Барий

Барий это мягкий, серебристый щелочноземельный металл, который является высокореактивным по своей природе, из-за его высокой реакционной способности он никогда не встречается в природе в качестве свободного элемента.

Барий имеет атомный номер 56 и представлен символом Ba. Барий является пятым элементом в группе 2 периодической таблицы. Наиболее распространенными соединениями бария являются барит и уизерит.

Барий никогда не встречается в свободном состоянии, но соединяется с серой, углеродом или кислородом.

Барий химический элемент

Что такое барий

(Barium; от греч.тяжелый), Химическая формула бария Ва — химический элемент 2-й группы (устаревший химический элемент II группы периодической системы элементов); атомный номер 56, атомная масса 137,34. Серебристо-белый металл.

В соединениях проявляет степень окисления +2. Природный барий состоит из семи стабильных изотопов, среди к-рых преобладает изотоп 138Ва (71,66%).

Барий в виде окиси открыл в 1774 швед, химик К. Шееле.

Металлический барий получил в 1808 англ. химик Г. Дэви. Содержание бария в земной коре — 5 X 10 % В свободном состоянии в природе не встречается.

Из минералов пром. значение имеют барит и менее распространенный витерит.

Физические свойства бария

Кристаллическая решетка бария кубическая   объемноцентрированная с периодом а = 5,019 А;плотность 3,76 г/см3; tпл 710° С; tкип 1637 -1640° С.

Температурный коэфф линейного расширения (т-ра 0 — 100° С) 1,9 · 10 град ; удельная теплоемкость 0,068  кал/г · град;   удельное электрическое сопротивление 6 · 10-5 ом · см, твердость по Бринеллю 4,2, по шкале Мооса 2.

Барий-мягкий серебристо-белый металл с бледно-желтым оттенком и имеет Ba в качестве своего символа.

Он имеет средний удельный вес и является очень хорошим проводником электричества. Трудно очистить барий, поэтому большинство его свойств еще предстоит определить.

Когда барий хранится при комнатной температуре, он образует кубическую структуру, это очень мягкий металл и быстро расширяется при нагревании.

Элемент бария имеет температуру плавления 1000 K или 730 °C или 1340 °F, тогда как температура кипения бария составляет 2170 K или 1900 °C или 3450 °F.

Интересный факт о барие: Из соединений бария самым ценным является титанат бария — один из важнейших сегнетоэлектриков .

Для медицины интересен сульфат бария . Благодаря способности сильно поглощать рентгеновские лучи эта соль («бариева каша») попользуется в рентгеноскопии желудочно-кишечного тракта.

Химические свойства бария

По хим. св-вам сходен с кальцием, стронцием и радием. На воздухе быстро окисляется. При нагревании на воздухе легко воспламеняется и сгорает.

Энергично разлагает воду. С водородом образует гидрид ВаН2.

При нагревании соединяется непосредственно с азотом, серой и галогенами. Основным сырьем для получения бария и его соединений служит барит, к-рый восстанавливают углем в пламенных печах.

Образующийся растворимый сульфид бария перерабатывают на др. соли металла.

Барий немного тверже свинца и мягче цинка. В свободном виде имеет серебристо-белый блеск, но на воздухе блеск теряется, появляется сначала коричневато-желтая, а затем серая пленка — смесь оксида, пероксида и нитрида:

ВаО, ВаO2 и Ва3N2 .

Образование всех трех веществ идет с выделением значительного количества теплоты.

Наиболее устойчив пероксид бария ВаО2 , образующийся из оксида при нагревании до 500°С, но около 800°С ВаO2 разлагается на оксид и кислород, что ранее применялось для получения кислорода из воздуха.

Пероксид стронция SrО2 получается значительно труднее и менее устойчив, чем ВаО2.

Действием кислорода пол давлением и при повышенной температуре на пероксиды могут быть получены супероксиды типа ВаО4.

Взаимодействие металлов НЛ-подгруппы с водородом идет при нагревании, при этом возникают твердые гидриды ионного типа: CaН2, SrH2, ВаН2

Барий довольно распространенный элемент. Входит в состав многих труднорастворимых минералов.
Главные его природные соединения: интерит ВаСО3 и тяжелый шпат.

Барий химически активнее кальция и стронция и реагирует с неметаллами более энергично.

