С чем реагирует барий: Барий: свойства, взаимодействие, соединения, определение

Содержание

Барий: свойства, взаимодействие, соединения, определение

БАРИЙ, Ва (лат. Baryum, от греч. barys — тяжёлый * а. barium; н. Barium; ф. barium; и. bario), — химический элемент главной подгруппы 11 группы периодической системы элементов Менделеева, атомный номер 56, атомная масса 137,33. Природный барий состоит из смеси семи стабильных изотопов; преобладает 138Ва (71,66%). Барий открыт в 1774 шведским химиком К. Шееле в виде ВаО. Металлический барий впервые получил английский химик Х. Дэви в 1808.

Свойства бария

Барий — тягучий ковкий металл серебристо-белого цвета. Барий кристаллизуется по типу кубической. объёмноцентрированной решётки с параметром а=5,019 Е. Плотность 3630 кг/м3 (20°С). t плавления 727°С, t кипения около 1860°С. Теплота плавления 8673,3±335,2 кДж/кг, удельная теплоёмкость 2,84•102 Дж/кг•К (0-100°С). Удельное электрическое сопротивление 6 • 10-7 ом • м, термический коэффициент линейного расширения 1,9 • 10-5 град-1 (0-100°С).

Соединения бария

По химическим свойствам барий сходен с кальцием и стронцием, превосходя их по химической активности. Быстро окисляется на воздухе, образуя плёнку, содержащую оксид, переоксид и нитрид бария. При нагревании на воздухе легко воспламеняется и сгорает. Энергичнее кальция разлагает воду с выделением водорода. Наиболее характерная для бария степень окисления +2, однако известны соединения, в которых степень окисления бария + 1 (напр., BaCl). При нагревании барий взаимодействует с водородом и азотом, образуя гидриды и нитриды (ВаН

2 и Ba3N2). В дуговой печи получают карбид ВаС2 и фосфид Ва3Р2. Сульфид бария, BaS, образуется при нагревании сульфата бария до 1200°С в восстановительным атмосфере. Барий непосредственно реагирует с галогенами, образуя соли соответствующих галогеноводородных кислот. Со свинцом, никелем, оловом, железом барий даёт сплавы. При взаимодействии бария с разбавленными кислотами получаются соли BaSO4, Ba(NO3)2. Галогениды, нитрат, хлорид и некоторые другие соединения бария токсичны.

Барий — довольно распространённый элемент; содержание его в земной коре составляет 5•10-2%. Основная масса бария находится в рассеянном состоянии в изверженных и осадочных породах. Из осадочных пород наиболее обогащены барием глины и глинистые сланцы, из изверженных — кислые и щелочные. Главные концентраты бария в изверженных породах — калиевые полевые шпаты и слюды, в которых накопления барий обусловлено К

+ — Ва+ -изоморфизмом. Важная геохимическая особенность бария — тенденция концентрироваться в постмагматические фазу. Переносится барий в виде растворимых соединений. Известно 10 собственных минералов бария. Главный минерал бария — барит. Менее распространены витерит, цельзиан — BaAl2Si2О3, гиалофан — К2BaAl2Si4О12 и др.

Об основных генетических типах месторождений природного сырья бария и его обогащении см. в ст. Баритовые руды.

Получение бария

Металлический барий получают термическим восстановлением в вакууме при 1100-1200°С окиси бария порошком алюминия. Барий применяют в сплавах — со свинцом (типографские и антифрикционные сплавы), алюминием и магнием (газопоглотители в вакуумных установках). Широко используют его искусственные радиоактивные изотопы.

Применение бария

Барий и его соединения добавляют в материалы, предназначенные для защиты от радиоактивного и рентгеновского излучения. Широко применяются соединения бария: оксид, пероксид и гидроксид (для получения перекиси водорода), нитрид (в пиротехнике), сульфат (как контрастное вещество при рентгенологии, исследованиях), хромат и манганат (при изготовлении красок), титанат (один из важнейших сегнетоэлектриков), сульфид (в кожевенной промышленности) и т.д.

Барий

Барий
Атомный номер 56
Внешний вид простого вещества
мягкий, слегка вязкий серебристо-белый металл
Свойства атома
Атомная масса
(молярная масса)
137,327 а. е. м. (г/моль)
Радиус атома 222 пм
Энергия ионизации
(первый электрон)
502,5 (5,21) кДж/моль (эВ)
Электронная конфигурация [Xe] 6s2
Химические свойства
Ковалентный радиус 198 пм
Радиус иона (+2e) 134 пм
Электроотрицательность
(по Полингу)
0,89
Электродный потенциал 0
Степени окисления 2
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность 3,5 г/см³
Молярная теплоёмкость 28,1 Дж/(K·моль)
Теплопроводность (18.4) Вт/(м·K)
Температура плавления
1 002 K
Теплота плавления 7,66 кДж/моль
Температура кипения 1 910 K
Теплота испарения 142,0 кДж/моль
Молярный объём 39,0 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки кубическая
объёмноцентрированая
Параметры решётки 5,020 Å
Отношение c/a n/a
Температура Дебая n/a K
Ba 56
137,327
[Xe]6s2
Барий

Барий — элемент главной подгруппы второй группы, шестого периода периодической системы химических элементов, с атомным номером 56. Обозначается символом Ba (лат. Barium). Простое вещество барий (CAS-номер: 7440-39-3) — мягкий, ковкий щёлочноземельный металл серебристо-белого цвета. Обладает высокой химической активностью.

 

Барий был открыт в виде оксида BaO в 1774 г. Карлом Шееле. В 1808 году английский химик Гемфри Дэви электролизом влажного гидроксида бария с ртутным катодом получил амальгаму бария; после испарения ртути при нагревании он выделил металлический барий.

 

Своё название получил от греческого barys — «тяжёлый», так как его оксид (BaO) был впервые охарактеризован, как имеющий большую массу.

Нахождение в природе

Содержание бария в земной коре составляет 0,05 % по массе; в морской воде среднее содержание бария составляет 0,02 мг/литр. Основные минералы: барит (BaSO4) и витерит (BaCO3).

Редкие минералы бария: цельзиан или бариевый полевой шпат (алюмосиликат бария), гиалофан (смешанный алюмосиликат бария и калия), нитробарит (нитрат бария) и пр.

Изотопы

Природный барий состоит из смеси семи стабильных изотопов: 130Ba, 132Ba, 134Ba, 135Ba, 136Ba, 137Ba, 138Ba. Последний является самым распространенным (71,66 %). Известны и радиоактивные изотопы бария, наиболее важным из которых является 140Ba. Он образуется при распаде урана, тория и плутония.

Получение

Основное сырье для получения бария — баритовый концентрат (80-95 % BaSO4), который в свою очередь получают флотацией барита. Сульфат бария в дальнейшем восстанавливают коксом или природным газом:

BaSO4 + 4С = BaS + 4CO↑

BaSO4 + 2CH4 = BaS + 2С + 4H2O↑.

Далее сульфид при нагревании гидролизуют до гидроксида бария Ba(OH)2 или под действием CO2 превращают в нерастворимый карбонат бария BaCO3, который затем переводят в оксид бария BaO (прокаливание при 800 °C для Ba(OH)2 и свыше 1000 °C для BaCO

3):

BaS + 2H2O = Ba(OH)2 + H2S↑

BaS + H2O + CO2 = BaCO3 + H2S↑

Ba(OH)2 = BaO + H2O↑

BaCO3 = BaO + CO2

Металлический барий получают из оксида восстановлением алюминием в вакууме при 1200-1250°С:

4BaO + 2Al = 3Ba + BaAl2O4.

Очищают барий перегонкой в вакууме или зонной плавкой.

Физические свойства

Барий — серебристо-белый ковкий металл. При резком ударе раскалывается. Существуют две аллотропные модификации бария: до 375 °C устойчив α-Ba с кубической объемно-центрированной решеткой (параметр а = 0,501 нм), выше устойчив β-Ba.

Твердость по минералогической шкале 1,25; по шкале Мооса 2.

Хранят металлический барий в керосине или под слоем парафина.

Химические свойства

Барий — щёлочноземельный металл. Интенсивно окисляется на воздухе, образуя оксид бария BaO и нитрид бария Ba3N2, а при незначительном нагревании воспламеняется. Энергично реагирует с водой, образуя гидроксид бария Ba(ОН)

2:

Ba + 2Н2О = Ba(ОН)2 + Н2

Активно взаимодействует с разбавленными кислотами. Многие соли бария нерастворимы или малорастворимы в воде: сульфат бария BaSO4, сульфит бария BaSO3, карбонат бария BaCO3, фосфат бария Ba3(PO4)2. Сульфид бария BaS, в отличие от сульфида кальция CaS, хорошо растворим в воде.

Легко вступает в реакцию с галогенами, образуя галогениды.

При нагревании с водородом образует гидрид бария BaH2, который в свою очередь с гидридом лития LiH дает комплекс Li[BaH3].

Реагирует при нагревании с аммиаком:

6Ba + 2NH3 = 3BaH2 + Ba3N2

Нитрид бария Ba3N2 при нагревании взаимодействует с CO, образуя цианид:

Ba3N2 + 2CO = Ba(CN)2 + 2BaO

С жидким аммиаком дает темно-синий раствор, из которого можно выделить аммиакат [Ba(NH3)6], имеющий золотистый блеск и легко разлагающийся с отщеплением NH

3. В присутствии платинового катализатора аммиакат разлагается с образованием амида бария:

[Ba(NH3)6] = Ba(NH2)2 + 4NH3 + Н2

Карбид бария BaC2 может быть получен при нагревании в дуговой печи BaO с углем.

С фосфором образует фосфид Ba3P2.

Барий восстанавливает оксиды, галогениды и сульфиды многих металлов до соответствующего металла.

Качественный и количественный анализ

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 родизоната бария. Реакция является очень чувствительной, специфичной, позволяя определить 1 часть ионов бария на 210000 массовых частей раствора[2].

Соединения бария окрашивают пламя в желто-зеленый цвет (длина волн 455 и 493 нм).

Количественно барий определяют гравиметрическим методом в виде BaSO4 или BaCrO4.

Применение

Применение в качестве геттерного материала

Металлический барий, часто в сплаве с алюминием используется в качестве газопоглотителя (геттера) в высоковакуумных электронных приборах, а так же добавляется совместно с цирконием в жидкометаллические теплоносители (сплавы натрия, калия, рубидия, лития, цезия) для уменьшения агрессивности к трубопроводам, и в металлургии.

Оптика

Фторид бария применяется в виде монокристаллов в оптике (линзы, призмы).

Пиротехника

Пероксид бария используется для пиротехники и как окислитель. Нитрат бария и хлорат бария используется в пиротехнике для окрашивания пламени (зеленый огонь).

Атомно-водородная энергетика

Хромат бария применяется при получении водорода и кислорода термохимическим способом (цикл Ок-Ридж, США).

Высокотемпературная сверхпроводимость

Оксид бария совместно с оксидами меди и редкоземельных металлов применяется для синтеза сверхпроводящей керамики работающей при температуре жидкого азота и выше.

Ядерная энергетика

Оксид бария применяется для варки специального сорта стекла — применяемого для покрытия урановых стержней. Один из широкораспространенных типов таких стекол имеет следующий состав — (оксид фосфора — 61 %, ВаО — 32 %, оксид алюминия — 1,5 %, оксид натрия — 5,5 %).   =>>
v

История открытия:

Уже алхимиков заинтересовали свойства одного из тяжелых минералов, тяжелого шпата, как теперь известно природного сульфата бария. В 1774 г. Юхан Ган и его друг Карл Шееле исследовали тяжелый шпат и установили, что в нем содержится особая "земля" (оксид неизвестного металла). Несколько позднее ей было предложено название барит (baryte). Под этими названиями бариевая земля описывалась в учебниках химии конца XVIII и начала XIX в. Содержащийся в ней неизвестный металл стали называть барий (Barium) от греческого слова тяжелый. В 1808 году Дэви Гемфри электролизом барита впервые получил металлический барий в виде амальгамы.

