Barium

Isotooppi	Yleisyys _	Puolikas elämä	Decay kanava	Hajoamistuote
130 Ba	0,11 %	(0,5–2,7)⋅10 21 vuotta	Kaksinkertainen EZ	130 xe
132 Ba	0,10 %	vakaa	-	-
133 Ba	syntetisaattori.	10,51 vuotta	EZ	133Cs _
134 Ba	2,42 %	vakaa	-	-
135 Ba	6,59 %	vakaa	-	-
136 Ba	7,85 %	vakaa	-	-
137 Ba	11,23 %	vakaa	-	-
138 Ba	71,70 %	vakaa	-	-

56	Barium
Ba137,327
6s 2

Barium ( kemiallinen symboli - Ba , lat. Barium ) on 2. ryhmän kemiallinen alkuaine ( vanhentuneen luokituksen mukaan - toisen ryhmän pääalaryhmä, IIA), D. I.:n jaksollisen kemiallisten alkuaineiden järjestelmän kuudes jakso . Mendelejev , atominumero 56.

Yksinkertainen aine barium on pehmeä, sitkeä, muokattava, hopeanvalkoinen maa - alkalimetalli . Sillä on korkea kemiallinen aktiivisuus.

Historia

Carl Scheele ja Johan Gan löysivät bariumin BaO-oksidin muodossa vuonna 1774 [3] . Vuonna 1808 englantilainen kemisti Humphrey Davy valmisti bariumamalgaamin kosteaa bariumhydroksidia elektrolyysillä elohopeakatodilla ; haihdutettuaan elohopean kuumentamalla, hän eristi bariummetallin.

Nimen alkuperä

Se on saanut nimensä toisesta kreikasta. βαρύς - "raskas".

Fysikaaliset ominaisuudet

Bariumatomin täydellinen elektroninen konfiguraatio on: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2

Barium on hopeanvalkoinen muokattava metalli . Se katkeaa terävällä iskun vaikutuksella. Bariumilla on kaksi allotrooppista modifikaatiota : α-Ba, jossa on kuutiomainen kappalekeskeinen hila, on stabiili 375 °C:seen asti ( a = 0,501 nm), β-Ba on stabiili sen yläpuolella. .

Mohsin kovuus 1,25 [4] .

Kemialliset ominaisuudet

Barium on maa- alkalimetalli . Barium hapettuu nopeasti ilmassa muodostaen seoksen bariumoksidia (BaO) ja bariumnitridiä (Ba 3 N 2 ), ja syttyy, kun sitä kuumennetaan hieman. Reagoi kiivaasti veden kanssa muodostaen bariumhydroksidia (Ba (OH) 2 ):

{\mathsf {Ba+2H_{2}O\rightarrow Ba(OH)_{2}+H_{2}\uparrow ))

Aktiivisesti vuorovaikutuksessa laimennettujen happojen kanssa. Monet bariumsuolat ovat veteen liukenemattomia tai heikosti liukenevia: bariumsulfaatti (BaSO 4 ), bariumsulfiitti (BaSO 3 ), bariumkarbonaatti (BaCO 3 ), bariumfosfaatti (Ba 3 (PO 4 ) 2 ). Bariumsulfidi (BaS), toisin kuin kalsiumsulfidi (CaS), liukenee hyvin veteen. Liukoiset bariumsuolat mahdollistavat rikkihapon ja sen liukoisten suolojen läsnäolon määrittämisen liuoksessa saostamalla valkoista , veteen ja happoihin liukenematonta bariumsulfaattisakkaa [5] .

Reagoi helposti halogeenien kanssa muodostaen halogenideja .

Vedyn kanssa kuumennettaessa se muodostaa bariumhydridiä (BaH 2 ), joka puolestaan muodostaa litiumhydridin LiH kanssa kompleksin Li[BaH 3 ].

