Element 56: Barijum

1. Elementarni uvodBarijum,
Zemnoalkalni metal, hemijskog simbola Ba, nalazi se u IIA grupi šeste periodne tabele elemenata. To je mekani, srebrno-bijeli sjajni zemnoalkalni metal i najaktivniji element među zemnoalkalnim metalima. Naziv elementa potiče od grčke riječi beta alfa ρύς (barys), što znači „težak“.

2. Otkrivanje kratke historije
Sulfidi zemnoalkalnih metala pokazuju fosforescenciju, što znači da nastavljaju emitirati svjetlost neko vrijeme u mraku nakon što su izloženi svjetlosti. Spojevi barija počeli su privlačiti pažnju ljudi upravo zbog ove karakteristike. Godine 1602. obućar po imenu Casio Lauro u gradu Bologni u Italiji pržio je barit koji je sadržavao barij sulfat zajedno sa zapaljivim supstancama i otkrio da može emitirati svjetlost u mraku, što je izazvalo interes naučnika u to vrijeme. Kasnije je ova vrsta kamena nazvana polonit i izazvala je interes evropskih hemičara za analitička istraživanja. Godine 1774. švedski hemičar CW Scheele otkrio je da je barij 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. zagrijavao je nitrat 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) kako bi proizveo barijum amalgam. Nakon destilacije radi uklanjanja žive, dobijen je metal niske čistoće koji je nazvan po grčkoj riječi barys (težak). Simbol elementa postavljen je kao Ba, što se nazivabarijum.

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

4,Barijumje hemijski element sa hemijskim svojstvima.
Hemijski simbol Ba, atomski broj 56, pripada periodnom sistemu IIA grupi i član je zemnoalkalnih metala. Barijum ima veliku hemijsku aktivnost i najaktivniji je među zemnoalkalnim metalima. Iz potencijala i energije jonizacije može se vidjeti da barijum ima jaku redukciju. U stvari, ako se uzme u obzir samo gubitak prvog elektrona, barijum ima najjaču redukciju u vodi. Međutim, barijumu je relativno teško da izgubi drugi elektron. Stoga, uzimajući u obzir sve faktore, redukcija barijuma će se značajno smanjiti. Ipak, on je također jedan od najreaktivnijih metala u kiselim rastvorima, odmah iza litijuma, cezijuma, rubidijuma i kalijuma.

5. Glavni spojevi
1). Barijum oksid polako oksidira na zraku i formira barijum oksid, koji je bezbojni kubni kristal. Rastvorljiv u kiselini, nerastvorljiv u acetonu i amonijačnoj vodi. Reaguje s vodom i formira barijum hidroksid, koji je otrovan. Kada gori, emituje zeleni plamen i stvara barijum peroksid.
2). Barijum peroksid reaguje sa sumpornom kiselinom i proizvodi vodonik peroksid. Ova reakcija se zasniva na principu pripreme vodonik peroksida u laboratoriji.
3). Barijum hidroksid reaguje s vodom i proizvodi barijum hidroksid i gasoviti vodonik. Zbog niske rastvorljivosti barijum hidroksida i njegove visoke energije sublimacije, reakcija nije tako intenzivna kao kod alkalnih metala, a nastali barijum hidroksid će zakloniti pogled. Mala količina ugljen-dioksida se uvodi u rastvor da bi se formirao talog barijum karbonata, a višak ugljen-dioksida se dalje uvodi da bi se rastvorio talog barijum karbonata i stvorio rastvorljivi barijum bikarbonat.
4). Aminobarij se može rastvoriti u tekućem amonijaku, stvarajući plavi rastvor sa paramagnetizmom i provodljivošću, koji u suštini formira amonijačne elektrone. Nakon dugog perioda skladištenja, vodonik u amonijaku će se reducirati do vodonikovog gasa pomoću amonijačnih elektrona, a ukupna reakcija je reakcija barija sa tekućim amonijakom pri čemu nastaje aminobarij i vodonikov gas.
5). Barijum sulfit je bijeli kristal ili prah, toksičan, slabo rastvorljiv u vodi i postepeno oksidira u barijum sulfat kada se izloži zraku. Rastvara se u neoksidirajućim jakim kiselinama poput hlorovodonične kiseline, stvarajući sumpor-dioksid oštrog mirisa. U kontaktu sa oksidirajućim kiselinama poput razrijeđene azotne kiseline, može se pretvoriti u barijum sulfat.
6). Barijum sulfat ima stabilna hemijska svojstva, a dio 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 gastrointestinalno kontrastno sredstvo.
Barijum karbonat je toksičan i gotovo nerastvorljiv u hladnoj vodi. Slabo je rastvorljiv u vodi koja sadrži ugljen-dioksid i rastvorljiv u razblaženoj hlorovodičnoj kiselini. Reaguje sa natrijum sulfatom stvarajući nerastvorljiviji bijeli talog barijum sulfata – trend konverzije između taloga u vodenom rastvoru: lako je pretvoriti u smeru nerastvorljivijeg taloga.