Получение:

В природе образует минералы барит BaSO4 и витерит BaCO3. Получают алюмотермией или разложением азида:
3BaO+2Al=Al2O3+3Ba
Ba(N3)2=Ba+3N2

Физические свойства:

Серебристо-белый металл с более высокой температурой плавления и кипения и большей плотностью, чем у щелочных металлов. Очень мягкий. Тпл.= 727°С.

Химические свойства:

Барий является сильнейшим восстановителем. На воздухе быстро покрывается пленкой оксида, пероксида и нитрида бария, загорается при нагревании или при простом раздавливании. Энергично взаимодействует с галогенами, при нагревании с водородом и серой.
Барий энергично взаимодействует с водой и кислотами. Хранят, как и щелочные металлы, в керосине.
В соединениях проявляет степень окисления +2.

Важнейшие соединения:

Оксид бария.Твердое вещество, энергично взаимодействует с водой, образуя гидроксид. Поглощает углекислый газ, переходя в карбонат. При нагревании до 500°С реагирует с кислородом с образованием пероксида
Пероксид бария BaO2, белое вещество, плохо растворим, окислитель. Применяется в пиротехнике, для получения пероксида водорода, отбеливатель.
Гидроксид бария Ba(OH)2, октагидрат Ba(OH)2*8H2O, бесцв. крист., щелочь. Применяют для обнаружения сульфат и карбонат ионов, для очистки растительных и животных жиров.
Соли бария бесцветные крист. вещества. Растворимые соли сильно ядовиты.
Хлорид бария получают взаимодействием сульфата бария с углем и хлоридом кальция при 800°С - 1100°С. Реактив на сульфат-ион. применяется в кожевенной промышленности.
Нитрат бария, бариевая селитра, компонент пиротехнических составов зеленого цвета. При нагревании разлагается с образованием оксида бария.
Сульфат бария практически нерастворим в воде и в кислотах, поэтому малоядовит. применяется для отбеливания бумаги, при рентгеноскопии, наполнитель баритобетона (защита от радиоактивного излучения).

Применение:

Металлический барий используется как компонент ряда сплавов, раскислитель при производстве меди и свинца. Растворимые соли бария ядовиты, ПДК 0,5 мг/м3.


См. также:
С.И. Венецкий О редких и рассеянных. Рассказы о металлах. Удача сапожника из Болоньи.

Хлорид бария — соль, широко использующаяся в промышленности и аналитике

Барий хлористый — неорганическое вещество, которое  можно рассматривать как соль соляной кислоты. С точки зрения химии — бинарное соединение. Синоним названия — хлорид бария. Формула BaCl2. Получают реактив термохимическим способом из концентрата природного барита.

Свойства

Тонкозернистый порошок белого или сероватого цвета с мелкими бесцветными кристалликами. Водорастворим, слабо растворим в спирте и спиртовых растворах, не растворим в эфирах. Из водных растворов выкристаллизовываются бесцветные кристаллогидраты с одной или двумя молекулами воды. Реактив огне- и взрывобезопасен. Проявляет диамагнитные свойства.

Химически достаточно активная соль. Реагирует с другими солями в водных растворах, если в результате получается нерастворимое соединение, выпадающее в осадок. Это свойство используется в аналитике для обнаружения сульфат-ионов. Хим. реактив способен образовывать двойные соли, эвтектические смеси, а с бромидом бария — твердые растворы.

Меры предосторожности

Барий хлористый безводный и его кристаллогидраты крайне токсичны. Отравление приводит к необратимым последствиям для головного мозга и серьезному поражению почек, селезенки, желудочного тракта, параличу и потере зрения. Попадание реактива с пылью оказывает негативное воздействие на органы дыхания. Опасно также попадание пыли или раствора в глаза или на кожу.

При проглатывании следует сразу же вызвать врача и промыть желудок 1%-ным раствором сернокислого натрия или магния. Если порошкообразный реактив рассыпан, его нельзя заливать водой. Его следует изолировать, засыпать песком и потом утилизировать.

Работать с хлористым барием следует в спец. одежде, респираторе, резиновых перчатках и защитных очках. Помещение должно быть оборудовано вентиляцией, а места возможного сильного запыления — локальным укрытием и дополнительной местной вентиляцией. В лабораториях для работы с хлоридом бария используют вытяжной шкаф.

Хранят реактив в полиэтиленовых мешках, в сухом помещении, строго следят за тем, чтобы он не контактировал с водой. Перевозят любым крытым транспортом, кроме самолета.

При нагревании BaCl2 разлагается с выделением химически активного хлороводорода, поэтому пожарные должны быть извещены, если в зоне пожара оказались значительные количества реактива.

Применение

  • В химпроме для получения солей бария и реактивов на основе бария; пигментов, в том числе таких популярных как баритовый желтый и касселева зелень.
  • Входит в состав электролитов, использующихся при электролитическом получении химически чистого магния и алюминия.
  • Часть смесей, применяющихся для закалки сталей режущих марок.
  • В технологии горячего прессования в металлургии.
  • В сталелитейном производстве — для цианирования (насыщения верхнего слоя металлической поверхности углеродом и азотом).
  • Для обработки кож с целью их осветления и утяжеления.
  • Входит в состав массы, из которой изготавливают керамические изделия.
  • В аналитической химии — для обнаружения в растворах присутствия серной кислоты или сульфатов (выпадает белый осадок).
  • Для уничтожения насекомых-вредителей растений в сельском хозяйстве.

Химические свойства металлов IIA группы (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra).

IIA группа содержит только металлы – Be (бериллий), Mg (магний), Ca (кальций), Sr (стронций), Ba (барий) и Ra (радий). Химические свойства первого представителя этой группы — бериллия — наиболее сильно отличаются от химических свойств остальных элементов данной группы. Его химические свойства во многом даже более схожи с алюминием, чем с остальными металлами IIA группы (так называемое «диагональное сходство»). Магний же по химическим свойствами тоже заметно отличается от Ca, Sr, Ba и Ra, но все же имеет с ними намного больше сходных химических свойств, чем с бериллием. В связи со значительным сходством химических свойств кальция, стронция, бария и радия их объединяют в одно семейство, называемое щелочноземельными металлами.

Все элементы IIA группы относятся к s-элементам, т.е. содержат все свои валентные электроны на s-подуровне. Таким образом, электронная конфигурация внешнего электронного слоя всех химических элементов данной группы имеет вид ns2 , где n – номер периода, в котором находится элемент.

Вследствие особенностей электронного строения металлов IIA группы, данные элементы, помимо нуля, способны иметь только одну единственную степень окисления, равную +2. Простые вещества, образованные элементами IIA группы, при участии в любых химических реакциях способны только окисляться, т.е. отдавать электроны:

Ме0 – 2e → Ме+2

Кальций, стронций, барий и радий обладают крайне высокой химической активностью. Простые вещества, образованные ими, являются очень сильными восстановителями. Также сильным восстановителем является магний. Восстановительная активность металлов подчиняется общим закономерностям периодического закона Д.И. Менделеева и увеличивается вниз по подгруппе.

Взаимодействие с простыми веществами

с кислородом

Без нагревания бериллий и магний не реагируют ни с кислородом воздуха, ни с чистым кислородом ввиду того, что покрыты тонкими защитными пленками, состоящими соответственно из оксидов BeO и MgO. Их хранение не требует каких-либо особых способов защиты от воздуха и влаги, в отличие от щелочноземельных металлов, которые хранят под слоем инертной по отношению к ним жидкости, чаще всего керосина.

Be, Mg, Ca, Sr при горении в кислороде образуют оксиды состава MeO, а Ba – смесь оксида бария (BaO) и пероксида бария (BaO2):

2Mg + O2 = 2MgO

2Ca + O2 = 2CaO

2Ba + O2 = 2BaO

Ba + O2 = BaO2

Следует отметить, что при горении щелочноземельных металлов и магния на воздухе побочно протекает также реакция этих металлов с азотом воздуха, в результате которой, помимо соединений металлов с кислородом, образуются также нитриды c общей формулой Me3N2.

с галогенами

Бериллий реагирует с галогенами только при высоких температурах, а остальные металлы IIA группы — уже при комнатной температуре:

Мg + I2 = MgI2иодид магния

Са + Br2 = СаBr2 бромид кальция

Ва + Cl2 = ВаCl2хлорид бария

с неметаллами IV–VI групп

Все металлы IIA группы реагируют при нагревании со всеми неметаллами IV–VI групп, но в зависимости от положения металла в группе, а также активности неметаллов требуется различная степень нагрева. Поскольку бериллий является среди всех металлов IIA группы наиболее химически инертным, при проведении его реакций с неметаллами требуется существенно большая температура.

Следует отметить, что при реакции металлов с углеродом могут образовываться карбиды разной природы. Различают карбиды, относящиеся к метанидам и условно считающимися производными метана, в котором все атомы водорода замещены на металл. Они так же, как и метан, содержат углерод в степени окисления -4, и при их гидролизе или взаимодействии с кислотами-неокислителями одним из продуктов является метан. Также существует другой тип карбидов – ацетилениды, которые содержат ион C22-, фактически являющийся фрагментом молекулы ацетилена. Карбиды типа ацетиленидов при гидролизе или взаимодействии с кислотами-неокислителями образуют ацетилен как один из продуктов реакции. То, какой тип карбида – метанид или ацетиленид — получится при взаимодействии того или иного металла с углеродом, зависит от размера катиона металла. С ионами металлов, обладающих малым значением радиуса, образуются, как правило, метаниды, с ионами более крупного размера – ацетилениды. В случае металлов второй группы метанид получается при взаимодействии бериллия с углеродом:

Остальные металлы II А группы образуют с углеродом ацетилениды:

С кремнием металлы IIA группы образуют силициды — соединения вида Me2Si, с азотом – нитриды (Me3N2), фосфором – фосфиды (Me3P2):

с водородом

Все щелочноземельные металлы реагируют при нагревании с водородом. Для того чтобы магний прореагировал с водородом, одного нагрева, как в случае со щелочноземельными металлами, недостаточно, требуется, помимо высокой температуры, также и повышенное давление водорода. Бериллий не реагирует с водородом ни при каких условиях.

Взаимодействие со сложными веществами

с водой

Все щелочноземельные металлы активно реагируют с водой с образованием щелочей (растворимых гидроксидов металлов) и водорода. Магний реагирует с водой лишь при кипячении вследствие того, что при нагревании в воде растворяется защитная оксидная пленка MgO. В случае бериллия защитная оксидная пленка очень стойкая: с ним вода не реагирует ни при кипячении, ни даже при температуре красного каления:

c кислотами-неокислителями

Все металлы главной подгруппы II группы реагируют с кислотами-неокислителями, поскольку находятся в ряду активности левее водорода. При этом образуются соль соответствующей кислоты и водород. Примеры реакций:

Ве + Н2SO4(разб.) = BeSO4 + H2

Mg + 2HBr = MgBr2 + H2

Ca + 2CH3COOH = (CH3COO)2Ca + H2

c кислотами-окислителями
− разбавленной азотной кислотой

С разбавленной азотной кислотой реагируют все металлы IIA группы. При этом продуктами восстановления вместо водорода (как в случае кислот-неокислителей) являются оксиды азота, преимущественно оксид азота (I) (N2O), а в случае сильно разбавленной азотной кислоты – нитрат аммония (NH4NO3):

4Ca + 10HNO3(разб.) = 4Ca(NO3)2 + N2O↑ + 5H2O

4Mg + 10HNO3(сильно разб.) = 4Mg(NO3)2 + NН4NO3 + 3H2O

− концентрированной азотной кислотой

Концентрированная азотная кислота при обычной (или низкой) температуре пассивирует бериллий, т.е. в реакцию с ним не вступает. При кипячении реакция возможна и протекает преимущественно в соответствии с уравнением:

Магний и щелочноземельные металлы реагируют с концентрированной азотной кислотой с образованием большого спектра различных продуктов восстановления азота.

