Елемент 56: Баријум

1, Елементарни уводБаријум,
Земноалкални метал, са хемијским симболом Ba, налази се у IIA групи шесте периоде периодног система елемената. То је меки, сребрно-белог сјаја земноалкални метал и најактивнији елемент међу земноалкалним металима. Назив елемента потиче од грчке речи бета алфа ρύς (barys), што значи „тежак“.

2. Откривање кратке историје
Сулфиди земноалкалних метала показују фосфоресценцију, што значи да настављају да емитују светлост неко време у мраку након што су изложени светлости. Једињења баријума почела су да привлаче пажњу људи управо због ове карактеристике. Године 1602, обућар по имену Касио Лауро у граду Болоњи, у Италији, пржио је барит који садржи баријум сулфат заједно са запаљивим супстанцама и открио да може да емитује светлост у мраку, што је изазвало интересовање научника у то време. Касније је ова врста камена названа полонит и изазвала је интересовање европских хемичара за аналитичка истраживања. Године 1774, шведски хемичар Ц. В. Шеле открио је да је баријум оксид релативно тешко ново земљиште, које је назвао „Барита“ (тешко земљиште). Године 1774, Шелер је веровао да је овај камен комбинација новог земљишта (оксида) и сумпорне киселине. Године 1776, загрејао је нитрат у овом новом земљишту да би добио чисто земљиште (оксид). Године 1808, британски хемичар Х. Дејви је користио живу као катоду и платину као аноду за електролизу барита (BaSO4) како би произвео баријум амалгам. Након дестилације ради уклањања живе, добијен је метал ниске чистоће који је добио име по грчкој речи barys (тежак). Симбол елемента је постављен као Ba, што се називабаријум.

3, Физичка својства
Баријумје сребрно-бели метал са тачком топљења од 725 °C, тачком кључања од 1846 °C, густином од 3,51 г/цм3 и дуктилношћу. Главне руде баријума су барит и арсенопирит.

4,Баријумје хемијски елемент са хемијским својствима.
Хемијски симбол Ba, атомски број 56, припада периодном систему IIA групе и члан је земноалкалних метала. Баријум има велику хемијску активност и најактивнији је међу земноалкалним металима. Из потенцијала и енергије јонизације може се видети да баријум има јаку редуцибилност. У ствари, ако се узме у обзир само губитак првог електрона, баријум има најјачу редуцибилност у води. Међутим, баријуму је релативно тешко да изгуби други електрон. Стога, узимајући у обзир све факторе, редуцибилност баријума ће се значајно смањити. Ипак, он је такође један од најреактивнијих метала у киселим растворима, одмах после литијума, цезијума, рубидијума и калијума.

5. Главна једињења
1). Баријум оксид полако оксидује на ваздуху и формира баријум оксид, који је безбојни кубни кристал. Растворљив у киселини, нерастворљив у ацетону и амонијачној води. Реагује са водом и формира баријум хидроксид, који је токсичан. Када се сагорева, емитује зелени пламен и ствара баријум пероксид.
2). Баријум-пероксид реагује са сумпорном киселином и производи водоник-пероксид. Ова реакција се заснива на принципу припреме водоник-пероксида у лабораторији.
3). Баријум хидроксид реагује са водом и производи баријум хидроксид и водоник. Због ниске растворљивости баријум хидроксида и његове високе енергије сублимације, реакција није тако интензивна као код алкалних метала, а резултујући баријум хидроксид ће заклонити поглед. Мала количина угљен-диоксида се уводи у раствор да би се формирао талог баријум карбоната, а вишак угљен-диоксида се додатно уводи да би се растворио талог баријум карбоната и створио растворљиви баријум бикарбонат.
4). Аминобаријум се може растворити у течном амонијаку, стварајући плави раствор са парамагнетизмом и проводљивошћу, који у суштини формира електроне амонијака. Након дужег периода складиштења, водоник у амонијаку ће се редуковати до водоничног гаса помоћу електрона амонијака, а укупна реакција је реакција баријума са течним амонијаком да би се произвео аминобаријум и водонични гас.
5). Баријум сулфит је бели кристал или прах, токсичан, слабо растворљив у води и постепено оксидује у баријум сулфат када се изложи ваздуху. Раствара се у неоксидујућим јаким киселинама као што је хлороводонична киселина, стварајући сумпор-диоксид, гас са оштрим мирисом. У контакту са оксидујућим киселинама као што је разблажена азотна киселина, може се претворити у баријум сулфат.
6). Баријум сулфат има стабилна хемијска својства, а део баријум сулфата растворен у води је потпуно јонизован, што га чини јаким електролитом. Баријум сулфат је нерастворљив у разблаженој азотној киселини. Углавном се користи као гастроинтестинално контрастно средство.
Баријум карбонат је токсичан и готово нерастворљив у хладној води. Слабо растворљив у води која садржи угљен-диоксид и растворљив у разблаженој хлороводоничној киселини. Реагује са натријум сулфатом да би произвео нерастворљивији бели талог баријум сулфата – тренд конверзије између талога у воденом раствору: лако је претворити се у смеру нерастворљивости.

6. Поља примене
1. Користи се у индустријске сврхе у производњи баријумових соли, легура, ватромета, нуклеарних реактора итд. Такође је одличан деоксидатор за рафинисање бакра. Широко се користи у легурама, укључујући легуре олова, калцијума, магнезијума, натријума, литијума, алуминијума и никла. Метални баријум може се користити као средство за дегазацију за уклањање трагова гасова из вакуумских цеви и катодних цеви, као и као средство за дегазацију за рафинисање метала. Баријум нитрат помешан са калијум хлоратом, магнезијумовим прахом и колофонијумом може се користити за производњу сигналних бакљи и ватромета. Растворљива једињења баријума се често користе као инсектициди, као што је баријум хлорид, за сузбијање разних биљних штеточина. Такође се може користити за рафинирање слане воде и котловске воде за производњу електролитичке каустичне соде. Такође се користи за припрему пигмената. Текстилна и кожарска индустрија га користе као мордант и средство за матирање вештачке свиле.
2. Баријум сулфат за медицинску употребу је помоћни лек за рендгенски преглед. Бели прах без мириса и укуса, супстанца која може да обезбеди позитиван контраст у телу током рендгенског прегледа. Медицински баријум сулфат се не апсорбује у гастроинтестиналном тракту и не изазива алергијске реакције. Не садржи растворљива једињења баријума као што су баријум хлорид, баријум сулфид и баријум карбонат. Углавном се користи за гастроинтестинално снимање, повремено се користи и за друге сврхе прегледа.

7, Начин припреме
Индустријска производњаметални баријумје подељен у два корака: производња баријум оксида и термичка редукција метала (термичка редукција алуминијума). На 1000-1200 ℃,метални баријумможе се добити редукцијом баријум оксида металним алуминијумом, а затим пречистити вакуумском дестилацијом. Метода термичке редукције алуминијума за производњу металног баријума: Због различитих односа састојака, могу постојати две реакције за редукцију баријум оксида алуминијумом. Једначина реакције је: обе реакције могу произвести само малу количину баријума на 1000-1200 ℃. Стога се вакуум пумпа мора користити за континуирано преношење баријумске паре из зоне реакције у зону хладне кондензације како би реакција наставила да се креће удесно. Остатак након реакције је токсичан и потребно га је третирати пре одлагања.