При обычной температуре барий реагирует с оксидом углерода (IV):

5Ва + 2CO2 = BaC2 + 4BaO

При высокой температуре Ва восстанавливает оксид углерода (II):

Ва + СО = ВаО + С

Ba + 2C = BaC2

Оксид бария ВаО с водой дает щелочь (баритовая вода):

ВаО + Н2О = Ва(ОН)2

а пероксид бария ВаО2 служит для получения пероксида водорода но обратимой реакции :

BaO2 + 2H2O ⇄ Ва (ОН)2 + Н2O

Равновесие легко смещается вправо даже под действием таких кислот, как угольная:

Ва (OH)2 + CO2 = ВаСО3↓ + H2O

В следующей таблице представлены химические свойства бария.

Символ бария Барий
Положение в периодической таблице Барий является пятым элементом в группе 2 периодической таблицы.
Атомный номер бария Атомный номер бария 56.
Атомная масса Ba или молярная масса Ba Атомная масса бария составляет 137,327 г/моль.
Молекулярная формула бария Молекулярная формула бария Ba+2
 

Металл неустойчив на воздухе, поэтому его хранят под слоем керосина.  Барий сульфат для рентгеноскопии BaSO4 нерастворим ни в воде, ни в слабой соляной кислоте (содержащейся в желудочном соке) и благодаря своей низкой растворимости нашел применение в рентгенологии .

История и открытие бария

В раннем средневековье ученые знали о нескольких минералах бария и были привлечены к ним, поскольку минералы бария будут светиться годами под воздействием света.

Поскольку камни минералов бария были найдены недалеко от Болоньи, Италия, они были названы “болонскими камнями”.

Позже в 1774 году ученый по имени Карл Вильгельм Шееле обнаружил, что минералы бария содержат элемент, но он не смог выделить барий.

Возникновение бария

Барий никогда не встречается в свободном состоянии на земле, и он всегда находится в комбинированной форме с серой, углеродом или кислородом.

Барий содержится 0,0425% в земной коре и 13 мкг/л в морской воде.

Единственным коммерческим источником для получения бария является барит, который представляет собой сульфат бария.

Другим источником получения бария является витерит, который является карбонатом бария.

Получение бария

Металлический барий получают термическим восстановлением его окиси порошком алюминия при т-ре 1100— 1200° С.

Химический анализ производят с помощью специальных реагентов, проделывая качественную реакцию на барий.

Процесс ведут в электровакуумных аппаратах периодического действия, где последовательно проходят восстановление, отгонка, конденсация и отливка металла в слиток.

Технический продукт содержит 96—98% металла. Двойной перегонкой в вакууме при т-ре 900° С содержание примесей снижают до 1 X 10—4%.

Сплавы бария

Сплавы бария получают электролизом расплава смеси хлоридов. Практическое применение металлического бария невелико.

Барий и его сплавы с магнием и алюминием используют для поглощения остаточных газов в технике высокого вакуума (см. Геттеры). Барий вводят в некоторые антифрикционные материалы.

Сплавы свинец — барий вытесняют полиграфические сплавы свинец — сурьма. Сплавы бария с никелем применяют для изготовления электродов запальных свечей двигателей и в радиолампах.

Барий производится в различных частях мира, таких как Китай, Индия, Марокко, США, Турция и др. В 2011 году Китай был ведущим производителем бария. Барий получают с использованием различных методов и процессов.

Бариевая руда добывается, промывается, измельчается и отделяется от кварца, а затем восстанавливается до сульфида бария с использованием углерода.

Водорастворимый сульфид бария используется для получения различных соединений бария, таких как сульфат бария, нитрат бария или карбонат бария.

Эти соединения могут быть использованы для получения оксидов бария. Затем эти оксиды нагревают с алюминием при 1100 ° С с образованием BaAl4. Затем этот BaAl4 реагирует с BaО с образованием металлического бария.

Карбонаты, сульфаты, фториды и средние фосфаты бария труднорастворимы в воде, что используется в аналитической химии.

Применение бария

Барий-мягкий металл, который широко используется во многих областях, ниже приведены некоторые общие области применения и применения бария.

  • Барий часто используется в виде сплавов, таких как барий-никелевый сплав или барий-алюминиевый сплав, чтобы уменьшить нежелательные газы из вакуумных трубок. Он также используется в качестве сушильного агента.

  • Барий используется в люминесцентных лампах, поскольку нечистый сульфид бария светится при воздействии света.

  • Барий широко используется нефтяной и газовой промышленностью для изготовления бурового раствора, который позволяет легко сверлить породы путем смазки сверла.

  • Соединения бария используются для изготовления различных строительных и отделочных материалов, таких как краски, стекло, плитка, кирпич и резина и т. Д.

  • Нитрат бария используется в фейерверках, потому что он придает фейерверкам зеленый цвет.

  • Оксид бария используется для покрытия горячего катода, например, в электронно-лучевых трубках, которые облегчают высвобождение электронов.