− концентрированной серной кислотой

Бериллий пассивируется концентрированной серной кислотой, т.е. не реагирует с ней в обычных условиях, однако реакция протекает при кипячении и приводит к образованию сульфата бериллия, диоксида серы и воды:

Be + 2H2SO4 → BeSO4 + SO2↑+ 2H2O

Барий также пассивируется концентрированной серной кислотой вследствие образования нерастворимого сульфата бария, но реагирует с ней при нагревании, сульфат бария растворяется при нагревании в концентрированной серной кислоте благодаря его превращению в гидросульфат бария.

Остальные металлы главной IIA группы реагируют с концентрированной серной кислотой при любых условиях, в том числе на холоду. Восстановление серы происходит преимущественно до сероводорода:

4Mg + 5H2SO4(конц.) = 4MgSO4 + H2S↑ + 4H2O

с щелочами

Магний и щелочноземельные металлы со щелочами не взаимодействуют, а бериллий легко реагирует как растворами щелочей, так и с безводными щелочами при сплавлении. При этом при осуществлении реакции в водном растворе в реакции участвует также и вода, а продуктами являются тетрагидроксобериллаты щелочных или щелочноземельных металлов и газообразный водород:

Be + 2KOH + 2H2O = H2↑ + K2[Be(OH)4] — тетрагидроксобериллат калия

При осуществлении реакции с твердой щелочью при сплавлении образуются бериллаты щелочных или щелочноземельных металлов и водород

Be + 2KOH = H2↑+ K2BeO2бериллат калия

с оксидами

Щелочноземельные металлы, а также магний могут восстанавливать менее активные металлы и некоторые неметаллы из их оксидов при нагревании, например:

Метод восстановления металлов из их оксидов магнием называют магниетермией.

Гидроксид бария, химические свойства, получение

1

H

1,008

1s1

2,1

Бесцветный газ

пл=-259°C

кип=-253°C

2

He

4,0026

1s2

4,5

Бесцветный газ

кип=-269°C

3

Li

6,941

2s1

0,99

Мягкий серебристо-белый металл

пл=180°C

кип=1317°C

4

Be

9,0122

2s2

1,57

Светло-серый металл

пл=1278°C

кип=2970°C

5

B

10,811

2s2 2p1

2,04

Темно-коричневое аморфное вещество

пл=2300°C

кип=2550°C

6

C

12,011

2s2 2p2

2,55

Прозрачный (алмаз) / черный (графит) минерал

пл=3550°C

кип=4830°C

7

N

14,007

2s2 2p3

3,04

Бесцветный газ

пл=-210°C

кип=-196°C

8

O

15,999

2s2 2p4

3,44

Бесцветный газ

пл=-218°C

кип=-183°C

9

F

18,998

2s2 2p5

3,98

Бледно-желтый газ

пл=-220°C

кип=-188°C

10

Ne

20,180

2s2 2p6

4,4

Бесцветный газ

пл=-249°C

кип=-246°C

11

Na

22,990

3s1

0,98

Мягкий серебристо-белый металл

пл=98°C

кип=892°C

12

Mg

24,305

3s2

1,31

Серебристо-белый металл

пл=649°C

кип=1107°C

13

Al

26,982

3s2 3p1

1,61

Серебристо-белый металл

пл=660°C

кип=2467°C

14

Si

28,086

3s2 3p2

1,9

Коричневый порошок / минерал

пл=1410°C

кип=2355°C

15

P

30,974

3s2 3p3

2,2

Белый минерал / красный порошок

пл=44°C

кип=280°C

16

S

32,065

3s2 3p4

2,58

Светло-желтый порошок

пл=113°C

кип=445°C

17

Cl

35,453

3s2 3p5

3,16

Желтовато-зеленый газ

пл=-101°C

кип=-35°C

18

Ar

39,948

3s2 3p6

4,3

Бесцветный газ

пл=-189°C

кип=-186°C

19

K

39,098

4s1

0,82

Мягкий серебристо-белый металл

пл=64°C

кип=774°C

20

Ca

40,078

4s2

1,0

Серебристо-белый металл

пл=839°C

кип=1487°C

21

Sc

44,956

3d1 4s2

1,36

Серебристый металл с желтым отливом

пл=1539°C

кип=2832°C

22

Ti

47,867

3d2 4s2

1,54

Серебристо-белый металл

пл=1660°C

кип=3260°C

23

V

50,942

3d3 4s2

1,63

Серебристо-белый металл

пл=1890°C

кип=3380°C

24

Cr

51,996

3d5 4s1

1,66

Голубовато-белый металл

пл=1857°C

кип=2482°C

25

Mn

54,938

3d5 4s2

1,55

Хрупкий серебристо-белый металл

пл=1244°C

кип=2097°C

26

Fe

55,845

3d6 4s2

1,83

Серебристо-белый металл

пл=1535°C

кип=2750°C

27

Co

58,933

3d7 4s2

1,88

Серебристо-белый металл

пл=1495°C

кип=2870°C

28

Ni

58,693

3d8 4s2

1,91

Серебристо-белый металл

пл=1453°C

кип=2732°C

29

Cu

63,546

3d10 4s1

1,9

Золотисто-розовый металл

пл=1084°C

кип=2595°C

30

Zn

65,409

3d10 4s2

1,65

Голубовато-белый металл

пл=420°C

кип=907°C

31

Ga

69,723

4s2 4p1

1,81

Белый металл с голубоватым оттенком

пл=30°C

кип=2403°C

32

Ge

72,64

4s2 4p2

2,0

Светло-серый полуметалл

пл=937°C

кип=2830°C

33

As

74,922

4s2 4p3

2,18

Зеленоватый полуметалл

субл=613°C

(сублимация)

34

Se

78,96

4s2 4p4

2,55

Хрупкий черный минерал

пл=217°C

кип=685°C

35

Br

79,904

4s2 4p5

2,96

Красно-бурая едкая жидкость

пл=-7°C

кип=59°C

36

Kr

83,798

4s2 4p6

3,0

Бесцветный газ

пл=-157°C

кип=-152°C

37

Rb

85,468

5s1

0,82

Серебристо-белый металл

пл=39°C

кип=688°C

38

Sr

87,62

5s2

0,95

Серебристо-белый металл

пл=769°C

кип=1384°C

39

Y

88,906

4d1 5s2

1,22

Серебристо-белый металл

пл=1523°C

кип=3337°C

40

Zr

91,224

4d2 5s2

1,33

Серебристо-белый металл

пл=1852°C

кип=4377°C

41

Nb

92,906

4d4 5s1

1,6

Блестящий серебристый металл

пл=2468°C

кип=4927°C

42

Mo

95,94

4d5 5s1

2,16

Блестящий серебристый металл

пл=2617°C

кип=5560°C

43

Tc

98,906

4d6 5s1

1,9

Синтетический радиоактивный металл

пл=2172°C

кип=5030°C

44

Ru

101,07

4d7 5s1

2,2

Серебристо-белый металл

пл=2310°C

кип=3900°C

45

Rh

102,91

4d8 5s1

2,28

Серебристо-белый металл

пл=1966°C

кип=3727°C

46

Pd

106,42

4d10

2,2

Мягкий серебристо-белый металл

пл=1552°C

кип=3140°C

47

Ag

107,87

4d10 5s1

1,93

Серебристо-белый металл

пл=962°C

кип=2212°C

48

Cd

112,41

4d10 5s2

1,69

Серебристо-серый металл

пл=321°C

кип=765°C

49

In

114,82

5s2 5p1

1,78

Мягкий серебристо-белый металл

пл=156°C

кип=2080°C

50

Sn

118,71

5s2 5p2

1,96

Мягкий серебристо-белый металл

пл=232°C

кип=2270°C

51

Sb

121,76

5s2 5p3

2,05

Серебристо-белый полуметалл

пл=631°C

кип=1750°C

52

Te

127,60

5s2 5p4

2,1

Серебристый блестящий полуметалл

пл=450°C

кип=990°C

53

I

126,90

5s2 5p5

2,66

Черно-серые кристаллы

пл=114°C

кип=184°C

54

Xe

131,29

5s2 5p6

2,6

Бесцветный газ

пл=-112°C

кип=-107°C

55

Cs

132,91

6s1

0,79

Мягкий серебристо-желтый металл

пл=28°C

кип=690°C

56

Ba

137,33

6s2

0,89

Серебристо-белый металл

пл=725°C

кип=1640°C

57

La

138,91

5d1 6s2

1,1

Серебристый металл

пл=920°C

кип=3454°C

58

Ce

140,12

f-элемент

Серебристый металл

пл=798°C

кип=3257°C

59

Pr

140,91

f-элемент

Серебристый металл

пл=931°C

кип=3212°C

60

Nd

144,24

f-элемент

Серебристый металл

пл=1010°C

кип=3127°C

61

Pm

146,92

f-элемент

Светло-серый радиоактивный металл

пл=1080°C

кип=2730°C

62

Sm

150,36

f-элемент

Серебристый металл

пл=1072°C

кип=1778°C

63

Eu

151,96

f-элемент

Серебристый металл

пл=822°C

кип=1597°C

64

Gd

157,25

f-элемент

Серебристый металл

пл=1311°C

кип=3233°C

65

Tb

158,93

f-элемент

Серебристый металл

пл=1360°C

кип=3041°C

66

Dy

162,50

f-элемент

Серебристый металл

пл=1409°C

кип=2335°C

67

Ho

164,93

f-элемент

Серебристый металл

пл=1470°C

кип=2720°C

68

Er

167,26

f-элемент

Серебристый металл

пл=1522°C

кип=2510°C

69

Tm

168,93

f-элемент

Серебристый металл

пл=1545°C

кип=1727°C

70

Yb

173,04

f-элемент

Серебристый металл

пл=824°C

кип=1193°C

71

Lu

174,96

f-элемент

Серебристый металл

пл=1656°C

кип=3315°C

72

Hf

178,49

5d2 6s2

Серебристый металл

пл=2150°C

кип=5400°C

73

Ta

180,95

5d3 6s2

Серый металл

пл=2996°C

кип=5425°C

74

W

183,84

5d4 6s2

2,36

Серый металл

пл=3407°C

кип=5927°C

75

Re

186,21

5d5 6s2

Серебристо-белый металл

пл=3180°C

кип=5873°C

76

Os

190,23

5d6 6s2

Серебристый металл с голубоватым оттенком

пл=3045°C

кип=5027°C

77

Ir

192,22

5d7 6s2

Серебристый металл

пл=2410°C

кип=4130°C

78

Pt

195,08

5d9 6s1

2,28

Мягкий серебристо-белый металл

пл=1772°C

кип=3827°C

79

Au

196,97

5d10 6s1

2,54

Мягкий блестящий желтый металл

пл=1064°C

кип=2940°C

80

Hg

200,59

5d10 6s2

2,0

Жидкий серебристо-белый металл

пл=-39°C

кип=357°C

81

Tl

204,38

6s2 6p1

Серебристый металл

пл=304°C

кип=1457°C

82

Pb

207,2

6s2 6p2

2,33

Серый металл с синеватым оттенком

пл=328°C

кип=1740°C

83

Bi

208,98

6s2 6p3

Блестящий серебристый металл

пл=271°C

кип=1560°C

84

Po

208,98

6s2 6p4

Мягкий серебристо-белый металл

пл=254°C

кип=962°C

85

At

209,98

6s2 6p5

2,2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

пл=302°C

кип=337°C

86

Rn

222,02

6s2 6p6

2,2

Радиоактивный газ

пл=-71°C

кип=-62°C

87

Fr

223,02

7s1

0,7

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

пл=27°C

кип=677°C

88

Ra

226,03

7s2

0,9

Серебристо-белый радиоактивный металл

пл=700°C

кип=1140°C

89

Ac

227,03

6d1 7s2

1,1

Серебристо-белый радиоактивный металл

пл=1047°C

кип=3197°C

90

Th

232,04

f-элемент

Серый мягкий металл

91

Pa

231,04

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

92

U

238,03

f-элемент

1,38

Серебристо-белый металл

пл=1132°C

кип=3818°C

93

Np

237,05

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

94

Pu

244,06

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

95

Am

243,06

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

96

Cm

247,07

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

97

Bk

247,07

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

98

Cf

251,08

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

99

Es

252,08

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

100

Fm

257,10

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

101

Md

258,10

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

102

No

259,10

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

103

Lr

266

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

104

Rf

267

6d2 7s2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

105

Db

268

6d3 7s2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

106

Sg

269

6d4 7s2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

107

Bh

270

6d5 7s2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

108

Hs

277

6d6 7s2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

109

Mt

278

6d7 7s2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

110

Ds

281

6d9 7s1

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

Металлы

Неметаллы

Щелочные

Щелоч-зем

Благородные

Галогены

Халькогены

Полуметаллы

s-элементы

p-элементы

d-элементы

f-элементы

Наведите курсор на ячейку элемента, чтобы получить его краткое описание.