6. Područja primjene
1. Koristi se u industrijske svrhe u proizvodnji barijum soli, legura, vatrometa, nuklearnih reaktora itd. Također je odličan deoksidator za rafiniranje bakra. Široko se koristi u legurama, uključujući legure olova, kalcija, magnezija, natrija, litija, aluminija i nikla. Metalni barijum može se koristiti kao sredstvo za otplinjavanje za uklanjanje tragova plinova iz vakuumskih cijevi i katodnih cijevi, kao i kao sredstvo za otplinjavanje za rafiniranje metala. Barijum nitrat pomiješan s kalijum kloratom, magnezijum prahom i kolofonijom može se koristiti za proizvodnju signalnih baklji i vatrometa. Rastvorljivi spojevi barijuma se obično koriste kao insekticidi, poput barijum hlorida, za suzbijanje raznih biljnih štetočina. Također se može koristiti za rafiniranje slane vode i kotlovske vode za proizvodnju elektrolitičke kaustične sode. Također se koristi za pripremu pigmenata. Tekstilna i kožarska industrija ga koriste kao nagrizajuće sredstvo i sredstvo za matiranje umjetne svile.
2. Barijum sulfat za medicinsku upotrebu je pomoćni lijek za rendgenski pregled. Bijeli prah bez mirisa i okusa, supstanca koja može pružiti pozitivan kontrast u tijelu tokom rendgenskog pregleda. Medicinski barijum sulfat se ne apsorbuje u gastrointestinalnom traktu i ne izaziva alergijske reakcije. Ne sadrži rastvorljive barijum spojeve kao što su barijum hlorid, barijum sulfid i barijum karbonat. Uglavnom se koristi za gastrointestinalno snimanje, a povremeno se koristi i za druge svrhe pregleda.

7, Način pripreme
Industrijska proizvodnjametalni barijpodijeljen je u dva koraka: proizvodnju barijum oksida i termičku redukciju metala (termičku redukciju aluminija). Na 1000-1200 ℃,metalni barijMože se dobiti redukcijom barijum oksida metalnim aluminijumom, a zatim pročistiti vakuumskom destilacijom. Metoda termičke redukcije aluminijuma za proizvodnju metalnog barijuma: Zbog različitih omjera sastojaka, mogu postojati dvije reakcije za redukciju barijum oksida aluminijumom. Jednačina reakcije je: obje reakcije mogu proizvesti samo malu količinu barijuma na 1000-1200 ℃. Stoga se mora koristiti vakuumska pumpa za kontinuirani prenos barijumske pare iz reakcione zone u hladnu kondenzacionu zonu kako bi se reakcija nastavila kretati udesno. Ostatak nakon reakcije je toksičan i potrebno ga je tretirati prije odlaganja.