Barium

Isotop	Udbredelse _	Halvt liv	Decay kanal	Forfaldsprodukt
130 Ba	0,11 %	(0,5–2,7)⋅10 21 år	Dobbelt EZ	130 xe
132 Ba	0,10 %	stabil	-	-
133 Ba	synth.	10,51 år	EZ	133Cs _
134 Ba	2,42 %	stabil	-	-
135 Ba	6,59 %	stabil	-	-
136 Ba	7,85 %	stabil	-	-
137 Ba	11,23 %	stabil	-	-
138 Ba	71,70 %	stabil	-	-

56	Barium
Ba137,327
6s 2

Barium ( kemisk symbol - Ba , fra lat. Barium ) er et kemisk element af den 2. gruppe (ifølge den forældede klassifikation - den vigtigste undergruppe af den anden gruppe, IIA), den sjette periode af det periodiske system af kemiske elementer af D. I. Mendeleev , med atomnummer 56.

Det simple stof barium er et blødt, duktilt, formbart, sølv- hvidt jordalkalimetal . Har høj kemisk aktivitet.

Historie

Barium blev opdaget i form af oxid BaO i 1774 af Carl Scheele og Johan Gan [3] . I 1808 fremstillede den engelske kemiker Humphrey Davy et bariumamalgam ved elektrolyse af vådt bariumhydroxid med en kviksølvkatode ; efter at have fordampet kviksølvet ved opvarmning, isolerede han bariummetal.

Navnets oprindelse

Den har fået sit navn fra andre græske. βαρύς - "tung".

Fysiske egenskaber

Den komplette elektroniske konfiguration af et bariumatom er: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2

Barium er et sølvhvidt formbart metal . Den knækker ved et kraftigt slag. Der er to allotropiske modifikationer af barium: α-Ba med et kubisk kropscentreret gitter er stabilt op til 375 °C ( a = 0,501 nm), β-Ba er stabilt over .

Mohs hårdhed 1,25 [4] .

Kemiske egenskaber

Barium er et jordalkalimetal . Barium oxiderer hurtigt i luft og danner en blanding af bariumoxid (BaO) og bariumnitrid (Ba 3 N 2 ), og antændes ved let opvarmning. Reagerer kraftigt med vand og danner bariumhydroxid (Ba (OH) 2 ):

{\mathsf {Ba+2H_{2}O\højrepil Ba(OH)_{2}+H_{2}\uparrow ))

Interagerer aktivt med fortyndede syrer. Mange bariumsalte er uopløselige eller svagt opløselige i vand: bariumsulfat (BaSO 4 ), bariumsulfit ( BaSO 3 ) , bariumcarbonat (BaCO 3 ), bariumphosphat (Ba 3 (PO 4 ) 2 ). Bariumsulfid (BaS) er i modsætning til calciumsulfid (CaS) meget opløseligt i vand. Opløselige bariumsalte gør det muligt at bestemme tilstedeværelsen af svovlsyre og dens opløselige salte i en opløsning ved udfældning af et hvidt bundfald af bariumsulfat , uopløseligt i vand og syrer [5] .

Reagerer let med halogener og danner halogenider .

Når det opvarmes med brint , danner det bariumhydrid (BaH 2 ), som igen med lithiumhydrid LiH giver komplekset Li[BaH 3 ].

{\displaystyle {\mathsf {Ba+H_{2}\rightarrow BaH_{2))))

{\mathsf {BaH_{2}+LiH\rightarrow Li[BaH_{3}]}}

Reagerer ved opvarmning med ammoniak :

{\mathsf {6Ba+2NH_{3}\rightarrow 3BaH_{2}+Ba_{3}N_{2}}}

Bariumnitrid Ba 3 N 2 reagerer med CO ved opvarmning og danner cyanid :

{\mathsf {Ba_{3}N_{2}+2CO\rightarrow Ba(CN)_{2}+2BaO))

Med flydende ammoniak giver det en mørkeblå opløsning, hvorfra ammoniak [Ba(NH 3 ) 6 ] kan isoleres, som har en gylden glans og let nedbrydes ved eliminering af NH 3 . I nærvær af en platinkatalysator nedbrydes ammoniak til dannelse af bariumamid :

{\mathsf {[Ba(NH_{3})_{6}]\højrepil Ba(NH_{2})_{2}+4NH_{3}+H_{2))}

Bariumcarbid (BaC 2 ) kan opnås ved at opvarme BaO med kul i en lysbueovn .