Чтобы получить подробное описание элемента, кликните по его названию.

Получение и характеристика бария

Барием называется щелочноземельный металл, занимающий 56 позицию в периодической системе химических элементов. Название вещества в переводе с древнегреческого означает «тяжелый».

Характеристики бария

Металл имеет атомную массу 137 г/ммоль и плотность порядка 3,7 г/см3. Является очень легким и мягким – максимальная его твердость по шкале Мооса составляет 3 балла. В случае ртутных примесей хрупкость бария существенно повышается.

Металл имеет светлый серебристо-серый окрас. Однако, металл славится и зеленым цветом, который приобретается в результате химической реакции с участием солей элемента (напрамер, сульфата бария). Если в барий опустить стеклянную палочку и поднести открытый огонь, то мы увидим зеленое пламя. Данный способ позволяет сделать четкое определение даже минимального содержания примесей тяжелого металла.

Кристаллическая решетка бария, которую можно наблюдать даже за пределами лабораторных условий, имеет кубическую форму. Стоит отметить, что нахождение чистого бария в природе также уместно. Сегодня существует две известные модификации металла, одна из которых проявляет устойчивость к повышению температурного режима до 3650С, а другая способна выдержать температуру в диапазоне 375-7100С. Температура кипения бария составляет 16960С.

Барий наряду с другими щелочноземельными металлами проявляет химическую активность. В группе занимает средние позиции, оставив позади себя стронций и кальций, которые допустимо хранить на открытом воздухе, чего нельзя сказать о барии. Отличной средой для хранения металла является парафиновое масло, в которое, непосредственно, и погружается барий, или же петролевый эфир.

Барий взаимодействует с кислородом, однако, в результате реакции утрачивается его блеск, после чего металл приобретает сначала желтоватый оттенок, потом становится коричневым и в итоге приобретает серый окрас. Именно такой внешний вид присущ оксиду бария. При нагревании атмосферы, барий становится взрывоопасным.

56-й элемент периодической системы Менделеева также взаимодействует с водой, в результате чего происходит реакция, обратная реакции с кислородом. В данном случае разложению подлежит жидкость. Такую реакцию дает исключительно чистый металл, после чего он становится гидроксидом бария. Если с водной средой будет контактировать соли металла, то никакой реакции не увидим, так как ничего не произойдет. Например, его хлорид является не растворимым в воде и активную реакцию можно наблюдать только при взаимодействии с кислой средой.

Металл легко вступает в реакцию с водородом, однако для этого необходимо создать определенные условия, а именно – повышение температуры. При этом на выходе получается гидрид бария. В условиях повышения температурного режима 56-й элемент также реагирует и с аммиаком, в результате чего образуется нитрид. В случае дальнейшего повышения температуры можно получить цианид.

Раствор бария имеет характерный синий окрас, который получается в результате реакции с аммиаком в жидком агрегатном состоянии. Если при этом добавить платиновый катализатор, то образуется амид бария. Однако область применения данного вещества далеко не широка – используется исключительно в качестве реактива.

Таблица 1. Свойства бария
ХарактеристикаЗначение
Свойства атома
Название, символ, номер Барий / Barium (Ba), 56
Атомная масса (молярная масса) 137,327(7)[1] а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация [Xe] 6s2
Радиус атома     222 пм
Химические свойства
Ковалентный радиус 198 пм
Радиус иона     (+2e) 134 пм
Электроотрицательность 0,89 (шкала Полинга)
Электродный потенциал -2,906
Степени окисления 2
Энергия ионизации (первый электрон)  502,5 (5,21) кДж/моль (эВ)
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)     3,5 г/см³
Температура плавления     1 002 K
Температура кипения 1 910 K
Уд. теплота плавления     7,66 кДж/моль
Уд. теплота испарения 142,0 кДж/моль
Молярная теплоёмкость     28,1[2] Дж/(K·моль)
Молярный объём     39,0 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки кубическая объёмноцентрированая
Параметры решётки     5,020 Å
Прочие характеристики
Теплопроводность (300 K) (18.4) Вт/(м·К)
Номер CAS 7440-39-3   

Получение бария

Впервые металл был получен во второй половине 18 века (в 1774 году) химиками Карлом Шееле и Юханом Ганом. Тогда был получен оксид металла. Спустя несколько лет Гемфри Дэви удалось путем электролиза влажного гидроксида бария с ртутным катодом получить амальгаму металла, которую он подверг нагреванию и выпарил ртуть, таким образом, получив металлический барий.

Получение металлического бария в современных лабораторных условиях осуществляется несколькими способами, связанными с атмосферой. Выделение бария проводится в вакууме по причине чрезмерно активной реакции, которая выделяется при взаимодействии бария с кислородом.

Оксид и хлорид бария получаются путем металлотермического восстановления в условиях повышения температуры до 12000С.

Также чистый металл можно выделить из его гидрида и нитрида при помощи термического разложения. Таким же образом происходит и получение калия. Для проведения данного процесса необходимы специальные капсулы с полной герметизацией, а также присутствие кварца или фарфора. Возможно получение бария и путем электролиза, которым элемент можно выделить из расплавленного хлорида бария с ртутным катодом.

Применение бария

Учитывая все свойства, которым обладает 56-й элемент периодической системы, барий является достаточно популярным металлом. Так, его применяют:

  1. При изготовлении вакуумных электронных приборов. В данном случае металлический барий, или его сплав с алюминием, применяется как газопоглотитель. А его оксид в составе твердого раствора оксидов других щелочноземельных металлов применяется как активный слой катодов косвенного канала.
  2. В качестве материала, способного противостоять коррозии. Для этого металл наряду с цирконием добавляют к жидкометаллическим теплоносителям, что позволяет существенно снизить агрессивное воздействие на трубопроводы. Такое применение бария нашло место в металлургической промышленности.
  3. Барий может выступать сегнето- и пьезоэлектриком. Тут уместно применение титаната бария, который выступает диэлектриком во время изготовления керамических конденсаторов, а также материалом, используемым в пьезоэлектрических микрофонах и пьезокерамических излучателях.
  4. В оптических приборах. Применяется фторид бария, имеющий вид монокристаллов.
  5. Как неотъемлемый элемент пиротехники. Пероксид металла используется в качестве окислителя. Нитрат и хлорат бария выступают как вещества, придающие пламени определенный цвет (зеленый).
  6. В атомно-водородной энергетике. Тут активно применяется хромат бария во время получения водорода и кислорода с помощью термохимического метода.
  7. В ядерной энергетике. Оксид металла является неотъемлемым компонентом процесса изготовления стекла определенного сорта, которым покрываются урановые стержни.
  8. В качестве химического источника тока. В данном случае могут быть использованы несколько соединений бария: фторид, оксид и сульфат. Первое соединение применяется в твердотельных фторионных аккумуляторах как компонент фторидного электролита. Оксид нашел свое место в медноокисных аккумуляторах большой мощности как компонент активной массы. А последнее вещество используется как расширитель активной массы отрицательного электрода во время получения свинцово-кислотных аккумуляторов.
  9. В медицине. Сульфат бария является нерастворимым веществом, которое абсолютно нетоксично. В связи с этим, оно используется как рентгеноконтрастный материал во время исследований желудочно-кишечного тракта.
Таблица 2. Применение бария
Область примененияСпособ применения
Вакуумные электронные приборы Металлический барий, часто в сплаве с алюминием используется в качестве газопоглотителя (геттера) в высоковакуумных электронных приборах.Оксид бария, в составе твёрдого раствора оксидов других щёлочноземельных металлов — кальция и стронция (CaO, SrO), используется в качестве активного слоя катодов косвенного накала.
Антикоррозионный материал Барий добавляется совместно с цирконием в жидкометаллические теплоносители (сплавы натрия, калия, рубидия, лития, цезия) для уменьшения агрессивности последних к трубопроводам, и в металлургии.
Сегнето- и пьезоэлектрик Титанат бария используется в качестве диэлектрика при изготовлении керамических конденсаторов, а также в качестве материала для пьезоэлектрических микрофонов и пьезокерамических излучателей.
Оптика Фторид бария применяется в виде монокристаллов в оптике (линзы, призмы).
Пиротехника Пероксид бария используется для пиротехники и как окислитель. Нитрат бария и хлорат бария используется в пиротехнике для окрашивания пламени (зелёный огонь).
Атомно-водородная энергетика Хромат бария применяется при получении водорода и кислорода термохимическим способом (цикл Ок-Ридж, США).
Высокотемпературная сверхпроводимость Пероксид бария совместно с оксидами меди и редкоземельных металлов применяется для синтеза сверхпроводящей керамики, работающей при температуре жидкого азота и выше.
Ядерная энергетика Оксид бария применяется для варки специального сорта стекла — применяемого для покрытия урановых стержней. Один из широкораспространённых типов таких стекол имеет следующий состав — (оксид фосфора — 61 %, ВаО — 32 %, оксид алюминия — 1,5 %, оксид натрия — 5,5 %). В стекловарении для атомной промышленности применяется также и фосфат бария.
Химические источники тока Фторид бария используется в твердотельных фторионных аккумуляторных батареях в качестве компонента фторидного электролита.Оксид бария используется в мощных медноокисных аккумуляторах в качестве компонента активной массы (окись бария-окись меди).Сульфат бария применяется в качестве расширителя активной массы отрицательного электрода при производстве свинцово-кислотных аккумуляторов.
Применение в медицине Сульфат бария, нерастворимый и нетоксичный, применяется в качестве рентгеноконтрастного вещества при медицинском обследовании желудочно-кишечного тракта.
{-}} \), \ (\ ce {Nh4 (aq)} \) в разбавленных растворах (<0,2 M), \ (\ ce {NaOH} \) в разбавленных растворах (<0,2 M)

фактов о барии | Живая наука

Названный в честь греческого слова barys , означающего «тяжелый», барий является относительно плотным и химически активным щелочноземельным металлом. Он встречается в природе только в сочетании с другими элементами, а соединения, содержащие барий, имеют широкий спектр применения; они содержатся в крысином яде, утяжелителях в жидкостях для бурения нефтяных скважин и в белой жидкости, используемой для визуализации кишечника в диагностическом рентгеновском тесте, называемом бариевой клизмой.

