Element 56: Barijum

1、 Elemental UvodBarijum,
Element zemnoalkalnog metala, sa hemijskim simbolom Ba, nalazi se u grupi IIA šestog perioda periodnog sistema. To je mekani zemnoalkalni metal srebrnobijelog sjaja i najaktivniji element u zemnoalkalnim metalima. Ime elementa dolazi od grčke riječi beta alpha ρύς (baris), što znači „težak“.

2、 Otkrivanje kratke istorije
Sulfidi zemnoalkalnih metala pokazuju fosforescenciju, što znači da nastavljaju da emituju svetlost neko vreme u mraku nakon što su izloženi svetlosti. Jedinjenja barija su počela da privlače pažnju ljudi upravo zbog ove karakteristike. Godine 1602., obućar po imenu Casio Lauro u gradu Bologni u Italiji, ispekao je barit koji je sadržavao barijum sulfat zajedno sa zapaljivim supstancama i otkrio da može emitovati svjetlost u mraku, što je izazvalo interesovanje naučnika u to vrijeme. Kasnije je ova vrsta kamena nazvana polonit i izazvala je interesovanje evropskih hemičara za analitička istraživanja. Godine 1774. švedski hemičar CW Scheele otkrio je da je barijum oksid relativno teško novo tlo, koje je nazvao “Baryta” (teško tlo). Godine 1774. Scheler je vjerovao da je ovaj kamen kombinacija novog tla (oksida) i sumporne kiseline. Godine 1776. zagrijao je nitrate u ovom novom tlu kako bi dobio čisto tlo (oksid). Godine 1808, britanski hemičar H. Davy koristio je živu kao katodu i platinu kao anodu za elektrolizu barita (BaSO4) za proizvodnju barijum amalgama. Nakon destilacije za uklanjanje žive, dobijen je metal niske čistoće koji je dobio ime po grčkoj riječi barys (težak). Simbol elementa je postavljen kao Ba, koji se zovebarijum.

3、 Fizička svojstva
Barijumje srebrno bijeli metal sa tačkom topljenja od 725°C, tačkom ključanja od 1846°C, gustinom od 3,51g/cm3 i duktilnošću. Glavne rude barija su barit i arsenopirit.

4、Barijumje hemijski element sa hemijskim svojstvima.
Hemijski simbol Ba, atomski broj 56, pripada grupi periodnog sistema IIA i član je zemnoalkalnih metala. Barijum ima veliku hemijsku aktivnost i najaktivniji je među zemnoalkalnim metalima. Iz potencijala i energije ionizacije može se vidjeti da barij ima jaku reducibilnost. U stvari, ako se uzme u obzir samo gubitak prvog elektrona, barij ima najjaču reducibilnost u vodi. Međutim, relativno je teško da barij izgubi drugi elektron. Stoga će se, s obzirom na sve faktore, reducibilnost barija značajno smanjiti. Ipak, on je također jedan od najreaktivnijih metala u kiselim otopinama, odmah iza litijuma, cezijuma, rubidijuma i kalija.