{\displaystyle {\mathsf {Ba+H_{2}\rightarrow BaH_{2))))

{\mathsf {BaH_{2}+LiH\rightarrow Li[BaH_{3}]}}

Reagoi kuumentuessaan ammoniakin kanssa :

{\mathsf {6Ba+2NH_{3}\rightarrow 3BaH_{2}+Ba_{3}N_{2))}

Bariumnitridi Ba 3 N 2 reagoi CO :n kanssa kuumennettaessa muodostaen syanidia :

{\mathsf {Ba_{3}N_{2}+2CO\rightarrow Ba(CN)_{2}+2BaO))

Nestemäisellä ammoniakilla se antaa tummansinisen liuoksen, josta voidaan eristää ammoniakkia [Ba(NH 3 ) 6 ], joka on kullanvärinen ja hajoaa helposti NH 3 :n eliminoituessa . Platinakatalyytin läsnä ollessa ammoniakki hajoaa muodostaen bariumamidia :

{\mathsf {[Ba(NH_{3})_{6}]\rightarrow Ba(NH_{2})_{2}+4NH_{3}+H_{2))}

Bariumkarbidia (BaC 2 ) voidaan saada kuumentamalla BaO : ta hiilellä kaariuunissa .

{\mathsf {BaO+3C\rightarrow BaC_{2}+CO\uparrow }}

Muodostaa fosfidia fosforin kanssa (Ba 3 P 2 ):

{\displaystyle {\mathsf {3Ba+2P\rightarrow Ba_{3}P_{2))))

Barium pelkistää monien metallien oksidit , halogenidit ja sulfidit vastaaviksi metalliksi.

Haetaan

Bariumin pääraaka-aine on bariittirikaste (80-95 % BaSO 4 ), joka puolestaan saadaan bariittivaahdotuksella . Bariumsulfaattia pelkistetään edelleen koksilla tai maakaasulla :

{\mathsf {BaSO_{4}+4C\rightarrow BaS+4CO\uparrow }}

{\mathsf {BaSO_{4}+2CH_{4}\rightarrow BaS+2C+4H_{2}O))

Lisäksi sulfidi kuumennettaessa hydrolysoituu bariumhydroksidiksi (Ba (OH) 2 ) tai muuttuu CO 2 :n vaikutuksesta liukenemattomaksi bariumkarbonaatiksi (BaCO 3 ), joka sitten siirretään bariumoksidiksi (BaO) (kalsinointi) . 800 °C:ssa Ba(OH) 2 :lle ja yli 1000 °C:ssa BaCO 3 :lle ):

{\mathsf {BaS+2H_{2}O\rightarrow Ba(OH)_{2}+H_{2}S\uparrow ))

{\mathsf {BaS+H_{2}O+CO_{2}\rightarrow BaCO_{3}+H_{2}S\uparrow }}

{\mathsf {BaCO_{3}\rightarrow BaO+CO_{2}\uparrow }}

Bariummetallia saadaan elektrolyysillä bariumkloridin vedettömästä sulasta :

{\mathsf {BaCl_{2}\rightarrow Ba+Cl_{2}\uparrow }}

Laadullinen ja kvantitatiivinen analyysi

Laadullisesti barium havaitaan liuoksissa saostamalla bariumsulfaattia (BaSO 4 ), joka erottuu vastaavista kalsiumsulfaateista ja strontiumsulfaateista erittäin alhaisella liukoisuudellaan epäorgaanisiin happoihin.

Natriumrodisonaatti erottaa tyypillisen punertavanruskean sakan neutraaleista bariumsuoloista. Reaktio on erittäin herkkä, spesifinen, minkä ansiosta voidaan määrittää 1 osa bariumioneja liuoksen 210 000 massaosaa kohden [6] .

Bariumyhdisteet värjäävät liekin kelta-vihreäksi (aallonpituudet 455 ja 493 nm).

Barium kvantifioidaan gravimetrisesti nimellä BaSO 4 tai BaCrO 4 .

Sovellus

Elektroniset tyhjiölaitteet

Bariummetallia, usein alumiiniseoksessa , käytetään sitojana ( siittäjänä ) korkeavakuumissa elektronisissa laitteissa, koska se reagoi aktiivisesti monien kaasujen kanssa.

Bariumoksidia , joka on osa muiden maa- alkalimetallien oksidien - kalsiumin ja strontiumin (CaO, SrO) - kiinteää liuosta , käytetään epäsuorasti lämmitettyjen katodien aktiivisena kerroksena.

Korroosionestomateriaali _

Bariumia lisätään yhdessä zirkoniumin kanssa nestemäisiin metallien jäähdytysnesteisiin (natriumin, kaliumin, rubidiumin, litiumin, cesiumin lejeeringit) vähentämään jälkimmäisen aggressiivisuutta putkistoissa ja metallurgiassa.