Только факты

  • Атомный номер (количество протонов в ядре): 56
  • Атомный символ (в периодической таблице элементов): Ba
  • Атомный вес (средняя масса атома): 137,327
  • Плотность : 2,09 унции на кубический дюйм (3,62 грамма на куб см)
  • Фаза при комнатной температуре: твердая
  • Точка плавления: 1341 градус по Фаренгейту (727 градусов Цельсия)
  • Точка кипения: 3447 F (1897 C)
  • Количество натуральных изотопы (атомы одного и того же элемента с разным числом нейтронов): 7
  • Наиболее распространенный изотоп: Ba-138

Открытие бария

Винченцо Кашароло, итальянский алхимик 17-го века, впервые заметил барий в форме необычные камешки, которые светились годами после воздействия тепла, по данным Королевского химического общества.Он назвал эти гальки «камнями Болоньи» в честь своего родного города, но позже было установлено, что это сульфат бария (BaSO 4 ). В конце 18 века оксид бария (BaO) и карбонат бария (BaCO 3 ) были открыты соответственно немецким химиком Карлом Шееле и английским химиком Уильямом Уизерингом.

Чистый металлический барий не был выделен и идентифицирован до 1808 года в Королевском институте в Лондоне. Выдающийся химик и изобретатель сэр Хамфри Дэви использовал электролиз для отделения бария от расплавленных солей бария, таких как гидроксид бария (Ba (OH) 2 ).Во время электролиза через ионное вещество пропускают электрический ток, чтобы отделить ионы друг от друга. Поскольку соли бария были расплавленными, ионы бария легко перемещались в контейнер с отрицательным электродом, а другие отрицательные ионы легко перемещались в направлении, противоположном контейнеру с положительным электродом.

Источники бария

Барий в природе встречается только в сочетании с другими элементами из-за его высокой реакционной способности. Барий чаще всего встречается в сочетании с сульфатом и карбонатом, но также может образовывать соединения с гидроксидом, хлоридом, нитратом, хлоратом и другими отрицательными ионами.Около 0,05 процента земной коры составляет барий, что делает его 17-м по распространенности элементом в коре, согласно Роберту Э. Кребсу в его книге «История и использование химических элементов нашей Земли: Справочное руководство» (Greenwood Publishing Group, 2006 г.). По словам Джона Эмсли в своей книге «Строительные блоки природы: руководство по элементам» (Oxford University Press, 1999 г.), горнодобывающие запасы в Великобритании, Италии, Чехии, США и Германии содержат более 400 миллионов тонн бария. ).

Чтобы получить чистый элементарный барий, его необходимо отделить от других элементов, присутствующих в природных соединениях бария. Барий можно извлечь из хлорида бария электролизом. Барий также можно получить путем восстановления оксида бария с использованием алюминия или кремния в вакууме при высокой температуре и низком давлении.

Электронная конфигурация и элементные свойства бария. (Изображение предоставлено Грегом Робсоном / Creative Commons, Андрей Маринкас Shutterstock)

Свойства бария

Чистый барий - это мягкий серебристо-белый металл.Классифицируемый как щелочноземельный металл, он расположен в группе или столбце 2 периодической таблицы, наряду с бериллием, магнием, кальцием, стронцием и радием. Каждый из их атомов содержит два валентных (крайних) электрона. Барий находится в периоде или строке 5, поэтому он удерживает свои валентные электроны в своей пятой оболочке и может очень легко потерять электроны или окислиться. Это объясняет высокий уровень реакционной способности бария, особенно с электроотрицательными элементами, такими как кислород.

Коммерческое использование бария

Элементарный барий не имеет большого практического применения, опять же из-за его высокой реакционной способности.Однако его сильное притяжение к кислороду делает его полезным в качестве «геттера» для удаления последних следов воздуха в электронных лампах. Чистый барий также можно комбинировать с другими металлами для образования сплавов, которые используются для изготовления таких элементов машин, как подшипники или свечи зажигания в двигателях внутреннего сгорания. По словам Кребса, поскольку барий слабо удерживает свои электроны, его сплавы легко испускают электроны при нагревании и повышают эффективность свечей зажигания.

Соединения, содержащие барий, имеют множество коммерческих применений.Сульфат бария или барит используется в литопоне (осветляющий пигмент в бумаге и краске для принтеров), буровых растворах для нефтяных скважин, производстве стекла и резины. Карбонат бария используется в качестве крысиного яда, а нитрат бария и хлорат бария дают зеленый цвет в фейерверках.

Барий в вашем теле

Средний взрослый человек содержит около 22 мг бария, потому что он присутствует в таких продуктах, как морковь, лук, салат, бобы и злаки. Уровни бария в ваших зубах действительно могут помочь ученым определить, когда дети переходят от грудного вскармливания к твердой пище.Эти низкие уровни бария не играют биологической роли и не вредны.

Однако большие количества растворимых солей бария могут быть токсичными и даже смертельными, как утверждает Джон Эмсли в своей книге «Элементы убийства: история яда» (Oxford University Press, 2005). Барий может вызывать рвоту, колики, диарею, тремор и паралич. Было совершено несколько убийств с применением соединений бария, включая убийство человека в 1994 году в Мэнсфилде, штат Техас, его 16-летней дочерью Мари Робардс, которая украла ацетат бария из своей химической лаборатории в средней школе.Несколько пациентов также были случайно убиты барием, когда растворимый карбонат бария, а не нерастворимый сульфат бария был ошибочно использован во время гастроэнтерологического (ЖКТ) диагностического теста, называемого бариевой клизмой.

По данным Johns Hopkins Medicine, врачи проводят клизмы с барием для визуализации и диагностики аномалий толстой и прямой кишки. Во время процедуры через прямую кишку закапывают сульфат бария, который покрывает внутренние стенки толстой кишки. Затем обычно подают воздух, чтобы убедиться, что бариевое покрытие заполняет все поверхностные дефекты.Затем рентгеновские лучи используются для получения изображения нижних отделов желудочно-кишечного тракта. Сульфат бария поглощает рентгеновские лучи и выглядит белым на рентгеновской пленке, в отличие от воздуха и окружающих тканей, которые кажутся черными. Анализ рентгеновского изображения от бариевой клизмы позволяет врачам диагностировать такие заболевания, как язвенный колит, болезнь Крона, полипы, рак и синдром раздраженного кишечника.

Дополнительные ресурсы

Это элементаль - элемент Барий

Что в имени? От греческого слова «тяжелый» - барыс .

Сказать что? Барий произносится как BAR-ee-em .

Барий был впервые выделен английским химиком сэром Хамфри Дэви в 1808 году путем электролиза расплавленного барита (BaO). Барий никогда не встречается в природе в свободном виде, поскольку он реагирует с кислородом воздуха, образуя оксид бария (BaO), и с водой, образуя гидроксид бария (Ba (OH) 2 ) и газообразный водород (H 2 ). Барий чаще всего встречается в виде минерального барита (BaSO 4 ) и витерита (BaCO 3 ) и в основном производится электролизом хлорида бария (BaCl 2 ).

Барий используется в качестве газопоглотителя, материала, который объединяется с газами и удаляет из них следовые газы.

Сульфат бария (BaSO 4 ), обычное соединение бария, используется в качестве наполнителя для резины, пластмасс и смол. Его можно комбинировать с оксидом цинка (ZnO), чтобы получить белый пигмент, известный как литофон, или с сульфатом натрия (Na 2 SO 4 ), чтобы получить другой белый пигмент, известный как блан фикс. Камни, сделанные из нечистого сульфата бария, светятся при воздействии света и будут светиться в темноте до шести лет при интенсивном нагревании в присутствии древесного угля.Эти камни, известные как болонские камни, были обнаружены недалеко от Болоньи, Италия, в начале 1500-х годов, и алхимики считали, что они обладают магическими свойствами. Хотя все соединения бария ядовиты, сульфат бария можно безопасно принимать внутрь, поскольку он не растворяется в воде. Он также хорошо поглощает рентгеновские лучи и при проглатывании может использоваться для получения рентгеновских изображений кишечного тракта.

Карбонат бария (BaCO 3 ), еще одно распространенное соединение бария, используется в производстве керамики и некоторых видов стекла.Это компонент глинистых суспензий, используемых при бурении нефтяных скважин. Карбонат бария используется для очистки некоторых химических растворов и является основным основным материалом для производства других соединений бария.

Барий образует несколько других полезных соединений. Нитрат бария (Ba (NO 3 ) 2 ) горит ярко-зеленым цветом и используется в сигнальных ракетах и ​​фейерверках. Хлорид бария (BaCl) используется в качестве смягчителя воды. Оксид бария (BaO) легко впитывает влагу и используется как осушитель.Пероксид бария (BaO 2 ) образует пероксид водорода (H 2 O 2 ) при смешивании с водой и используется в качестве отбеливающего агента, который активируется при намокании. Титанат бария (BaTiO 3 ) используется в качестве диэлектрического материала в конденсаторах. Феррит бария (BaO · 6Fe 2 O 3 ) используется для изготовления магнитов.

Барий-137m, радиоактивная форма бария, образующаяся при распаде цезия-137, имеет относительно короткий период полураспада и обычно используется в экспериментах по определению периода полураспада в школах и колледжах.

Барий | Периодическая таблица | The Guardian

Элементом этой недели является барий, который имеет символ Ba и атомный номер 56. Название бария происходит от греческого слова «тяжелый», потому что некоторые барийсодержащие руды очень плотные. Интересно, что металлический барий неожиданно легкий, его плотность примерно вдвое меньше плотности железа.

Чистый барий - мягкий блестящий щелочноземельный металл серебристого цвета, но вы никогда не увидите его в чистом виде в дикой природе, потому что барий сильно реагирует с воздухом, особенно с кислородом, образуя при этом ряд соединений.Элементарный барий настолько притягивается к кислороду, что его основное промышленное использование - удаление последних следов кислорода и других газов из электронных вакуумных ламп, таких как электронно-лучевые трубки для телевизоров.

Если бы вы были ведьмой или алхимиком, жившим в средние века, вы были бы хорошо знакомы с некоторыми интересными качествами определенных минералов, содержащих барий. Например, недалеко от Болоньи в Италии есть месторождение гладких окатанных камней барита. Известные как «болонские камни», они светятся годами после воздействия света.

Большинство людей видят одно из наиболее привлекательных качеств бария несколько раз в год, хотя они, вероятно, не подозревают об этом. Несколько зеленых цветов фейерверков дают соли, содержащие барий; Нитрат бария создает желто-зеленый цвет, а бриллиантовый зеленый - монохлорид бария.

При проглатывании большинство солей бария сильно реагируют с желудочными кислотами, что приводит к смертельным последствиям. Например, карбонат бария - распространенный крысиный яд, который может убить в течение десяти минут. Барий блокирует ионные каналы калия, что влияет на нервную систему, вызывая тремор и паралич, за которыми следует смерть от сердечной недостаточности.Это качество послужило основанием для знаменитого убийства, когда 16-летняя техасанка Мари Робардс украла еще одну соль бария, ацетат бария, из своей школьной химической лаборатории и тайком добавила ее в блюдо из жареных бобов, которое она приготовила для своего отца в 1993 году [PDF ]. Это было бы «идеальное убийство», если бы она не призналась однокласснику. Г-жа Робардс, очевидно, почерпнула эту идею из классической пьесы Шекспира «Гамлет » «».