{\mathsf {BaO+3C\rightarrow BaC_{2}+CO\uparrow }}

Danner phosphid med phosphor (Ba 3 P 2 ):

{\displaystyle {\mathsf {3Ba+2P\rightarrow Ba_{3}P_{2))))

Barium reducerer oxider , halogenider og sulfider af mange metaller til det tilsvarende metal.

Henter

Det vigtigste råmateriale til opnåelse af barium er barytkoncentrat (80-95% BaSO 4 ), som igen opnås ved barytflotation . Bariumsulfat reduceres yderligere med koks eller naturgas :

{\mathsf {BaSO_{4}+4C\rightarrow BaS+4CO\uparrow }}

{\mathsf {BaSO_{4}+2CH_{4}\rightarrow BaS+2C+4H_{2}O))

Yderligere hydrolyseres sulfidet, når det opvarmes, til bariumhydroxid (Ba (OH) 2 ) eller under påvirkning af CO 2 omdannes det til uopløseligt bariumcarbonat (BaCO 3 ), som derefter overføres til bariumoxid (BaO) (kalcinering). ved 800 °C for Ba (OH) 2 og over 1000 °C for BaCO 3 ):

{\mathsf {BaS+2H_{2}O\højrepil Ba(OH)_{2}+H_{2}S\uparrow ))

{\mathsf {BaS+H_{2}O+CO_{2}\rightarrow BaCO_{3}+H_{2}S\uparrow }}

{\mathsf {BaCO_{3}\rightarrow BaO+CO_{2}\uparrow }}

Bariummetal opnås ved elektrolyse af en vandfri smelte af bariumchlorid :

{\mathsf {BaCl_{2}\rightarrow Ba+Cl_{2}\uparrow }}

Kvalitativ og kvantitativ analyse

Kvalitativt påvises barium i opløsninger ved udfældning af bariumsulfat (BaSO 4 ), som adskiller sig fra de tilsvarende calciumsulfater og strontiumsulfater ved dets ekstremt lave opløselighed i uorganiske syrer.

Natriumrhodizonat adskiller et karakteristisk rødbrunt bundfald fra neutrale bariumsalte. Reaktionen er meget følsom, specifik, hvilket gør det muligt at bestemme 1 del bariumioner pr. 210.000 massedele af opløsningen [6] .

Bariumforbindelser farver flammen gulgrøn (bølgelængde 455 og 493 nm).

Barium kvantificeres gravimetrisk som BaSO 4 eller BaCrO 4 .

Ansøgning

Vakuum elektroniske enheder

Bariummetal, ofte i en legering med aluminium , bruges som en getter ( getter ) i højvakuum elektroniske enheder, da det aktivt reagerer med mange gasser.

Bariumoxid , som en del af en fast opløsning af oxider af andre jordalkalimetaller - calcium og strontium (CaO, SrO), bruges som et aktivt lag af indirekte opvarmede katoder .

Anti - korrosionsmateriale

Barium tilsættes sammen med zirconium til flydende metalkølemidler (legeringer af natrium, kalium, rubidium, lithium, cæsium) for at reducere sidstnævntes aggressivitet over for rørledninger og i metallurgi.

Ferroelektrisk og piezoelektrisk

Bariumtitanat bruges som dielektrikum ved fremstilling af keramiske kondensatorer og som materiale til piezoelektriske mikrofoner og piezokeramiske emittere .

Optik

Bariumfluorid bruges i form af enkeltkrystaller i optik (linser, prismer).

Pyroteknik

Bariumperoxid bruges til pyroteknik og som oxidationsmiddel. Bariumnitrat og bariumchlorat bruges i pyroteknik til at farve flammer (grøn brand).

Atomisk brintenergi

Bariumchromat bruges til fremstilling af brint og oxygen ved den termokemiske metode (Oak Ridge cycle, USA).

Høj temperatur superledningsevne

Bariumperoxid anvendes sammen med oxider af kobber og sjældne jordarters metaller samt bariumkuprat [7] til syntese af superledende keramik, der opererer ved flydende nitrogentemperaturer og derover.

Atomenergi

Bariumoxid bruges til at smelte en speciel type glas, der bruges til at belægge uranstænger. En af de udbredte typer af sådanne glas har følgende sammensætning: phosphoroxid - 61%, BaO - 32%, aluminiumoxid - 1,5%, natriumoxid - 5,5%. I glasfremstilling til den nukleare industri anvendes også bariumphosphat .

Kemiske strømkilder

Bariumfluorid bruges i faststof-fluorbatterier som en komponent i fluorelektrolytten.

Bariumoxid bruges i kraftige kobberoxidbatterier som en del af den aktive masse (bariumoxid-kobberoxid).