Ferrosähköinen ja pietsosähköinen

Bariumtitanaattia käytetään dielektrisenä keraamisten kondensaattoreiden valmistuksessa sekä materiaalina pietsosähköisissä mikrofoneissa ja pietsokeraamisissa emittereissä .

Optiikka

Bariumfluoridia käytetään yksittäiskiteiden muodossa optiikassa (linssit, prismat).

Pyrotekniikka

Bariumperoksidia käytetään pyrotekniikassa ja hapettavana aineena. Bariumnitraattia ja bariumkloraattia käytetään pyrotekniikassa liekkien värjäämiseen (vihreä tuli).

Atomi vetyenergia

Bariumkromaattia käytetään vedyn ja hapen tuotannossa termokemiallisella menetelmällä (Oak Ridge -sykli, USA).

Korkean lämpötilan suprajohtavuus

Bariumperoksidia yhdessä kuparin ja harvinaisten maametallien oksidien sekä bariumkupraatin [7] kanssa käytetään suprajohtavan keramiikan synteesiin, joka toimii nestemäisessä typessä ja sitä korkeammissa lämpötiloissa.

Ydinenergia

Bariumoksidia käytetään erikoislasien sulattamiseen, jota käytetään uraanisauvojen päällystämiseen. Yhdellä tällaisten lasien yleisimmistä tyypeistä on seuraava koostumus: fosforioksidi - 61%, BaO - 32%, alumiinioksidi - 1,5%, natriumoksidi - 5,5%. Ydinteollisuuden lasinvalmistuksessa käytetään myös bariumfosfaattia .

Kemialliset virtalähteet

Bariumfluoridia käytetään kiinteässä olomuodossa olevissa fluoriakuissa fluoridielektrolyytin komponenttina.

Bariumoksidia käytetään tehokkaissa kuparioksidiakuissa aktiivisen massan komponenttina (bariumoksidi-kuparioksidi).

Bariumsulfaattia käytetään negatiivisen elektrodin aktiivisena massan laajentajana lyijyakkujen valmistuksessa.

Sovellus lääketieteessä

Liukenematonta ja myrkytöntä bariumsulfaattia käytetään röntgensäteitä läpäisemättömänä aineena maha-suolikanavan lääketieteellisissä tutkimuksissa.

Luonnossa oleminen

Bariumin pitoisuus maankuoressa on 0,05 painoprosenttia; merivedessä bariumpitoisuus on keskimäärin 0,02 mg/l . Barium on aktiivinen, se kuuluu maa-alkalimetallien alaryhmään ja on melko vahvasti sitoutunut mineraaleihin. Tärkeimmät mineraalit ovat bariitti ( BaSO 4 ) ja witheriitti ( BaCO 3 ).

Harvinaiset bariummineraalit: celsialainen tai bariummaasälpä ( bariumalumosilikaatti ), hyalofaani ( barium- ja kaliumalumosilikaattiseos ), nitrobariitti ( bariumnitraatti ) jne.

Talletustyypit

Mineraaliyhdistelmien mukaan bariittimalmit jaetaan monomineraalisiin ja kompleksisiin. Kompleksit jaetaan bariittisulfidiin (sisältää lyijyn , sinkin sulfideja , joskus kuparia ja rautapyriittiä , harvemmin Sn , Ni , Au , Ag ), bariitti-kalsiitti (sisältää jopa 75 % kalsiittia ), rauta-bariitti (sisältää magnetiittia ) , hematiitti ja ylävyöhykkeillä götiitti ja hydrogoetiitti) ja bariitti-fluoriitti (paitsi bariitti ja fluoriitti , ne sisältävät yleensä kvartsia ja kalsiittia , ja sinkki- , lyijy- , kupari- ja elohopeasulfideja esiintyy joskus pieninä epäpuhtauksina ).

Käytännön näkökulmasta eniten kiinnostavat hydrotermiset suonen monomineraali-, bariittisulfidi- ja bariitti-fluoriittiesiintymät. Jotkut metasomaattiset arkkikerrostumat ja eluviaaliset sijoittimet ovat myös teollisesti tärkeitä. Sedimenttiesiintymät, jotka ovat tyypillisiä vesialtaiden kemiallisia sedimenttejä, ovat harvinaisia ja niillä ei ole merkittävää roolia.