Но барий, вероятно, наиболее знаком большинству людей сегодня, потому что он является ключевым компонентом бариевых клизм и бариевой еды, используемых в медицине, как следует из их названия.В отличие от многих солей бария, сульфат бария, BaSO 4 , химически инертен и поэтому безопасен для проглатывания. При рентгеновском облучении он создает красивое изображение желудочно-кишечного тракта, поскольку он поглощает рентгеновские лучи, в то время как окружающие ткани позволяют рентгеновским лучам беспрепятственно проходить. Это основа обычного медицинского теста, используемого для диагностики проблем желудочно-кишечного тракта.

Любители пустяков и скальные гончие оценят этот малоизвестный факт о прекрасном барийсодержащем минерале, бенитоите, который я показал на изображении выше прыжка.Этот редкий кристалл силиката бария и титана имеет красивый синий цвет при естественном освещении и флуоресцирует синим цветом в коротковолновом УФ-свете. Но если вы встретите еще более редкие белые или прозрачные и бесцветные кристаллы бенитоита, они флуоресцируют красным в длинноволновом УФ-свете. Пока что кристаллы бенитоита ювелирного качества были найдены только в Калифорнии, которая приняла этот минерал в качестве официального государственного драгоценного камня.

Вот наш любимый профессор химии и его коллеги, рассказывающие нам больше о чудесах бария:

[ссылка на видео].

.. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..

Видеожурналист Брэди Харан - человек с камерой, а Ноттингемский университет - это место, где живут химики. Вы можете следить за Брэди в твиттере @periodicvideos и за Университетом Ноттингема в твиттере @UniNottingham

Вы уже встречали эти элементы:

Цезий: Cs , атомный номер 55
Ксенон: Xe , атомный номер 54
Йод: I , атомный номер 53
Теллур: Te , атомный номер 52
Сурьма: Sb , атомный номер 51
Олово: Sn , атомный номер 50
Индий: In , атомный номер 49
Кадмий: Cd , атомный номер 48
Серебро: Ag , атомный номер 47
Палладий: Pd 46
атомный номер

Родий: Rh , атомный номер 45
Рутений: Ru , атомный номер 44
Технеций: Tc , атомный номер 43
Молибден: Mo , атомный номер 42
Ниобий: Ni , атомный номер 41
Цирконий: Zr , атомный номер 40
Иттрий: атомный номер , атомный номер Y , атомный номер Стронций: Sr , атомный номер 38
Рубидий: Rr , атомный номер 37
Криптон: Kr , атомный номер 36
Бром: Br , атомный номер 35137 Se , атомный номер 34
Мышьяк: As , атомный номер 33
Германий: Ge , атомный номер 32
Галлий: Ga , атомный номер 31
Цинк
, атомный номер 30
Медь: Cu , атомный номер 29
Никель: Ni , атомный номер 28
Кобальт: Co 9013 8, атомный номер 27
Железо: Fe , атомный номер 26
Марганец: Mn , атомный номер 25
Хром: Cr , атомный номер 24
Ванадий: V атомный номер 23
Титан: Ti , атомный номер 22
Скандий: Sc , атомный номер 21
Кальций: Ca , атомный номер 20
Калий: атомный номер K 19
Аргон: Ar , атомный номер 18
Хлор: Cl , атомный номер 17
Сера: S , атомный номер 16
15 Фосфор: атомный номер

Кремний: Si , атомный номер 14
Алюминий: Al , атомный номер 13
Магний: Mg , атомный номер 12
Натрий: Na , атомный номер 11
Неон: Ne , атомный номер 10
Фтор: F , атомный номер 9
Кислород: O , атомный номер 33 8 : N , атомный номер 7
Углерод: C , атомный номер 6
Бор: B , атомный номер 5
Бериллий: Be , атомный номер 4
Литий Li
, атомный номер 3
Гелий: He , атомный номер 2
Водород: H , атомный номер 1

Вот интерактивная Периодическая таблица элементов Королевского химического общества. действительно весело играть!

.. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..

twitter: @GrrlScientist
facebook: grrlscientist
электронная почта: [email protected]

барий | Использование, соединения и факты

Полная статья

Барий (Ba) , химический элемент, один из щелочно-земельных металлов группы 2 (IIa) периодической таблицы. Элемент используется в металлургии, а его соединения - в пиротехнике, нефтедобыче и радиологии.

Свойства элемента
атомный номер 56
атомный вес137.327
точка плавления 727 ° C (1341 ° F)
точка кипения 1805 ° C (3281 ° F)
удельный вес 3,51 (68 при 20 ° C, или ° F)
степень окисления +2
электронная конфигурация [Xe] 6 с 2

Возникновение, свойства и использование

бария, который немного сложнее чем свинец, в свежем виде имеет серебристо-белый блеск.Он легко окисляется на воздухе и должен быть защищен от кислорода во время хранения. В природе он всегда встречается в сочетании с другими элементами. Шведский химик Карл Вильгельм Шееле открыл (1774 г.) новое основание (барита, или оксид бария, BaO) в качестве второстепенного компонента в пиролюзите, и из этого основания он приготовил несколько кристаллов сульфата бария, которые он отправил Йохану Готлибу Гану. первооткрыватель марганца. Месяц спустя Ган обнаружил, что минерал барит также состоит из сульфата бария, BaSO 4 .Особая кристаллическая форма барита, найденная недалеко от Болоньи, Италия, в начале 17 века, после сильного нагревания древесным углем некоторое время светилась после воздействия яркого света. Фосфоресценция «болонских камней» была настолько необычной, что привлекла внимание многих ученых того времени, в том числе Галилея. Только после того, как стала доступна электрическая батарея, сэр Хамфри Дэви смог окончательно выделить (1808 г.) сам элемент электролизом.

Британская викторина

118 Названия и символы Периодической таблицы викторины

Периодическая таблица Менделеева состоит из 118 элементов.Насколько хорошо вы знаете их символы? В этой викторине вам будут показаны все 118 химических символов, и вам нужно будет выбрать название химического элемента, который представляет каждый из них.

Минералы бария плотные (например, BaSO 4 , 4,5 грамма на кубический сантиметр; BaO, 5,7 грамма на кубический сантиметр), свойство, которое послужило источником многих их названий и названия самого элемента (от Греческий барыс , «тяжелый»). По иронии судьбы металлический барий сравнительно легкий, всего на 30 процентов плотнее алюминия.Его космическое содержание оценивается в 3,7 атома (по шкале, где содержание кремния = 10 6 атомов). Барий составляет около 0,03 процента земной коры, главным образом в виде минералов барита (также называемого баритом или тяжелым шпатом) и витеритом. Ежегодно добывается от шести до восьми миллионов тонн барита, более половины из которых приходится на Китай. Меньшие количества добываются в Индии, США и Марокко. Промышленное производство бария зависит от электролиза расплавленного хлорида бария, но наиболее эффективным методом является восстановление оксида путем нагревания алюминием или кремнием в высоком вакууме.Смесь монооксида и пероксида бария также может быть использована для восстановления. Ежегодно производится всего несколько тонн бария.

Металл используется в качестве газопоглотителя в электронных лампах для улучшения вакуума путем объединения с остатками газов, в качестве раскислителя при рафинировании меди и в качестве компонента в некоторых сплавах. Сплав с никелем легко испускает электроны при нагревании и по этой причине используется в электронных лампах и электродах свечей зажигания. Обнаружение бария (атомный номер 56) после бомбардировки урана (атомный номер 92) нейтронами стало ключом к открытию ядерного деления в 1939 году.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Встречающийся в природе барий представляет собой смесь шести стабильных изотопов: барий-138 (71,7 процента), барий-137 (11,2 процента), барий-136 (7,8 процента), барий-135 (6,6 процента), барий-134 (2,4 процента). ) и барий-132 (0,10%). Барий-130 (0,11 процента) также встречается в природе, но подвергается распаду в результате двойного захвата электронов с чрезвычайно длинным периодом полураспада (более 4 × 10 21 лет).Известно более 30 радиоактивных изотопов бария с массовыми числами от 114 до 153. Изотоп с самым длинным периодом полураспада (барий-133, 10,5 лет) используется в качестве эталонного источника гамма-излучения.

Соединения

В своих соединениях барий имеет степень окисления +2. Ион Ba 2 + может быть осажден из раствора добавлением карбоната (CO 3 2-), сульфата (SO 4 2-), хромата (CrO 4 2 - ) или фосфатных (PO 4 3-) анионов.Все растворимые соединения бария токсичны для млекопитающих, вероятно, из-за нарушения функционирования каналов ионов калия.

Сульфат бария (BaSO 4 ) - белый, тяжелый нерастворимый порошок, встречающийся в природе как минеральный барит. Почти 80 процентов мирового потребления сульфата бария приходится на буровые растворы для добычи нефти. Он также используется в качестве пигмента в красках, где он известен как blanc fixe (т.е. «стойкий белый»), или как литопон при смешивании с сульфидом цинка. Сульфат широко используется в качестве наполнителя в бумаге и резине и находит важное применение в качестве непрозрачной среды при рентгенологическом исследовании желудочно-кишечного тракта.

Большинство соединений бария получают из сульфата путем восстановления до сульфида, который затем используется для получения других производных бария. Около 75 процентов всего карбоната бария (BaCO 3 ) идет на производство специального стекла либо для увеличения его показателя преломления, либо для защиты от излучения в электронно-лучевых и телевизионных трубках. Карбонат также используется для производства других химикатов бария, в качестве флюса в керамике, при производстве керамических постоянных магнитов для громкоговорителей и для удаления сульфата из солевых растворов перед их подачей в электролитические ячейки (для производства хлора и щелочь).При нагревании карбонат образует оксид бария, BaO, который используется для получения высокотемпературных сверхпроводников на основе купратов, таких как YBa 2 Cu 3 O 7-9 x . Другой сложный оксид, титанат бария (BaTiO 3 ), используется в конденсаторах, как пьезоэлектрический материал и в нелинейно-оптических приложениях.

Хлорид бария (BaCl 2 · 2H 2 O), состоящий из бесцветных кристаллов, растворимых в воде, используется в ваннах для термообработки и в лабораториях в качестве химического реагента для осаждения растворимых сульфатов.Несмотря на свою хрупкость, кристаллический фторид бария (BaF 2 ) прозрачен для широкой области электромагнитного спектра и используется для изготовления оптических линз и окон для инфракрасной спектроскопии. Кислородное соединение перекиси бария (BaO 2 ) использовалось в 19 веке для производства кислорода (процесс Брина) и в качестве источника перекиси водорода. Летучие соединения бария придают пламени желтовато-зеленый цвет, при этом излучаемый свет имеет в основном две характерные длины волн.Нитрат бария, образованный азотно-кислородной группой NO 3 -, и хлорат, образованный хлор-кислородной группой ClO 3 -, используются для этого эффекта в зеленых сигнальных ракетах и ​​фейерверках.

Тимоти П. Хануса

Узнайте больше в этих связанных статьях Britannica:

Барий - обзор | Темы ScienceDirect

1.2.5 Барий

Барий имеет символ Ba , атомный номер 56 и является пятым элементом в группе 2.Его атомный вес 137,332 г / моль. Барий - мягкий серебристый металл. Он никогда не встречается в природе в чистом виде из-за его реакционной способности с воздухом. Его оксид исторически известен как «Барита», но поскольку он вступает в реакцию с водой и углекислым газом, он не встречается как минерал. Наиболее часто встречающиеся в природе минералы - это очень нерастворимый сульфат бария BaSO 4 (барит) и карбонат бария BaCO 3 (витерит). Название бария происходит от греческого слова «бары», что означает «тяжелый», что указывает на высокую плотность некоторых распространенных барийсодержащих руд.Алхимики в раннем средневековье знали о некоторых минералах бария. Гладкие, похожие на гальку камни из минерала Барит, найденные в Болоне, Италия, были известны как «Болонские камни». После воздействия света они будут светиться годами (вероятно, потому, что они содержат некоторое количество сульфида бария (BaS), образовавшегося при прокаливании «камня» углем из древесного угля). Именно это качество привлекало их к ведьмам и алхимикам.

