56. elem: Bárium

1. Elemi bevezetésBárium,
Az alkáliföldfém, melynek kémiai jele a Ba, a periódusos rendszer hatodik periódusának IIA csoportjában található. Lágy, ezüstfehér fényű alkáliföldfém, és az alkáliföldfémek közül a legaktívabb elem. Az elem neve a görög béta alfa ρύς (barisz) szóból származik, ami „nehéz”-et jelent.

2. Egy rövid történelem felfedezése
Az alkáliföldfémek szulfidjai foszforeszkálnak, ami azt jelenti, hogy fény hatására sötétben is egy ideig még fényt bocsátanak ki. A báriumvegyületek pontosan e tulajdonságuk miatt kezdték felkelteni az emberek figyelmét. 1602-ben Bologna városában egy Casio Lauro nevű cipész bárium-szulfátot tartalmazó baritot égetett gyúlékony anyagokkal együtt, és felfedezte, hogy sötétben is képes fényt kibocsátani, ami felkeltette az akkori tudósok érdeklődését. Később ezt a fajta követ polonitnak nevezték el, és felkeltette az európai vegyészek érdeklődését az analitikai kutatások iránt. 1774-ben a svéd vegyész, CW Scheele felfedezte, hogy a bárium-oxid egy viszonylag nehéz új talaj, amelyet „Baryta”-nak (nehéz talaj) nevezett el. 1774-ben Scheler úgy vélte, hogy ez a kő új talaj (oxid) és kénsav keveréke. 1776-ban a nitrátot ebben az új talajban melegítette, hogy tiszta talajt (oxidot) kapjon. 1808-ban a brit vegyész, H. Davy higanyt használt katódként, platinát pedig anódként a barit (BaSO4) elektrolíziséhez, így bárium-amalgámot állítva elő. A higany eltávolítása utáni desztilláció után egy alacsony tisztaságú fémet kaptak, amelyet a görög barys (nehéz) szóról neveztek el. Az elem jele Ba, amelyet Ba-nak neveznek.bárium.

3. Fizikai tulajdonságok
BáriumEzüstfehér fém, olvadáspontja 725 °C, forráspontja 1846 °C, sűrűsége 3,51 g/cm3 és képlékenysége van. A bárium fő ércei a barit és az arzenopirit.

4,Báriumegy kémiai tulajdonságokkal rendelkező kémiai elem.
A Ba kémiai szimbóluma, rendszáma 56, a IIA periódusos rendszerhez tartozik, és az alkáliföldfémek közé tartozik. A bárium nagy kémiai aktivitással rendelkezik, és az alkáliföldfémek közül a legaktívabb. A potenciál- és ionizációs energiából látható, hogy a bárium erősen redukálható. Valójában, ha csak az első elektron elvesztését vesszük figyelembe, a bárium a legerősebb redukálhatósággal rendelkezik vízben. A báriumnak azonban viszonylag nehéz elveszítenie a második elektront. Ezért, minden tényezőt figyelembe véve, a bárium redukálhatósága jelentősen csökken. Mindazonáltal a savas oldatokban az egyik legreaktívabb fém, a lítium, a cézium, a rubídium és a kálium után a második.