Bariittimalmit sisältävät pääsääntöisesti muita hyödyllisiä komponentteja ( fluoriitti , galenia , sfaleriitti , kupari , kulta teollisissa pitoisuuksissa), joten niitä käytetään yhdessä.

Isotoopit

Bariumin isotooppeja tunnetaan massaluvuilla 114-153 ja 10 ydinisomeeriä . Luonnollinen barium koostuu kuuden stabiilin isotoopin ( 132 Ba, 134 Ba, 135 Ba, 136 Ba, 137 Ba, 138 Ba) ja yhdestä isotoopista, jolla on valtava puoliintumisaika , paljon pidempi kuin maailmankaikkeuden ikä ( 130 Ba ). ).

Biologinen rooli

Barium on myrkyllinen hivenaine . Ihmiskehossa barium-ioneilla on selvä vaikutus sileisiin lihaksiin .

Ihmiskehon päivittäistä bariumin tarvetta ei ole selkeästi vahvistettu; elimistön keskimääräinen päivittäinen bariumin saanti on 0,3–1 milligrammaa [8] .

Bariumin pitoisuus ihmiskehossa on 20-22 mg.

Mikromäärissä bariumia löytyy kaikista elimistä ja kudoksista, mutta suurin pitoisuus tätä hivenainetta esiintyy aivoissa , pernassa , lihaksissa ja myös silmän linssissä (bariumia löytyy silmän kaikilla alueilla ). Noin 90 % kokonaishivenaineesta on keskittynyt luihin ja hampaisiin.

Myrkyllisyys

Barium ja jotkin sen yhdisteet voivat olla myrkyllisiä, jos enimmäispitoisuusraja ylittyy ruoassa ja vedessä. Bariumin suurin sallittu pitoisuus juomavedessä on 0,7 mg/dm³ ja se on venäläisten hygieniastandardien mukaisesti normalisoitu hygieniatoksikologisen haitallisuutta rajoittavan merkin mukaan; vaaraluokka - 2 (erittäin vaaralliset aineet) [9] .

Metallisen bariumin kosketus ihon ja limakalvojen kanssa johtaa kemiallisiin palovammoihin [10] . Bariumsuolojen hyvän vesiliukoisuuden vuoksi vaarallisin on kloridi [11] , samoin kuin nitriitti , hypokloriitti , jodidi , bromidi , sulfidi , kloraatti , bromaatti ja permanganaatti . Bariumoksidi , bariumperoksidi , bariumsuperoksidi ja bariittisyövyttävyys voivat myös aiheuttaa suuria määriä kemiallisia palovammoja joutuessaan kosketuksiin ihon kanssa .

Veteen hyvin liukenevat bariumsuolat imeytyvät nopeasti suolistossa. Kuolema voi tapahtua muutaman tunnin sisällä sydämen vajaatoiminnasta.

Myrkytyksen oireet liukenevilla bariumsuoloilla

Akuutin myrkytyksen oireet liukenevilla bariumsuoloilla: syljeneritys, polttaminen suussa ja ruokatorvessa. Vatsakipu, koliikki, pahoinvointi, oksentelu, ripuli, korkea verenpaine, kova epäsäännöllinen pulssi, kouristukset, myöhempi halvaus on mahdollinen, kasvojen ja raajojen syanoosi (kylmät raajat), runsas kylmä hiki, lihasheikkous, erityisesti raajoissa , jolloin myrkytetty ei voi liikuttaa päätään. Kävelyhäiriö sekä puhe, joka johtuu nielun ja kielen lihasten halvaantumisesta. Hengenahdistus, huimaus, tinnitus, näön hämärtyminen.

Vakavassa myrkytystapauksessa kuolema tapahtuu äkillisesti tai yhden päivän sisällä. Vakava myrkytys syntyy, kun liukenevia bariumsuoloja nautitaan 0,2–0,5 g, tappava annos on 0,8–0,9 g.