Хотя минералы бария плотные, сам по себе металлический барий сравнительно легкий.Его космическое содержание оценивается в 3,7 атома (на той же основе Si = 106 атомов). Барий составляет около 0,03% земной коры, главным образом в виде минералов «барит» (также называемый баритом или тяжелым шпатом) и «витерит». Содержание бария в земной коре составляет 0,0425%, а в морской воде - 13 мкг / л. Известен редкий драгоценный камень, содержащий барий, под названием «Бенитоит» (BaTiSi 3 O 9 ). Крупные месторождения барита находятся в Китае, Германии, Индии, Марокко и США. Поскольку барий быстро окисляется на воздухе, трудно получить свободный металл, и он никогда не бывает свободным в природе.В следующей таблице приведено содержание бария в природе (Таблица 1.16).

ТАБЛИЦА 1.16.

905 905
Изобилие бария
Местоположение частей на миллиард по весу частей на миллиард по атомам
Вселенная 10 0,09
Метеорит (углеродистый) 2800 410
Коровые породы 340 000 51 000
Морская вода 30 1.4
Потоки 25 0,2
Люди 300 14

Барий - мягкий и пластичный металл. Его простые соединения отличаются относительно высоким удельным весом (по сравнению с другими щелочноземельными элементами). Барий, который немного тверже свинца, имеет серебристо-белый блеск в свежем виде.

Шведский химик Карл Вильгельм Шееле открыл (1774 г.) новое основание (барита или оксид бария) в качестве второстепенного компонента в «пиролюзите», но не смог выделить барий как металл.На этой основе он приготовил несколько кристаллов сульфата бария, которые отправил Йохану Готлибу Гану, первооткрывателю марганца. Через месяц Ган обнаружил, что минерал Барит состоит из сульфата бария. Только после того, как стала доступна электрическая батарея, сэр Хамфри Дэви смог окончательно выделить (1808 г.) сам элемент электролизом. Окисленный барий сначала был назван «баротом» Гайтон-де-Морво, это название было изменено Лавуазье на baryta . Барий был впервые выделен электролизом расплавленных солей бария в 1808 году Дэви, который по аналогии с кальцием назвал «барием» в честь барита, причем окончание «-ium» означало металлический элемент.

Поскольку барий быстро окисляется на воздухе, трудно получить свободный металл, и он никогда не встречается в природе в свободном виде. Металл в основном находится в барите и извлекается из него. Поскольку барит настолько нерастворим, его нельзя использовать непосредственно для получения других соединений бария или металлического бария. Вместо этого руду нагревают углеродом, чтобы восстановить ее до сульфида бария:

BaSO4 + 2C⇒BaS + 2CO2

Затем сульфид бария гидролизуют или обрабатывают кислотами с образованием других соединений бария, таких как хлорид, нитрат или карбонат. .

Барий коммерчески производится путем электролиза расплавленного хлорида бария (BaCl 2 ):

(катодная реакция) Ba2 + (жидкий) + 2e − ⇒Ba (твердый)

(анодная реакция) 2Cl − ⇒Cl2 (газ) + 2e−

Этот процесс аналогичен процессу других щелочноземельных металлов. Металлический барий также получают восстановлением оксида бария тонкодисперсным алюминием при температурах от 1100 до 1200 ° C:

4BaO + 2Al ⇒BaO · Al2O3 + 3Ba (газ)

Пары бария охлаждаются с помощью воды. оболочка и уплотняется в твердый металл.Сплошной блок можно отливать в стержни или прессовать в проволоку. Это наиболее эффективный метод, т.е. восстановление оксида путем нагревания с алюминием или кремнием в высоком вакууме для получения металла. Смесь монооксида и пероксида бария также может быть использована для восстановления. Будучи легковоспламеняющимся твердым веществом, он расфасовывается под газом аргон в стальные контейнеры или пластиковые пакеты. Ежегодно производится всего несколько тонн металла.

Барий экзотермически реагирует с кислородом при комнатной температуре с образованием как BaO, так и BaO 2 .Если барий измельчить, реакция будет бурной. Он также бурно реагирует с разбавленными кислотами, спиртом и водой:

Ba + 2h3O⇒Ba (OH) 2 + h3 (газ)

При повышенных температурах барий соединяется с хлором, азотом и водородом с образованием BaCl 2 , Ba 3 N 2 и BaH 2 соответственно. Барий восстанавливает оксиды, хлориды и сульфиды менее реакционноспособных металлов. Например:

Ba + CdO⇒BaO + Cd

Ba + ZnCl2⇒BaCl2 + Zn

3Ba + Al2S3⇒3 BaS + 2Al

При нагревании с азотом и углеродом образует цианид:

Ba + N2 + 2C⇒Ba (CN) 2

Барий соединяется с несколькими металлами, включая алюминий, цинк, свинец и олово, образуя интерметаллические соединения и сплавы.

Было выделено около 40 изотопов бария, как показано в таблице 1.17.

ТАБЛИЦА 1.17.

905 31 905 905 900 Ba5 900 905 905 905 905 121 905 905 905 3130 944

56

4 129 Ba908 9 + 900 905 90531 90013 905 905 905 31 905 905 905

0 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905
Нуклид Z N Масса Время затухания Спин
114 Ba 56 58 мс
115 Ba 56 59 114.94737 0.45 с (5/2 +)
116 Ba 56 60 115.94138 1,3 с 0+
117 Ba 116.93850 1,75 с (3/2) +
118 Ba 56 62 117.93304 5,2 с 0+ 63 118.93066 5,4 с (5/2 +)
120 Ba 56 64 119.92604 24 с 0+
65 120.92405 29,7 с 5/2 (+)
122 Ba 56 66 121. 1,95 мин 900 0+ 900 56 67 122.1 2,7 мин 5/2 (+)
124 Ba 56 68 123.

4

11,0 мин 0+
56 69 124. 3,5 мин. 1/2 +
126 Ba 56 70 125. 100 мин 0+ 71 126. 12,7 мин 1/2 +
80,33 (12) кэВ
128 Ba 56 72 127,8 9 дней 56 73 128.
2,23 ч 1/2 +
8,42 (6) кэВ
130 Ba 74129 74129 Стабильный (0,106%) [& gt; 4,0 × 10 21 лет] 0+
131 Ba 56 75 130, 11,50 дней 1
187,14 (12) кэВ
132 Ba 56 76 131.13 Стабильный (0,101%) [& gt; 300 × 10 18 305 0325 90+
133 Ba 56 77132.

75
10,51 лет 1/2 +
134 Ba 56 78 133.84 Стабильный (2,417%) 0+
79 134.86 Стабильный (6,592%) 3/2 +
136 Ba 56 80 135.59 Стабильный (7,831+) 137 Ba 56 81 136.

74
Стабильный (11,232%) 3/2
138 Ba 56 82 137,
72
Стабильный (71,698%) 0+
56 83 138.13 83,06 мин 7 / 2-
140 Ba 56 84 139.5 12.752 905 905 905 905 905 905 905 905 901 905 905 905 Ба 56 85140. 18,27 мин. 3 / 2-
142 Ba 56 86 141. 10,6 мин 0+
142.7 14,5 с 5 / 2-
144 Ba 56 88 143.3 11,5 с 0+ 89 144.92763 4,31 с 5 / 2−
146 Ba 56 90 145.93022 2,22 с 0+
91 905 905
91 146.93495 0,893 с (3/2 +)
148 Ba 56 92 147.93772 0,612 с 032 900 900 Ba 56 93 148.94258 344 мс 3 / 2-
150 Ba 56 94 149.94568 300 мс 0+
150.95081 200 мс 3 / 2-
152 Ba 56 96 151.95427 100 мс 0+ 900 5612905 97152.95961 80 мс 5 / 2-

Встречающийся в природе барий представляет собой смесь семи стабильных изотопов: барий-138 (71,66%), барий-137 (11,32%), барий-136 (7,81%) , барий-135 (6,59%), барий-134 (2,42%), барий-130 (0,101%) и барий-132 (0,097%). Было получено примерно в шесть раз больше радиоактивных изотопов с массовыми числами от 114 до 153. Из 40 известных изотопов большинство являются высокорадиоактивными и имеют период полураспада от нескольких миллисекунд до нескольких дней.Единственными заметными исключениями являются 133 Ba с периодом полураспада 10,51 года, 128 Ba (2,43 дня), 141 Ba (11,50 дней) и 140 Ba (12,75 дня).

Элемент используется в металлургии, а его соединения - в пиротехнике, добыче нефти и радиологии. Металлический барий имеет несколько промышленных применений. Исторически он использовался для удаления воздуха в вакуумных трубках. Там металл используется в качестве геттера в электронных лампах, чтобы улучшить вакуум путем объединения с последними следами газов.Он также используется как раскислитель при рафинировании меди и как компонент в некоторых сплавах. Сплав с никелем легко испускает электроны при нагревании и по этой причине используется в электронных лампах и электродах свечей зажигания. Присутствие бария (атомный номер 56), наблюдавшееся после бомбардировки урана (атомный номер 92) нейтронами, было ключом к открытию ядерного деления (1939).

Наиболее важное применение элементарного бария в качестве поглотителя остатков кислорода и других газов в телевизионных и других электронных лампах.Кроме того, изотоп бария 133 Ba обычно используется в качестве стандартного источника при калибровке детекторов гамма-излучения в исследованиях ядерной физики.

Физические свойства металлического Ba приведены в таблице 1.18.

ТАБЛИЦА 1.18.

0.89 (шкала Полинга)3 905 - Энциклопедия Нового Света
Физические свойства металлического бария
Название, символ и атомный номер Барий, Ba, 56
Атомный вес 137,331 г / моль
Плотность 3.51 г / моль (20 ° C)
Плотность жидкости при MP 3,338 г / см 3
Точка плавления 1000 K; 727 ° C: 1341 ° F
Температура кипения 2170 K; 1897 ° С; 3447 ° F
Теплота плавления 7,12 кДж / моль
Теплота испарения 140,3 кДж / моль
Удельная теплоемкость 8,07 Дж / моль K
Энергии ионизации 1-я: 502,9 кДж / моль
2-я: 965,1 кДж / моль
3-я: 3600 кДж / моль
Атомные радиусы Å
Ковалентный - 2,15 Å
Ван-дер-Ваальс- 2,68 Å
Магнитное упорядочение Парамагнитный
Удельное электрическое сопротивление 332
Теплопроводность5 Вт / м K
Температурное расширение 20,6 мкм / м K
Кристаллическая структура Кубическая центрированная по телу
Скорость звука (тонкий стержень) 1620 мс32 Модульная упругость
Янга - 13 ГПа
Сдвиг - 4,9 ГПа
Объемный - 9,6 ГПа
Твердость по Моосу 1,25
Номер CAS
Общие
Имя, символ, номер барий, Ba, 56
Химическая серия щелочноземельных металлов
Группа, период, блок 2, 6, с
Внешний вид серебристо-белый
Атомная масса 137.327 (7) г / моль
Электронная конфигурация [Xe] 6s 2
Электронов на оболочку 2, 8, 18, 18, 8, 2
Физические свойства
Фаза твердый
Плотность (около комнатной) 3,51 г / см³
Плотность жидкости при температуре плавления. 3,338 г / см³
Температура плавления 1000 К
(727 ° C, 1341 ° F)
Температура кипения 2170 К
(1897 ° C, 3447 ° F)
Теплота плавления 7.12 кДж / моль
Теплота испарения 140,3 кДж / моль
Теплоемкость (25 ° C) 28,07 Дж / (моль · К)
Давление пара
P / Па 1 10 100 1 к 10 к 100 к
при T / K 911 1038 1185 1388 1686 2170
Атомные свойства
Кристаллическая структура куб. С центрированием по телу
Степени окисления 2
(сильно основной оксид)
Электроотрицательность 0.89 (шкала Полинга)
Энергии ионизации 1-й: 502,9 кДж / моль
2-я: 965,2 кДж / моль
3-я: 3600 кДж / моль
Атомный радиус 215 часов
Атомный радиус (расч.) 253 вечера
Ковалентный радиус 198 вечера
Разное
Магнитный заказ парамагнитный
Удельное электрическое сопротивление (20 ° C) 332 нОм · м
Теплопроводность (300 К) 18.4 Вт / (м · К)
Тепловое расширение (25 ° C) 20,6 мкм / (м · К)
Скорость звука (тонкий стержень) (20 ° C) 1620 м / с
Скорость звука (тонкий стержень) (к.т.) 13 м / с
Модуль сдвига 4,9 ГПа
Модуль объемной упругости 9,6 ГПа
Твердость по Моосу 1,25
Регистрационный номер CAS 7440-39-3
Известные изотопы
Основная статья: Изотопы бария
iso NA период полураспада DM DE (МэВ) ДП
130 Ba 0.106% Ва стабилен с 74 нейтронами
132 Ba 0,101% Ва стабилен с 76 нейтронами
133 Ba син 10,51 г ε 0,517 133 CS
134 Ba 2,417% Ва стабилен с 78 нейтронами
135 Ba 6.592% Ва стабилен с 79 нейтронами
136 Ba 7,854% Ва стабилен с 80 нейтронами
137 Ba 11,23% Ва стабилен с 81 нейтроном
138 Ba 71,7% Ва стабилен с 82 нейтронами

