Элемент 56: Барий

1、 Элементарное введениеБарий,
Щелочноземельный металлический элемент с химическим символом Ba находится в группе IIA шестого периода периодической таблицы. Это мягкий щелочноземельный металл с серебристо-белым блеском и наиболее активный элемент среди щелочноземельных металлов. Название элемента происходит от греческого слова бета альфа ρύς (барыс), что означает «тяжелый».

2、 Краткая история
Сульфиды щелочноземельных металлов проявляют фосфоресценцию, то есть продолжают излучать свет в течение некоторого времени в темноте после воздействия света. Соединения бария стали привлекать внимание людей именно благодаря этому свойству. 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 представляет собой относительно тяжелую новую почву, которую он назвал «барита» (тяжелая почва). В 1774 году Шелер считал, что этот камень представляет собой соединение новой почвы (оксида) и серной кислоты. В 1776 году он нагрел нитрат в этой новой почве, чтобы получить чистую почву (оксид). В 1808 английский химик Х. Дэви использовал ртуть в качестве катода и платину в качестве анода при электролизе барита (BaSO4) с получением амальгамы бария. После перегонки ртути был получен металл низкой чистоты, названный в честь греческого слова барыс (тяжелый). Символ элемента устанавливается как Ba, что называетсябарий.

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

4、Барийпредставляет собой химический элемент с химическими свойствами.
Химический символ Ba, атомный номер 56, принадлежит к группе периодической системы IIA и входит в число щелочноземельных металлов. Барий обладает большой химической активностью и является наиболее активным среди щелочноземельных металлов. По потенциалу и энергии ионизации видно, что барий обладает сильной восстанавливаемостью. Фактически, если принять во внимание только потерю первого электрона, барий обладает наибольшей восстанавливаемостью в воде. Однако барию относительно трудно потерять второй электрон. Следовательно, с учетом всех факторов восстанавливаемость бария существенно снизится. Тем не менее, это также один из наиболее реакционноспособных металлов в кислых растворах, уступающий только литию, цезию, рубидию и калию.

5.Основные соединения
1). Оксид бария медленно окисляется на воздухе с образованием оксида бария, который представляет собой бесцветный кубический кристалл. Растворим в кислоте, нерастворим в ацетоне и аммиачной воде. Реагирует с водой с образованием гидроксида бария, который токсичен. При горении он излучает зеленое пламя и выделяет перекись бария.
2). Пероксид бария реагирует с серной кислотой с образованием перекиси водорода. Эта реакция основана на принципе приготовления перекиси водорода в лаборатории.
3). Гидроксид бария реагирует с водой с образованием гидроксида бария и газообразного водорода. Из-за малой растворимости гидроксида бария и его высокой энергии сублимации реакция протекает не так интенсивно, как у щелочных металлов, и образующийся гидроксид бария будет затмевать обзор. В раствор вводят небольшое количество диоксида углерода для образования осадка карбоната бария, а затем вводят избыток диоксида углерода 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 существу образует электроны аммиака. После длительного периода хранения водород в аммиаке будет восстановлен до газообразного водорода электронами аммиака, и общая реакция представляет собой реакцию бария с жидким аммиаком с образованием аминобария и газообразного водорода.
5). Сульфит бария представляет собой белый кристалл или порошок, токсичный, малорастворимый в воде и постепенно окисляющийся до сульфата бария на воздухе. Растворите в неокисляющих сильных кислотах, таких как соляная кислота, с образованием сернистого газа с резким запахом. При столкновении с кислотами-окислителями, такими как разбавленная азотная кислота, она может превратиться в сульфат бария.
6). Сульфат бария обладает стабильными химическими свойствами, а часть сульфата бария, растворенная в воде, полностью ионизирована, что делает его сильным электролитом. Сульфат бария нерастворим в разбавленной азотной кислоте. В основном используется в качестве желудочно-кишечного контрастного вещества.
Карбонат бария токсичен и практически не растворим в холодной воде. Мало растворим в воде, содержащей углекислый газ, и растворим в разбавленной соляной кислоте. Он реагирует с сульфатом натрия с образованием более нерастворимого белого осадка сульфата бария – тенденция преобразования между осадками в водном растворе: его легко преобразовать в сторону более нерастворимого направления.

6、 Области применения
1. Используется в промышленных целях при производстве солей бария, сплавов, фейерверков, ядерных реакторов и т.д. Также является отличным раскислителем при рафинировании меди. Широко используется в сплавах, включая сплавы свинца, кальция, магния, натрия, лития, алюминия и никеля. Металлический барий может использоваться в качестве дегазатора для удаления примесей газов из вакуумных и электронно-лучевых трубок, а также как дегазатор при рафинировании металлов. Нитрат бария, смешанный с хлоратом калия, порошком магния и канифолью, можно использовать для изготовления сигнальных ракет и фейерверков. Растворимые соединения бария, такие как хлорид бария, обычно используются в качестве инсектицидов 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 средства для искусственного шелка.
2. Сульфат бария для медицинского применения является вспомогательным препаратом при рентгенологическом исследовании. Белый порошок без запаха и вкуса, вещество, способное 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 обследования.

7. Способ приготовления.
Промышленное производство г.металлический барийделится на два этапа: производство оксида бария и термическое восстановление металла (термическое восстановление алюминия). При 1000-1200 ℃,металлический барийможет быть получен восстановлением оксида бария металлическим алюминием, а затем очищен вакуумной перегонкой. Метод термического восстановления алюминия для получения металлического бария: из-за различных соотношений ингредиентов могут происходить две реакции восстановления алюминием оксида бария. Уравнение реакции таково: обе реакции могут дать лишь небольшое количество бария при температуре 1000–1200 ℃. Поэтому необходимо использовать вакуумный насос для непрерывной перекачки паров бария из зоны реакции в зону холодной конденсации, чтобы реакция продолжала двигаться вправо. Остаток после реакции токсичен и требует обработки перед утилизацией.