  • Перекись бария используется в сварочных работах.

  • Барий, как и фторид бария, используется в оптических стеклах из-за его широкого диапазона прозрачности.

Применение солей бария

Сульфат BaSO4 применяют как белый пигмент, а также в произ-ве линолеума и бумаги. Титанат BaTiО3 — один из важнейших сегнетоэлектрических материалов. Окись ВаО используют при изготовлении стекла, эмалей и термокатализаторов.

Перекись ВаO2 служит для получения перекиси водорода, для отбеливания тканей, ее используют также в качестве катализатора крекинг-процесса, как один из компонентов запальных смесей в алюмотермии и пиротехнике.

Фторид BaF2 применяется при изготовлении эмалей и оптических стекол. Цирконат BaZrO3 — высококачественный огнеупорный материал.

Рентгеновское и радиоактивное излучение возбуждает желто-зеленую флуоресценцию комплексной соли Ва [Pt(CN)4], на чем основано применение спец. экранов, покрытых этой солью.

Соединения бария хорошо поглощают рентгеновские лучи и гамма-излучение, вследствие чего их вводят в состав защитных материалов в рентгеновских установках и ядерных реакторах.

Окрашенные соли являются пигментами:

1. Хромат ВаСrO4 — желтый,

2. Манганат ВаМnO4 — зеленый.

Растворимые соли бария ядовиты.

Соединения бария

Важнейшие неорганические соединения: окись BaO, перекись BaO2 , гидроокись Ва(ОН)2,карбонат ВаСO3, сульфат BaSO4 и хлорид ВаСl2.

Характеристика элемента

Свойства бария наиболее близки к свойствам щелочных металлов. Структура атома бария такова, что первый потенциал ионизации (5,21 эВ ) расположен между значениями для лития и натрия.

Однако ион Ва+ пока не обнаружен, так как при реакциях удаляются от атома сразу же два электрона с 6s² — орбитали .

Суммарный потенциал ионизации (I1+ I2) невелик и равен 9,95 эВ . Образующийся Ва²⁺-ион (Rион= 1.29 А) поляризует анионы слабо, поэтому в соединениях бария связи ионного типа, а его комплексные ионы неустойчивы.

Часто задаваемые вопросы ответы о барие?

Каковы последствия бария для окружающей среды и живых существ?

Барий, содержащийся в пище и воде, обычно не находится в больших количествах, поэтому он не влияет на здоровье человека.

Люди, которые страдают от бария, работают в отраслях, производящих барий. Если человек вступает в контакт или принимает большое количество соединений бария, это может вызвать серьезные проблемы со здоровьем, такие как затрудненное дыхание.

Повышенное кровяное давление, раздражение желудка, мышечная слабость, отек мозга и почек или даже повреждение сердца, которое может привести к смерти.

Соединения бария при попадании в окружающую среду могут влиять на водных животных и загрязнять окружающую среду.

Какова химическая реактивность бария?

Барий с химическим символом Ba обладает высокой реакционной способностью. Когда барий реагирует с халькогенами, реакция сильно экзотермична по своей природе, т. е.

Во время такого типа реакции выделяется большое количество тепловой энергии. При комнатной температуре барий всегда реагирует с кислородом; по этой причине он всегда хранится под маслом.

Реакция бария с неметаллами носит экзотермический характер, и они происходят только при нагревании.

Барий также сочетается с несколькими другими металлами, такими как алюминий, цинк, свинец и олово, для получения сплавов.

Что такое барий и как он реагирует с водой?

Барий — щёлочноземельный металл. На воздухе барий быстро окисляется, образуя смесь оксид бария BaO и нитрид бария Ba3N2, а при незначительном нагревании воспламеняется.

Энергично реагирует с водой, образуя гидроксид бария Ba(ОН)2

Что такое барий и как он влияет на организм человека?

Барий относится к токсичным микроэлементам. В человеческом организме ионы бария оказывают выраженное влияние на гладкие мышцы.

Суточная потребность организма человека в барии чётко не установлена; среднесуточное поступление бария в организм находится в пределах 0,3-1 миллиграммов.

Содержание бария в человеческом организме составляет 20-22 мг.

Как обнаруживается барий в растворах?

Качественно в растворах барий обнаруживается по выпадению осадка сульфата бария (BaSO4), отличимого от соответствующих сульфатов кальция и сульфатов стронция крайне низкой растворимостью в неорганических кислотах.

Родизонат натрия выделяет из нейтральных солей бария характерный красно-бурый осадок.

Лит.: Дымчишин Д. А. Производство бариевых солей. Л.

Статья на тему барий

Понравилась статья поделись ей

Leave a Comment