Барий (химический символ Ba , атомный номер 56) - это мягкий серебристый химический элемент, классифицируемый как щелочноземельный металл.Учитывая его способность к взаимодействию с воздухом, он никогда не встречается в природе в чистом виде. Кроме того, его оксид вступает в реакцию с водой и углекислым газом и не встречается в качестве минерала. Наиболее распространенными природными минералами бария являются барит (сульфат бария, BaSO 4 ) и витерит (карбонат бария, BaCO 3 ).

Барий и его соединения имеют множество применений. Например, металлический барий используется для удаления следов кислорода из электронных ламп. Сульфат бария полезен для рентгеновской диагностики пищеварительной системы и в качестве утяжелителя при бурении нефтяных скважин.Карбонат бария используется в ядах для крыс и при производстве стекла, фарфора, кирпича и цемента. Оксид бария используется для покрытия катодов люминесцентных ламп, а гидроксид, химическая основа, используется для очистки пролитой кислоты. Соли бария (особенно его нитрат, хлорид и хлорат) могут использоваться в фейерверках для получения зеленого цвета. В промышленности хлорид бария используется в основном для очистки солевых растворов на установках по производству хлора и для производства солей для термообработки, пигментов и других солей бария.Однако следует отметить, что барий и его водорастворимые соединения токсичны.

Возникновение и производство

В природе трудно найти барий в чистом, металлическом виде, так как он быстро окисляется на воздухе. Он в основном содержится в минеральном барите, кристаллической форме сульфата бария (BaSO 4 ), и извлекается из него.

Барий коммерчески производится путем электролиза расплавленного хлорида бария (BaCl 2 ). Ионы бария (Ba 2+ ) мигрируют к катоду, где они приобретают электроны (e - ) и превращаются в металлический барий.В то же время ионы хлора (Cl - ) мигрируют к аноду, где они теряют электроны и превращаются в газообразный хлор. Реакции на электродах можно записать следующим образом:

На катоде: Ba 2+ + 2e - → Ba
На аноде: 2Cl - → Cl 2 (газ) + 2e -

Открытие и этимология

Барий (от греческого слова barys , что означает «тяжелый») был впервые обнаружен в 1774 году Карлом Шееле и извлечен в 1808 году сэром Хамфри Дэви в Англии.Первоначально оксид назывался барот Гайтоном де Морво. Антуан Лавуазье изменил название на baryta , от которого произошел термин «барий» для описания металла.

Известные характеристики

Как член семейства щелочноземельных металлов барий находится во второй группе (бывшая группа 2А) периодической таблицы, между стронцием и радием. Кроме того, он находится в шестом периоде между цезием и лантаном.

Барий химически похож на кальций, но более активен.Этот металл легко окисляется при контакте с воздухом и обладает высокой реакционной способностью с водой или спиртом, образуя газообразный водород. При горении на воздухе или в кислороде образуется не только оксид бария (BaO), но и пероксид бария.

Чтобы хранить барий в чистом виде, защищая его от окисления воздухом, его следует хранить под жидкостью на нефтяной основе (например, керосином) или другой подходящей бескислородной жидкостью, исключающей воздух.

Соединения бария, особенно водорастворимые, токсичны.Кроме того, поскольку барий является тяжелым элементом, его соединения отличаются высоким удельным весом (плотностью). Например, барит, наиболее распространенный минерал, содержащий барий, также называют «тяжелым шпатом» из-за его высокой плотности (4,5 г / см 3 ).

Изотопы

Встречающийся в природе барий представляет собой смесь семи стабильных изотопов. Известно 22 изотопа, но большинство из них очень радиоактивны с периодом полураспада в диапазоне от нескольких миллисекунд до нескольких минут. Единственными заметными исключениями являются 133 Ba с периодом полураспада 10.51 год и 137m Ba (2,6 минуты).

Соединения

Некоторые из важных соединений бария указаны ниже. Их использование указано в разделе "Приложения".

Карбонат бария

Как отмечалось выше, карбонат бария (BaCO 3 ) может быть найден в природе в форме минерала витерита. Это главный источник солей бария.

Карбонат бария реагирует с различными кислотами с образованием растворимых солей бария. Например, он реагирует с соляной кислотой (HCl) с образованием хлорида бария:

BaCO 3 (т) + 2 HCl (водн.) → BaCl 2 (водн.) + CO 2 (г) + H 2 O (л)

Однако реакция с серной кислотой , плохо, потому что сульфат бария очень нерастворим.

Хлорид бария

Хлорид бария (BaCl 2 ) представляет собой высокотоксичную ионную водорастворимую соль бария. Придает пламени желто-зеленую окраску.

В водном растворе он может реагировать с сульфат-ионами (SO 4 2- ) с образованием густого белого осадка сульфата бария. Реакция следующая.

BaCl 2 (водный) + SO 4 2- (водный) → BaSO 4 (с) + 2Cl - (водный)

Гидроксид бария

Гидроксид бария, также известный как барита , является сильным коррозионным химическим основанием.Он имеет белый зернистый или порошкообразный вид. Его можно получить растворением оксида бария (BaO) в воде. Он кристаллизуется в виде октагидрата, который можно превратить в моногидрат путем нагревания на воздухе или полностью обезвожить при 100 ° C в вакууме. Моногидрат представляет собой обычную коммерческую форму.

Сульфат бария

Сульфат бария (или сульфат бария) представляет собой белое кристаллическое твердое вещество с формулой BaSO 4 . Он очень нерастворим в воде и других потенциальных растворителях.Как упоминалось выше, минеральный барит состоит в основном из сульфата бария.

Приложения

Барий и его соединения имеют ряд применений:

  • Металлический барий является «геттером» в вакуумных трубках для удаления последних следов кислорода.
  • В проволоке для свечей зажигания используется сплав бария с никелем.
  • Соединения бария, и особенно барит (сульфат бария), чрезвычайно важны для нефтяной промышленности. Барит используется как утяжелитель при бурении новых нефтяных скважин.Утяжелитель - это материал, который увеличивает массу нефти.
  • Сульфат бария также хорошо поглощает рентгеновские лучи и используется в лечебно-диагностической работе для получения рентгеновских изображений пищеварительной системы (с помощью «бариевой еды» и «бариевых клизм»). Хотя водорастворимые соединения бария часто очень токсичны, чрезвычайно низкая растворимость сульфата бария защищает пациента от поглощения вредных количеств бария.
  • Литопон, пигмент, содержащий сульфат бария и сульфид цинка, представляет собой стойкий белый цвет, который имеет хорошую укрывистость и не темнеет под воздействием сульфидов.
  • Сульфат бария используется в качестве наполнителя в пластмассах.
  • Карбонат бария используется для приготовления крысиного яда, а также при производстве стекла, фарфора, кирпича и цемента.
  • Оксид бария используется для покрытия катодов люминесцентных ламп и электронно-лучевых трубок, поскольку он способствует высвобождению электронов.
  • В качестве химической основы гидроксид бария используется для очистки разливов кислоты и уменьшения их вреда. Он также используется в лаборатории для титрования слабых кислот и для таких реакций, как гидролиз сложных эфиров и нитрилов.
  • Под названием baryta гидроксид бария используется в гомеопатических средствах.
  • В лаборатории раствор хлорида бария (в воде) используется для проверки наличия сульфат-ионов. Если сульфат присутствует, образуется белый осадок сульфата бария. По аналогичной реакции хлорид бария можно использовать для получения других нерастворимых солей, таких как оксалат бария (BaC 2 O 4 ).
  • В промышленности хлорид бария в основном используется для очистки рассола на установках по производству каустического хлора и при производстве солей для термообработки, пигментов и других солей бария.
  • Соли бария (особенно его нитрат, хлорид и хлорат) могут использоваться в фейерверках для получения зеленого цвета.
  • Загрязненный сульфид бария фосфоресцирует после воздействия света.
  • Пероксид бария может использоваться в качестве катализатора для запуска алюмотермической реакции при сварке рельсовых путей. Его также можно использовать в зеленых трассерах для пуль.

Меры предосторожности

Бариевая пыль при вдыхании может накапливаться в легких, вызывая состояние, называемое баритозом.Кроме того, соединения бария, растворимые в воде или кислоте, чрезвычайно ядовиты. В низких дозах барий действует как мышечный стимулятор, тогда как более высокие дозы влияют на нервную систему, вызывая сердечные нарушения, тремор, слабость, беспокойство, одышку и паралич. Это может быть результатом его способности блокировать ионные каналы калия, которые имеют решающее значение для правильного функционирования нервной системы.

Сульфат бария можно использовать в медицине только потому, что он не растворяется и полностью выводится из пищеварительного тракта.В отличие от других тяжелых металлов, барий не биоаккумулируется (накапливается в организме живых систем). [1]

Банкноты

Список литературы

  • Гринвуд, Н.Н. и А. Эрншоу. Химия элементов . Оксфорд, Великобритания: Pergamon Press, 1984.
  • .
  • Справочник по химии и физике , 71-е издание. Анн-Арбор, Мичиган: CRC Press, 1990.
  • Нечамкин Х. Химия элемента . Нью-Йорк: Макгроу-Хилл, 1968.

Внешние ссылки

Все ссылки получены 12 мая 2016 г.

Кредиты

Энциклопедия Нового Света Писатели и редакторы переписали и дополнили статью Википедия в соответствии со стандартами New World Encyclopedia . Эта статья соответствует условиям лицензии Creative Commons CC-by-sa 3.0 (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с указанием авторства. Кредит предоставляется в соответствии с условиями этой лицензии, которая может ссылаться как на участников New World Encyclopedia , так и на бескорыстных добровольцев Фонда Викимедиа.Чтобы процитировать эту статью, щелкните здесь, чтобы просмотреть список допустимых форматов цитирования. История более ранних публикаций википедистов доступна исследователям здесь:

История этой статьи с момента ее импорта в Энциклопедия Нового Света :

Примечание. Некоторые ограничения могут применяться к использованию отдельных изображений, на которые распространяется отдельная лицензия.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *