat IIA ay nabibilang s-mga elemento, i.e. naglalaman ng lahat ng kanilang mga valence electron s-sublevel. kaya, elektronikong pagsasaayos ang panlabas na layer ng elektron ng lahat ng elemento ng kemikal ng pangkat na ito ay may anyo ns 2 , saan n– bilang ng panahon kung saan matatagpuan ang elemento.
Dahil sa mga kakaiba elektronikong istraktura Ang mga metal ng Group IIA, ang mga elementong ito, bilang karagdagan sa zero, ay may kakayahang magkaroon lamang ng isang solong estado ng oksihenasyon, katumbas ng +2. Mga simpleng sangkap na nabuo ng mga elemento ng pangkat IIA, na may partisipasyon ng anuman mga reaksiyong kemikal maaari lamang mag-oxidize, i.e. mag-abuloy ng mga electron:
Ako 0 - 2e - → Ako +2
Ang kaltsyum, strontium, barium at radium ay lubhang reaktibo. Ang mga simpleng sangkap na nabuo sa kanila ay napakalakas na mga ahente ng pagbabawas. Ang Magnesium ay isa ring malakas na ahente ng pagbabawas. Ang pagbabawas ng aktibidad ng mga metal ay sumusunod pangkalahatang mga pattern pana-panahong batas DI. Mendeleev at tumaas pababa sa subgroup.
Pakikipag-ugnayan sa mga simpleng sangkap
may oxygen
Kung walang pag-init, ang beryllium at magnesium ay hindi tumutugon sa alinman sa atmospheric oxygen o purong oxygen dahil sa katotohanan na sila ay natatakpan ng manipis mga proteksiyon na pelikula, na binubuo ng BeO at MgO oxides, ayon sa pagkakabanggit. Ang kanilang pag-iimbak ay hindi nangangailangan ng anumang mga espesyal na pamamaraan ng proteksyon mula sa hangin at kahalumigmigan, hindi katulad ng mga metal na alkaline earth, na nakaimbak sa ilalim ng isang layer ng isang likidong hindi gumagalaw sa kanila, kadalasang kerosene.
Be, Mg, Ca, Sr, kapag sinunog sa oxygen, bumubuo ng mga oxide ng komposisyon na MeO, at Ba - isang pinaghalong barium oxide (BaO) at barium peroxide (BaO 2):
2Mg + O 2 \u003d 2MgO
2Ca + O 2 \u003d 2CaO
2Ba + O 2 \u003d 2BaO
Ba + O 2 \u003d BaO 2
Dapat pansinin na sa panahon ng pagkasunog ng mga alkaline earth metal at magnesium sa hangin, ang reaksyon ng mga metal na ito na may atmospheric nitrogen ay nagpapatuloy din nang magkatabi, bilang isang resulta kung saan, bilang karagdagan sa mga compound ng mga metal na may oxygen, nitride c pangkalahatang pormula Ako 3 N 2 .
may mga halogens
Ang Beryllium ay tumutugon sa mga halogen lamang sa mataas na temperatura, habang ang natitirang bahagi ng Group IIA na mga metal ay nasa temperatura ng silid:
Mg + I 2 \u003d MgI 2 - magnesiyo iodide
Ca + Br 2 \u003d CaBr 2 - calcium bromide
Ba + Cl 2 \u003d BaCl 2 - barium chloride
na may mga di-metal ng IV–VI na grupo
Ang lahat ng mga metal ng pangkat IIA ay gumanti kapag pinainit sa lahat ng mga hindi metal ng mga pangkat IV-VI, ngunit depende sa posisyon ng metal sa grupo, pati na rin ang aktibidad ng mga di-metal, kinakailangan ang ibang antas ng pag-init. Dahil ang beryllium ay ang pinaka-chemically inert sa lahat ng mga metal ng pangkat IIA, ang mga reaksyon nito sa mga nonmetals ay nangangailangan ng higit pa. tungkol sa mataas na temperatura.
Dapat pansinin na ang reaksyon ng mga metal na may carbon ay maaaring bumuo ng mga carbide ng iba't ibang kalikasan. Mayroong mga karbida na nauugnay sa mga methanides at karaniwang itinuturing na mga derivatives ng methane, kung saan ang lahat ng mga atomo ng hydrogen ay pinapalitan ng isang metal. Ang mga ito, tulad ng methane, ay naglalaman ng carbon sa -4 na estado ng oksihenasyon, at sa panahon ng kanilang hydrolysis o pakikipag-ugnayan sa mga non-oxidizing acid, ang methane ay isa sa mga produkto. Mayroon ding isa pang uri ng carbides - acetylenides, na naglalaman ng C 2 2- ion, na talagang isang fragment ng molekula ng acetylene. Ang mga carbide ng uri ng acetylenide sa hydrolysis o pakikipag-ugnayan sa mga non-oxidizing acid ay bumubuo ng acetylene bilang isa sa mga produkto ng reaksyon. Anong uri ng carbide - methanide o acetylenide - ang makukuha sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan ng isa o ibang metal na may carbon ay depende sa laki ng metal cation. Bilang isang patakaran, ang mga methanides ay nabuo gamit ang mga ion ng metal na may maliit na radius, na may mga ion na higit pa malaking sukat- acetylenides. Sa kaso ng mga metal ng pangalawang pangkat, ang methanide ay nakuha sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan ng beryllium sa carbon:
Ang natitirang mga metal ng pangkat II A ay bumubuo ng mga acetylenides na may carbon:
Sa silikon, ang mga metal ng pangkat IIA ay bumubuo ng mga silicides - mga compound ng uri ng Me 2 Si, na may nitrogen - nitride (Me 3 N 2), phosphorus - phosphides (Me 3 P 2):
may hydrogen
Lahat ng alkaline earth metal ay gumagalaw kapag pinainit ng hydrogen. Upang ang magnesiyo ay tumugon sa hydrogen, ang pag-init lamang, tulad ng sa kaso ng mga alkaline na metal na lupa, ay hindi sapat; bilang karagdagan sa mataas na temperatura, kinakailangan din ang pagtaas ng presyon ng hydrogen. Ang Beryllium ay hindi tumutugon sa hydrogen sa anumang kondisyon.