Bariumsulfat bruges som en negativ elektrode aktiv masseudvider i produktionen af bly-syre batterier.

Anvendelse i medicin

Bariumsulfat , uopløseligt og ugiftigt, bruges som et røntgenfast middel ved medicinsk undersøgelse af mave-tarmkanalen.

At være i naturen

Indholdet af barium i jordskorpen er 0,05 vægtprocent; i havvand er det gennemsnitlige bariumindhold 0,02 mg/l. Barium er aktivt, det tilhører undergruppen af jordalkalimetaller og er ret stærkt bundet i mineraler. De vigtigste mineraler er baryt ( BaSO 4 ) og witherit ( BaCO 3 ).

Sjældne bariummineraler: Celsian- eller bariumfeldspat ( bariumaluminosilikat ) , hyalophan (blandet barium- og kaliumaluminosilikat ), nitrobarit ( bariumnitrat ) osv.

Indbetalingstyper

Ved mineralforeninger opdeles barytmalme i monomineral og kompleks. Komplekse er underopdelt i baryt-sulfid (indeholder sulfider af bly , zink , nogle gange kobber og jernkis , sjældnere Sn , Ni , Au , Ag ), baryt-calcit (indeholder op til 75% calcit ), jern-barit (indeholder magnetit ) , hæmatit og i de øvre zoner goethite og hydrogoethite) og barit-fluorit (bortset fra baryt og fluorit indeholder de normalt kvarts og calcit , og zink , bly , kobber og kviksølvsulfider er nogle gange til stede som små urenheder ).

Fra et praktisk synspunkt er hydrotermiske vene monomineral, barit-sulfid og barit-fluorit aflejringer af største interesse. Nogle metasomatiske pladeaflejringer og eluviale placere er også af industriel betydning. Sedimentære aflejringer, som er typiske kemiske sedimenter i vandbassiner, er sjældne og spiller ikke en væsentlig rolle.

Som regel indeholder barytmalme andre nyttige komponenter ( fluorit , galena , sphalerit , kobber , guld i industrielle koncentrationer), så de bruges i kombination.

Isotoper

Bariumisotoper er kendt med massetal fra 114 til 153 og 10 nukleare isomerer . Naturligt barium består af en blanding af seks stabile isotoper ( 132 Ba, 134 Ba, 135 Ba, 136 Ba, 137 Ba, 138 Ba) og en isotop med en enorm halveringstid , meget længere end universets alder ( 130 Ba ) ).

Biologisk rolle

Barium er et giftigt sporstof . I den menneskelige krop har bariumioner en udtalt effekt på glatte muskler .

Den menneskelige krops daglige behov for barium er ikke klart fastslået; det gennemsnitlige daglige indtag af barium i kroppen er i intervallet 0,3-1 milligram [8] .

Indholdet af barium i menneskekroppen er 20-22 mg.

I mikromængder findes barium i alle organer og væv, men den højeste koncentration af dette sporstof forekommer i hjernen , milten , musklerne og også i øjets linse (barium findes i alle områder af øjet ). Omkring 90 % af det samlede sporstof er koncentreret i knogler og tænder.

Toksicitet

Barium og nogle af dets forbindelser kan være giftige, hvis den maksimale koncentrationsgrænse overskrides i mad og vand. Den maksimalt tilladte koncentration af barium i drikkevand er 0,7 mg/dm³, og i overensstemmelse med russiske hygiejniske standarder er den normaliseret i henhold til det sundheds-toksikologiske begrænsende tegn på skadelighed; fareklasse - 2 (meget farlige stoffer) [9] .

Kontakt af metallisk barium med hud og slimhinder fører til kemiske forbrændinger [10] . På grund af den gode opløselighed i vand fra bariumsalte er klorid det farligste [11] , samt nitrit , hypochlorit , iodid , bromid , sulfid , chlorat , bromat og permanganat . Bariumoxid , bariumperoxid , bariumsuperoxid og barytæts kan også forårsage kemiske forbrændinger i kontakt med huden i store mængder .

Velopløselige bariumsalte i vand resorberes hurtigt i tarmen. Døden kan forekomme inden for et par timer efter hjertesvigt.

Symptomer på forgiftning med opløselige bariumsalte

Symptomer på akut forgiftning med opløselige bariumsalte: savlen, svie i munden og spiserøret. Smerter i maven, kolik, kvalme, opkastning, diarré, forhøjet blodtryk, hård uregelmæssig puls, kramper, senere lammelse er mulig, cyanose i ansigt og ekstremiteter (kolde ekstremiteter), kraftig koldsved, muskelsvaghed, især i ekstremiteterne , når den forgiftede person ikke kan bevæge hovedet. Gangforstyrrelse, samt tale på grund af lammelse af musklerne i svælget og tungen. Åndenød, svimmelhed, tinnitus, sløret syn.