5.Glavna jedinjenja
1). Barijev oksid polako oksidira u zraku i formira barij oksid, koji je bezbojni kubni kristal. Rastvorljiv u kiselini, nerastvorljiv u acetonu i amonijačnoj vodi. Reaguje sa vodom i formira barijum hidroksid, koji je toksičan. Kada izgori, emituje zeleni plamen i stvara barijum peroksid.
2). Barijev peroksid reaguje sa sumpornom kiselinom i proizvodi vodikov peroksid. Ova reakcija se zasniva na principu pripreme vodikovog peroksida u laboratoriji.
3). Barijum hidroksid reaguje sa vodom i proizvodi barijum hidroksid i gas vodonik. Zbog niske rastvorljivosti barijum hidroksida i njegove visoke energije sublimacije, reakcija nije tako intenzivna kao kod alkalnih metala, a rezultirajući barijum hidroksid će zaklanjati pogled. Mala količina ugljičnog dioksida se uvodi u otopinu kako bi se formirao precipitat barij karbonata, a višak ugljičnog dioksida se dalje uvodi kako bi se otopio talog barij karbonata i stvorio rastvorljivi barij bikarbonat.
4). Amino barijum se može rastvoriti u tekućem amonijaku, stvarajući plavi rastvor sa paramagnetizmom i provodljivošću, koji u suštini formira elektrone amonijaka. Nakon dugog perioda skladištenja, vodonik u amonijaku će se reducirati u plinoviti vodonik elektronima amonijaka, a ukupna reakcija je reakcija barija s tekućim amonijakom kako bi se proizveo amino barij i plinoviti vodonik.
5). Barijev sulfit je bijeli kristal ili prah, toksičan, slabo topiv u vodi i postepeno oksidira u barij sulfat kada se stavi na zrak. Otopiti u neoksidirajućim jakim kiselinama kao što je hlorovodonična kiselina da bi se stvorio gas sumpor dioksid oštrog mirisa. Kada naiđete na oksidirajuće kiseline kao što je razrijeđena dušična kiselina, može se pretvoriti u barij sulfat.
6). Barijum sulfat ima stabilna hemijska svojstva, a deo barijum sulfata rastvoren u vodi je potpuno jonizovan, što ga čini jakim elektrolitom. Barijum sulfat je nerastvorljiv u razblaženoj azotnoj kiselini. Uglavnom se koristi kao gastrointestinalni kontrastni agens.
Barijum karbonat je toksičan i skoro nerastvorljiv u hladnoj vodi., Slabo rastvorljiv u vodi koja sadrži ugljen-dioksid i rastvorljiv u razblaženoj hlorovodoničkoj kiselini. Reaguje sa natrijum sulfatom i proizvodi nerastvorljiviji beli talog barijum sulfata – trend konverzije između taloga u vodenom rastvoru: lako se pretvara u nerastvorljiviji smer.

6、 Polja aplikacije
1. Koristi se u industrijske svrhe u proizvodnji soli barija, legura, vatrometa, nuklearnih reaktora itd. Takođe je odličan deoksidator za rafinaciju bakra. Široko se koristi u legurama, uključujući legure olova, kalcija, magnezija, natrijuma, litijuma, aluminija i nikla. Metalni barij se može koristiti kao sredstvo za otplinjavanje za uklanjanje plinova u tragovima iz vakuumskih cijevi i katodnih cijevi, kao i sredstvo za otplinjavanje za rafiniranje metala. Barijum nitrat pomešan sa kalijum hloratom, magnezijumom u prahu i kolofonijumom može se koristiti za proizvodnju signalnih raketa i vatrometa. Rastvorljiva jedinjenja barija se obično koriste kao insekticidi, kao što je barijum hlorid, za kontrolu raznih biljnih štetočina. Može se koristiti i za rafiniranje slane vode i kotlovske vode za proizvodnju elektrolitičke kaustične sode. Koristi se i za pripremu pigmenata. Tekstilna i kožarska industrija ga koriste kao jedko i sredstvo za matiranje umjetne svile.
2. Barijum sulfat za medicinsku upotrebu je pomoćni lek za rendgenski pregled. Beli prah bez mirisa i ukusa, supstanca koja može da pruži pozitivan kontrast u organizmu tokom rendgenskog pregleda. Medicinski barijum sulfat se ne apsorbira u gastrointestinalnom traktu i ne izaziva alergijske reakcije. Ne sadrži rastvorljiva jedinjenja barijuma kao što su barijum hlorid, barijum sulfid i barijum karbonat. Uglavnom se koristi za snimanje gastrointestinalnog trakta, povremeno u druge svrhe pregleda

7、 Način pripreme
Industrijska proizvodnjametalni barijumpodijeljena je u dva koraka: proizvodnja barij oksida i termička redukcija metala (termička redukcija aluminija). Na 1000-1200 ℃,metalni barijummože se dobiti redukcijom barijevog oksida metalnim aluminijem, a zatim prečišćen vakuum destilacijom. Metoda termičke redukcije aluminijuma za proizvodnju metalnog barijuma: Zbog različitih omjera sastojaka, mogu postojati dvije reakcije za aluminijumsku redukciju barijum oksida. Jednačina reakcije je: obje reakcije mogu proizvesti samo malu količinu barija na 1000-1200 ℃. Stoga se mora koristiti vakuumska pumpa za kontinuirani prijenos pare barija iz reakcione zone u zonu hladne kondenzacije kako bi se reakcija nastavila kretati udesno. Ostatak nakon reakcije je toksičan i potrebno ga je tretirati prije odlaganja