Элемент 56: Барий

1. Элементарное введениеБарий,
Щелочноземельный металлический элемент с химическим символом Ba находится в группе IIA шестого периода периодической таблицы. Это мягкий, серебристо-белый блестящий щелочноземельный металл и самый активный элемент среди щелочноземельных металлов. Название элемента происходит от греческого слова beta alpha ρύς (barys), что означает «тяжелый».

2. Краткая история
Сульфиды щелочноземельных металлов проявляют фосфоресценцию, то есть они продолжают излучать свет в течение некоторого времени в темноте после воздействия света. Соединения бария начали привлекать внимание людей именно из-за этой характеристики. В 1602 году сапожник по имени Касио Лауро в городе Болонья, Италия, обжег барит, содержащий сульфат бария вместе с горючими веществами, и обнаружил, что он может излучать свет в темноте, что вызвало интерес ученых того времени. Позже этот тип камня был назван полонитом и вызвал интерес европейских химиков к аналитическим исследованиям. В 1774 году шведский химик К. В. Шееле обнаружил, что оксид бария является относительно тяжелой новой почвой, которую он назвал «Baryta» (тяжелая почва). В 1774 году Шелер считал, что этот камень представляет собой комбинацию новой почвы (оксида) и серной кислоты. В 1776 году он нагрел нитрат в этой новой почве, чтобы получить чистую почву (оксид). В 1808 году британский химик Г. Дэви использовал ртуть в качестве катода и платину в качестве анода для электролиза барита (BaSO4) для получения амальгамы бария. После перегонки для удаления ртути был получен металл низкой чистоты, названный по греческому слову barys (тяжелый). Символ элемента установлен как Ba, что называетсябарий.

3. Физические свойства
Барийсеребристо-белый металл с температурой плавления 725 °C, температурой кипения 1846 °C, плотностью 3,51 г/см3, пластичностью. Основными рудами бария являются барит и арсенопирит.

4、Барийхимический элемент с химическими свойствами.
Химический символ Ba, атомный номер 56, принадлежит к группе IIA периодической системы и является членом щелочноземельных металлов. Барий обладает большой химической активностью и является самым активным среди щелочноземельных металлов. Из потенциала и энергии ионизации видно, что барий обладает сильной восстанавливаемостью. Фактически, если рассматривать только потерю первого электрона, барий обладает самой сильной восстанавливаемостью в воде. Однако барию относительно трудно потерять второй электрон. Поэтому, учитывая все факторы, восстанавливаемость бария значительно снизится. Тем не менее, он также является одним из самых реакционноспособных металлов в кислых растворах, уступая только литию, цезию, рубидию и калию.

5.Основные соединения
1). Оксид бария медленно окисляется на воздухе с образованием оксида бария, представляющего собой бесцветный кубический кристалл. Растворим в кислоте, нерастворим в ацетоне и аммиачной воде. Реагирует с водой с образованием гидроксида бария, который токсичен. При горении выделяет зеленое пламя и выделяет пероксид бария.
2). Перекись бария реагирует с серной кислотой, образуя перекись водорода. Эта реакция основана на принципе получения перекиси водорода в лабораторных условиях.
3). Гидроксид бария реагирует с водой, образуя гидроксид бария и газообразный водород. Из-за низкой растворимости гидроксида бария и его высокой энергии сублимации реакция не такая интенсивная, как у щелочных металлов, и образующийся гидроксид бария будет затенять вид. Небольшое количество диоксида углерода вводится в раствор для образования осадка карбоната бария, а избыток диоксида углерода дополнительно вводится для растворения осадка карбоната бария и образования растворимого бикарбоната бария.
4). Аминобарий может растворяться в жидком аммиаке, образуя синий раствор с парамагнетизмом и проводимостью, который по сути образует электроны аммиака. После длительного периода хранения водород в аммиаке будет восстановлен до газообразного водорода электронами аммиака, и общая реакция будет представлять собой реакцию бария с жидким аммиаком с образованием аминобария и газообразного водорода.
5). Сульфит бария — белый кристалл или порошок, токсичный, слабо растворимый в воде и постепенно окисляющийся в сульфат бария при помещении на воздух. Растворяется в неокисляющих сильных кислотах, таких как соляная кислота, для получения сернистого газа с резким запахом. При столкновении с окисляющими кислотами, такими как разбавленная азотная кислота, может быть преобразован в сульфат бария.
6). Сульфат бария имеет стабильные химические свойства, а часть сульфата бария, растворенная в воде, полностью ионизирована, что делает его сильным электролитом. Сульфат бария нерастворим в разбавленной азотной кислоте. В основном используется как контрастное вещество для желудочно-кишечного тракта.
Карбонат бария токсичен и почти нерастворим в холодной воде., Слабо растворим в воде, содержащей углекислый газ, и растворим в разбавленной соляной кислоте. Он реагирует с сульфатом натрия, образуя более нерастворимый белый осадок сульфата бария – тенденция превращения между осадками в водном растворе: легко преобразовать в сторону более нерастворимого.

6. Области применения
1. Он используется в промышленных целях при производстве солей бария, сплавов, фейерверков, ядерных реакторов и т. д. Он также является отличным раскислителем для очистки меди. Широко используется в сплавах, включая сплавы свинца, кальция, магния, натрия, лития, алюминия и никеля. Металлический барий может использоваться в качестве дегазирующего агента для удаления следов газов из вакуумных трубок и электронно-лучевых трубок, а также в качестве дегазирующего агента для очистки металлов. Нитрат бария, смешанный с хлоратом калия, порошком магния и канифолью, может использоваться для изготовления сигнальных ракет и фейерверков. Растворимые соединения бария обычно используются в качестве инсектицидов, таких как хлорид бария, для борьбы с различными вредителями растений. Его также можно использовать для очистки рассола и котловой воды для электролитического производства каустической соды. Также используется для приготовления пигментов. В текстильной и кожевенной промышленности его используют в качестве протравы и матирующего агента для искусственного шелка.
2. Сульфат бария для медицинского применения — вспомогательное лекарственное средство для рентгенологического исследования. Белый порошок без запаха и вкуса, вещество, которое может обеспечить положительный контраст в организме при рентгенологическом исследовании. Медицинский сульфат бария не всасывается в желудочно-кишечном тракте и не вызывает аллергических реакций. Он не содержит растворимых соединений бария, таких как хлорид бария, сульфид бария и карбонат бария. В основном используется для визуализации желудочно-кишечного тракта, иногда используется для других целей исследования

7. Метод приготовления
Промышленное производствометаллический барийделится на два этапа: производство оксида бария и термическое восстановление металла (термическое восстановление алюминия). При 1000-1200 ℃,металлический барийможет быть получен путем восстановления оксида бария металлическим алюминием, а затем очищен вакуумной дистилляцией. Метод термического восстановления алюминия для получения металлического бария: Из-за различных соотношений ингредиентов могут быть две реакции восстановления оксида бария алюминием. Уравнение реакции следующее: обе реакции могут производить только небольшое количество бария при 1000-1200 ℃. Поэтому необходимо использовать вакуумный насос для непрерывной передачи паров бария из зоны реакции в холодную зону конденсации, чтобы реакция продолжала двигаться вправо. Остаток после реакции токсичен и должен быть обработан перед утилизацией