Apua myrkytykseen

Ensiapua varten on tarpeen pestä vatsa 1-prosenttisella natrium- tai magnesiumsulfaattiliuoksella . Peräruiskeet samojen suolojen 10-prosenttisista liuoksista. Nautitaan samojen suolojen liuosta (20,0 osaa suolaa / 150,0 osaa vettä) ruokalusikallisessa 5 minuutin välein. Emeetit syntyneen liukenemattoman bariumsulfaatin poistamiseksi mahalaukusta . Laskimoon 10-20 ml 3 % natriumsulfaattiliuosta . Subkutaanisesti - kamferi , kofeiini , lobeliini - indikaatioiden mukaan. Lämpimät jalat. Sisällä limaiset keitot ja maito.

Tallennus

Bariummetalli varastoidaan kerosiiniin tai parafiinikerroksen alle ( sen kemiallisen reaktiivisuuden vuoksi) [12] .

Hinnat

Metallibariumin hinnat harkoissa, joiden puhtausaste on 99,9 %, vaihtelevat noin 30 dollaria per kilo.

Katso myös

hivenaineet

Muistiinpanot

↑ Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg , Glenda O'Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang-Kun Zhu. Alkuaineiden atomipainot 2011 (IUPAC Technical Report ) // Pure and Applied Chemistry . - 2013. - Vol. 85 , no. 5 . - s. 1047-1078 . - doi : 10.1351/PAC-REP-13-03-02 .
↑ Pääkirjoitus: Knunyants I. L. (päätoimittaja). Chemical Encyclopedia: 5 osassa - Moscow: Soviet Encyclopedia, 1988. - T. 1. - S. 241. - 623 s. - 100 000 kappaletta.
↑ Barium Arkistoitu 11. elokuuta 2011 Wayback Machinessa . // Suosittu kemiallisten alkuaineiden kirjasto. - M .: Kustantaja "Nauka", 1977.
↑ Cookery A.S. Mineraalien kovuus. - Ukrainan SSR:n tiedeakatemia, 1963. - S. 197-208. — 304 s.
↑ Khodakov Yu _ _ _ - 18. painos - M .: Koulutus , 1987. - S. 212 . - 240 s. — 1 630 000 kappaletta.
↑ N. S. Frumina, N. N. Goryunova, S. N. Eremenko. Bariumin analyyttinen kemia . - M .: Nauka , 1977. (Venäjän kieli)
↑ Rei'illä rikastettu bariumkupraatti osoittautuu korkean lämpötilan suprajohteeksi . Haettu 26. toukokuuta 2019. Arkistoitu alkuperäisestä 26. toukokuuta 2019. (määrätön)
↑ name= https://www.pharmacognosy.com.ua_Barium : taikuri sileille lihaksille
↑ name= https://books.Google.ru_ Hivenaineiden väkevöinti- ja erottelumenetelmät
↑ nimi = https://safework.ru_Barium
↑ nimi= https ://safework.ru_Bariumkloridi
↑ name=www.safework.ru_Barium

Kirjallisuus

Barium // Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron : 86 osana (82 osaa ja 4 lisäosaa). - Pietari. , 1890-1907.

Linkit

Sanakirjat ja tietosanakirjat

Bibliografisissa luetteloissa
BNE : XX540454 BNF : 12203013v GND : 4140300-9 J9U : 987007283148305171 LCCN : sh85011853 LNB : 000302070 NDL : 00560541 NKC : ph163873

D. I. Mendelejevin kemiallisten alkuaineiden jaksollinen järjestelmä

klo

vrt

alkalimetallit	maa-alkalimetallit	Lantanidit	aktinidit	siirtymämetallit
kevyet metallit	Puolimetallit	ei-metallit	Halogeenit	jalokaasut

Metallien sähkökemiallisen toiminnan sarja
Eu , Sm , Li , Cs , Rb , K , Ra , Ba , Sr , Ca , Na , Ac , La , Ce , Pr , Nd , Pm , Gd , Tb , Mg , Y , Dy , Am , Ho , Er , Tm , Lu , Sc , Pu , Th , Np , U , Hf , Be , Al , Ti , Zr , Yb , Mn , V , Nb , Pa , Cr , Zn , Ga , Fe , Cd , In , Tl , Co _ Ni , Te , Mo , Sn , Pb , H2 , W , Sb , Bi , Ge , Re , Cu , Tc , Te , Rh , Po , Hg , Ag , Pd , Os , Ir , Pt , Au _