5. Fő vegyületek
1). A bárium-oxid levegőn lassan oxidálódik, bárium-oxiddá alakul, amely színtelen, köbös kristály. Savban oldódik, acetonban és ammóniás vízben oldhatatlan. Vízzel reagálva bárium-hidroxidot képez, ami mérgező. Égéskor zöld lángot bocsát ki és bárium-peroxid keletkezik.
2). A bárium-peroxid kénsavval reagálva hidrogén-peroxidot termel. Ez a reakció a hidrogén-peroxid laboratóriumi előállításának elvén alapul.
3). A bárium-hidroxid vízzel reagálva bárium-hidroxidot és hidrogéngázt képez. A bárium-hidroxid alacsony oldhatósága és magas szublimációs energiája miatt a reakció nem olyan intenzív, mint az alkálifémeké, és a keletkező bárium-hidroxid eltakarja a kilátást. Kis mennyiségű szén-dioxidot vezetnek az oldatba, hogy bárium-karbonát csapadékot képezzenek, majd feleslegben lévő szén-dioxidot vezetnek be, hogy a bárium-karbonát csapadékot feloldják és oldható bárium-hidrogén-karbonátot képezzenek.
4). Az amino-bárium feloldódhat folyékony ammóniában, kék színű, paramágneses és vezetőképes oldatot képezve, amely lényegében ammóniaelektronokat képez. Hosszú tárolási idő után az ammóniában lévő hidrogént az ammóniaelektronok hidrogéngázzá redukálják, és a teljes reakció a bárium reakciója folyékony ammóniával, amino-báriumot és hidrogéngázt eredményezve.
5). A bárium-szulfit fehér kristály vagy por, mérgező, vízben kevéssé oldódik, és levegőn fokozatosan bárium-szulfáttá oxidálódik. Nem oxidáló erős savakban, például sósavban oldva szúrós szagú kén-dioxid gáz keletkezik. Oxidáló savakkal, például híg salétromsavval találkozva bárium-szulfáttá alakulhat.
6). A bárium-szulfát stabil kémiai tulajdonságokkal rendelkezik, és a vízben oldott része teljesen ionizálódik, így erős elektrolittá válik. A bárium-szulfát híg salétromsavban oldhatatlan. Főként gyomor-bélrendszeri kontrasztanyagként használják.
A bárium-karbonát mérgező és hideg vízben szinte oldhatatlan. Szén-dioxidot tartalmazó vízben kismértékben oldódik, híg sósavban oldódik. Nátrium-szulfáttal reagálva oldhatatlanabb fehér bárium-szulfát csapadékot képez – a vizes oldatban lévő csapadékok közötti átalakulási tendencia: könnyen átalakul oldhatatlanabb irányba.

6. Alkalmazási területek
1. Ipari célokra használják báriumsók, ötvözetek, tűzijátékok, atomreaktorok stb. gyártásában. Kiváló deoxidáns a réz finomításához is. Széles körben használják ötvözetekben, beleértve az ólmot, kalciumot, magnéziumot, nátriumot, lítiumot, alumíniumot és nikkelötvözeteket. A báriumfém gáztalanítószerként használható nyomgázok eltávolítására vákuumcsövekből és katódsugárcsövekből, valamint gáztalanítószerként fémek finomítására. A bárium-nitrát kálium-kloráttal, magnéziumporral és gyantával keverve jelzőrakéták és tűzijátékok gyártására használható. Az oldható báriumvegyületeket gyakran használják rovarirtó szerként, például bárium-kloridként, különféle növényi kártevők irtására. Használható sólé és kazánvíz finomítására is elektrolitikus marónátron előállításához. Pigmentek előállításához is használják. A textil- és bőripar pácanyagként és műselyem mattítószerként használja.
2. Az orvosi bárium-szulfát röntgenvizsgálat segédanyaga. Szagtalan és íztelen fehér por, olyan anyag, amely pozitív kontrasztot biztosít a szervezetben röntgenvizsgálat során. Az orvosi bárium-szulfát nem szívódik fel a gyomor-bél traktusban, és nem okoz allergiás reakciókat. Nem tartalmaz oldható báriumvegyületeket, például bárium-kloridot, bárium-szulfidot és bárium-karbonátot. Főként gyomor-bélrendszeri képalkotáshoz használják, alkalmanként más vizsgálati célokra is.

7. Elkészítési módszer
Az ipari termelésfémes báriumkét lépésre oszlik: bárium-oxid előállítására és fém termikus redukciójára (alumínium termikus redukciójára). 1000-1200 ℃-on,fémes báriumfémes alumíniummal redukálva bárium-oxidot nyerhetünk, majd vákuumdesztillációval tisztíthatjuk. Alumínium termikus redukciós módszer fémes bárium előállítására: Az eltérő összetevőarányok miatt két reakció mehet végbe a bárium-oxid alumínium redukciója során. A reakcióegyenlet a következő: mindkét reakció csak kis mennyiségű báriumot képes előállítani 1000-1200 ℃-on. Ezért vákuumszivattyút kell használni a báriumgőz folyamatos átvitelére a reakciózónából a hideg kondenzációs zónába, hogy a reakció továbbhaladjon a jobb oldalra. A reakció utáni maradék mérgező, és ártalmatlanítás előtt kezelni kell.