Pakikipag-ugnayan sa mga kumplikadong sangkap
may tubig
Ang lahat ng alkaline earth metal ay aktibong tumutugon sa tubig upang bumuo ng alkalis (natutunaw na metal hydroxides) at hydrogen. Ang Magnesium ay tumutugon sa tubig lamang sa panahon ng kumukulo, dahil sa ang katunayan na kapag pinainit, ang proteksiyon na oxide film ng MgO ay natutunaw sa tubig. Sa kaso ng beryllium, ang protective oxide film ay napaka-lumalaban: ang tubig ay hindi tumutugon dito alinman kapag kumukulo o kahit na sa isang pulang temperatura ng init:
na may mga non-oxidizing acid
Ang lahat ng mga metal ng pangunahing subgroup ng pangkat II ay tumutugon sa mga non-oxidizing acid, dahil sila ay nasa serye ng aktibidad sa kaliwa ng hydrogen. Sa kasong ito, ang isang asin ng kaukulang acid at hydrogen ay nabuo. Mga halimbawa ng reaksyon:
Be + H 2 SO 4 (razb.) \u003d BeSO 4 + H 2
Mg + 2HBr \u003d MgBr 2 + H 2
Ca + 2CH 3 COOH = (CH 3 COO) 2 Ca + H 2
na may mga oxidizing acid
− maghalo ng nitric acid
Na may diluted nitric acid lahat ng mga metal ng pangkat IIA ay tumutugon. Sa kasong ito, ang mga produktong pagbabawas sa halip na hydrogen (tulad ng sa kaso ng mga non-oxidizing acid) ay mga nitrogen oxide, pangunahin ang nitrogen oxide (I) (N 2 O), at sa kaso ng mataas na dilute na nitric acid, ammonium nitrate ( NH 4 NO 3):
4Ca + 10HNO 3 ( razb .) \u003d 4Ca (NO 3) 2 + N 2 O + 5H 2 O
4Mg + 10HNO3 (napakahiwa-hiwalay)\u003d 4Mg (NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O
− puro nitric acid
Ang concentrated nitric acid sa ordinaryong (o mababang) temperatura ay nagpapalipas ng beryllium, i.e. hindi tumutugon dito. Kapag kumukulo, ang reaksyon ay posible at nagpapatuloy pangunahin alinsunod sa equation:
Magnesium at alkaline earth metals ay tumutugon sa concentrated nitric acid upang bumuo ng malawak na hanay ng iba't ibang produkto ng nitrogen reduction.
− puro sulfuric acid
Ang Beryllium ay na-passivated na may puro sulfuric acid, i.e. ay hindi tumutugon dito sa ilalim ng normal na mga kondisyon, gayunpaman, ang reaksyon ay nagpapatuloy sa panahon ng kumukulo at humahantong sa pagbuo ng beryllium sulfate, sulfur dioxide at tubig:
Be + 2H 2 SO 4 → BeSO 4 + SO 2 + 2H 2 O
Ang barium ay na-passivated din ng concentrated sulfuric acid dahil sa pagbuo ng insoluble na barium sulfate, ngunit tumutugon dito kapag pinainit, ang barium sulfate ay natutunaw kapag pinainit sa concentrated sulfuric acid dahil sa conversion nito sa barium hydrogen sulfate.
Ang natitirang mga metal ng pangunahing pangkat IIA ay tumutugon sa puro sulfuric acid sa ilalim ng anumang mga kondisyon, kabilang ang malamig. Ang pagbabawas ng asupre ay maaaring mangyari sa SO 2, H 2 S at S, depende sa aktibidad ng metal, temperatura ng reaksyon at konsentrasyon ng acid:
Mg + H 2 SO 4 ( conc .) \u003d MgSO 4 + SO 2 + H 2 O
3Mg + 4H2SO4 ( conc .) \u003d 3MgSO 4 + S↓ + 4H 2 O
4Ca + 5H2SO4 ( conc .) \u003d 4CaSO 4 + H 2 S + 4H 2 O
may alkalis
Ang magnesium at alkaline earth na mga metal ay hindi nakikipag-ugnayan sa alkalis, at ang beryllium ay madaling tumutugon kapwa sa alkali solution at sa anhydrous alkalis sa panahon ng pagsasanib. Kasabay nito, kapag ang reaksyon ay isinasagawa sa may tubig na solusyon Ang tubig ay kasangkot din sa reaksyon, at ang mga produkto ay tetrahydroxoberyllates ng alkali o alkaline earth metal at hydrogen gas:
Be + 2KOH + 2H 2 O \u003d H 2 + K 2 - potasa tetrahydroxoberyllate
Kapag nagsasagawa ng reaksyon na may solid alkali sa panahon ng pagsasanib, ang mga beryllate ng alkali o alkaline earth na mga metal at hydrogen ay nabuo.
Be + 2KOH \u003d H 2 + K 2 BeO 2 - potassium beryllate
na may mga oxide
mga metal na alkaline earth, pati na rin ang magnesiyo ay maaaring ibalik ang mas kaunti aktibong metal at ilang di-metal mula sa kanilang mga oxide kapag pinainit, halimbawa:
Ang paraan ng pagpapanumbalik ng mga metal mula sa kanilang mga oxide na may magnesium ay tinatawag na magnesiumthermy.