I tilfælde af alvorlig forgiftning sker døden pludseligt eller inden for en dag. Alvorlig forgiftning opstår, når 0,2-0,5 g opløselige bariumsalte indtages, den dødelige dosis er 0,8-0,9 g.

Hjælp til forgiftning

Til førstehjælp er det nødvendigt at vaske maven med en 1% opløsning af natrium- eller magnesiumsulfat . Klyster fra 10% opløsninger af de samme salte. Indtagelse af en opløsning af de samme salte (20,0 dele salt pr. 150,0 dele vand) i en spiseskefuld hvert 5. minut. Emetics til at fjerne det resulterende uopløselige bariumsulfat fra maven . Intravenøst 10-20 ml 3% natriumsulfatopløsning . Subkutant - kamfer , koffein , lobelin - ifølge indikationer. Varme fødder. Inde slimsupper og mælk.

Opbevaring

Bariummetal opbevares i petroleum eller under et lag paraffin ( på grund af dets kemiske reaktivitet) [12] .

Priser

Priserne for metalbarium i barrer med en renhed på 99,9 % svinger omkring $30 pr. 1 kg.

Se også

sporstoffer

Noter

↑ Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg , Glenda O'Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang-Kun Zhu. Grundstoffernes atomvægte 2011 (IUPAC Technical Report ) // Pure and Applied Chemistry . - 2013. - Bd. 85 , nr. 5 . - S. 1047-1078 . - doi : 10.1351/PAC-REP-13-03-02 .
↑ Redaktionel: Knunyants I. L. (chefredaktør). Chemical Encyclopedia: i 5 bind - Moskva: Soviet Encyclopedia, 1988. - T. 1. - S. 241. - 623 s. — 100.000 eksemplarer.
↑ Barium Arkiveret 11. august 2011 på Wayback Machine . // Populært bibliotek af kemiske grundstoffer. - M .: Forlaget "Nauka", 1977.
↑ Cookery A.S. Hårdhed af mineraler. - Videnskabsakademiet i den ukrainske SSR, 1963. - S. 197-208. — 304 s.
↑ Khodakov Yu . _ _ - 18. udg. - M . : Uddannelse , 1987. - S. 212 . - 240 sek. — 1.630.000 eksemplarer.
↑ N. S. Frumina, N. N. Goryunova, S. N. Eremenko. Bariums analytiske kemi . — M .: Nauka , 1977. (Russisk)
↑ Hulberiget bariumkuprat viser sig at være en højtemperatursuperleder . Hentet 26. maj 2019. Arkiveret fra originalen 26. maj 2019. (ubestemt)
↑ navn= https://www.pharmacognosy.com.ua_Barium : tryllekunstner for glatte muskler
↑ name= https://books.Google.ru_Metoder til koncentration og adskillelse af sporstoffer
↑ navn = https://safework.ru_Barium
↑ navn= https ://safework.ru_Bariumchlorid
↑ navn=www.safework.ru_Barium

Litteratur

Barium // Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron : i 86 bind (82 bind og 4 yderligere). - Sankt Petersborg. , 1890-1907.

Links

Ordbøger og encyklopædier

I bibliografiske kataloger
BNE : XX540454 BNF : 12203013v GND : 4140300-9 J9U : 987007283148305171 LCCN : sh85011853 LNB : 000302070 NDL : 00560541 NKC : ph163873

Periodisk system af kemiske elementer af D. I. Mendeleev

Han

Som

jeg

Om eftermiddagen

D y

Vedr

På

jfr

ingen

alkalimetaller	jordalkalimetaller	Lanthanider	Aktinider	overgangsmetaller
letmetaller _	Halvmetaller	ikke-metaller	Halogener	ædelgasser

Elektrokemisk aktivitet serie af metaller
Eu , Sm , Li , Cs , Rb , K , Ra , Ba , Sr , Ca , Na , Ac , La , Ce , Pr , Nd , Pm , Gd , Tb , Mg , Y , Dy , Am , Ho , Er , Tm , Lu , Sc , Pu , Th , Np , U , Hf , Be , Al , Ti , Zr , Yb , Mn , V , Nb , Pa , Cr , Zn , Ga , Fe , Cd , In , Tl , Co , Ni , Te , Mo , Sn , Pb , H2 , W , Sb , Bi , Ge , Re , Cu , Tc , Te , Rh , Po , Hg , Ag , Pd , Os , Ir , Pt , Au _