56. elements: bārijs

1. Elementu ievadsBārijs,
Sārmzemju metāls ar ķīmisko simbolu Ba atrodas periodiskās tabulas sestā perioda IIA grupā. Tas ir mīksts, sudrabaini balts spīdums sārmzemju metāls un visaktīvākais elements sārmzemju metālu vidū. Elementa nosaukums cēlies no grieķu vārda beta alfa ρύς (bariss), kas nozīmē “smags”.

2. Īsa vēstures atklāšana
Sārmzemju metālu sulfīdiem piemīt fosforescence, kas nozīmē, ka pēc gaismas iedarbības tie kādu laiku turpina izstarot gaismu tumsā. Bārija savienojumi sāka piesaistīt cilvēku uzmanību tieši šīs īpašības dēļ. 1602. gadā kurpnieks Kasio Lauro Boloņas pilsētā, Itālijā, apdedzināja barītu, kas saturēja bārija sulfātu, kopā ar viegli uzliesmojošām vielām un atklāja, ka tas var izstarot gaismu tumsā, kas izraisīja tā laika zinātnieku interesi. Vēlāk šāda veida akmeni sauca par polonītu, un tas izraisīja Eiropas ķīmiķu interesi par analītiskajiem pētījumiem. 1774. gadā zviedru ķīmiķis K. V. Šīle atklāja, ka bārija oksīds ir relatīvi smaga jauna augsne, ko viņš nosauca par “Baryta” (smaga augsne). 1774. gadā Šelers uzskatīja, ka šis akmens ir jaunas augsnes (oksīda) un sērskābes kombinācija. 1776. gadā viņš karsēja nitrātu šajā jaunajā augsnē, lai iegūtu tīru augsni (oksīdu). 1808. gadā britu ķīmiķis H. Deivijs izmantoja dzīvsudrabu kā katodu un platīnu kā anodu, lai elektrolizētu barītu (BaSO4) un iegūtu bārija amalgamu. Pēc destilācijas, lai atdalītu dzīvsudrabu, tika iegūts zemas tīrības pakāpes metāls, kas nosaukts pēc grieķu vārda barys (smags). Elementa simbols ir Ba, ko sauc parbārijs.

3. Fizikālās īpašības
Bārijsir sudrabaini balts metāls ar kušanas temperatūru 725 °C, viršanas temperatūru 1846 °C, blīvumu 3,51 g/cm3 un plastiskumu. Galvenās bārija rūdas ir barīts un arsenopirīts.

4.Bārijsir ķīmisks elements ar ķīmiskām īpašībām.
Ķīmiskais simbols Ba, atomskaitlis 56, pieder periodiskajai sistēmai IIA un ir sārmzemju metālu pārstāvis. Bārijam ir liela ķīmiskā aktivitāte, un tas ir visaktīvākais no sārmzemju metāliem. No potenciāla un jonizācijas enerģijas var redzēt, ka bārijam ir spēcīga reducējamība. Faktiski, ņemot vērā tikai pirmā elektrona zudumu, bārijam ir visspēcīgākā reducējamība ūdenī. Tomēr bārijam ir relatīvi grūti zaudēt otro elektronu. Tāpēc, ņemot vērā visus faktorus, bārija reducējamība ievērojami samazināsies. Neskatoties uz to, tas ir arī viens no reaģētspējīgākajiem metāliem skābos šķīdumos, otrais aiz litija, cēzija, rubīdija un kālija.

5. Galvenie savienojumi
1). Bārija oksīds gaisā lēni oksidējas, veidojot bārija oksīdu, kas ir bezkrāsains kubisks kristāls. Šķīst skābē, nešķīst acetonā un amonjaka ūdenī. Reaģē ar ūdeni, veidojot bārija hidroksīdu, kas ir toksisks. Degot, tas izdala zaļu liesmu un ģenerē bārija peroksīdu.
2). Bārija peroksīds reaģē ar sērskābi, veidojot ūdeņraža peroksīdu. Šī reakcija ir balstīta uz ūdeņraža peroksīda sagatavošanas principu laboratorijā.
3). Bārija hidroksīds reaģē ar ūdeni, veidojot bārija hidroksīdu un ūdeņraža gāzi. Bārija hidroksīda zemās šķīdības un augstās sublimācijas enerģijas dēļ reakcija nav tik intensīva kā sārmu metāliem, un iegūtais bārija hidroksīds aizsedz skatu. Šķīdumā ievada nelielu daudzumu oglekļa dioksīda, veidojot bārija karbonāta nogulsnes, un vēl vairāk ievada oglekļa dioksīda pārpalikumu, lai izšķīdinātu bārija karbonāta nogulsnes un radītu šķīstošu bārija bikarbonātu.
4). Aminobārijs var izšķīst šķidrā amonjakā, radot zilu šķīdumu ar paramagnētismu un vadītspēju, kas būtībā veido amonjaka elektronus. Pēc ilgstošas ​​uzglabāšanas amonjakā esošais ūdeņradis amonjaka elektronu ietekmē tiks reducēts līdz ūdeņraža gāzei, un kopējā reakcija ir bārija reakcija ar šķidru amonjaku, radot aminobāriju un ūdeņraža gāzi.
5). Bārija sulfīts ir balts kristāls vai pulveris, toksisks, nedaudz šķīst ūdenī un gaisā pakāpeniski oksidējas par bārija sulfātu. Izšķīdinot neoksidējošās stiprās skābēs, piemēram, sālsskābē, rodas sēra dioksīda gāze ar asu smaku. Saskaroties ar oksidējošām skābēm, piemēram, atšķaidītu slāpekļskābi, to var pārvērst par bārija sulfātu.
6). Bārija sulfātam ir stabilas ķīmiskās īpašības, un ūdenī izšķīdinātā bārija sulfāta daļa ir pilnībā jonizēta, padarot to par spēcīgu elektrolītu. Bārija sulfāts nešķīst atšķaidītā slāpekļskābē. To galvenokārt izmanto kā kuņģa-zarnu trakta kontrastvielu.
Bārija karbonāts ir toksisks un gandrīz nešķīst aukstā ūdenī. Vāji šķīst ūdenī, kas satur oglekļa dioksīdu, un šķīst atšķaidītā sālsskābē. Tas reaģē ar nātrija sulfātu, veidojot nešķīstošākas baltas bārija sulfāta nogulsnes – konversijas tendence starp nogulsnēm ūdens šķīdumā: to ir viegli pārvērst nešķīstošākā virzienā.

6. Lietojumprogrammas lauki
1. To izmanto rūpnieciskiem mērķiem bārija sāļu, sakausējumu, uguņošanas ierīču, kodolreaktoru u. c. ražošanā. Tas ir arī lielisks deoksidants vara rafinēšanai. Plaši izmanto sakausējumos, tostarp svina, kalcija, magnija, nātrija, litija, alumīnija un niķeļa sakausējumos. Bārija metālu var izmantot kā degazācijas līdzekli, lai no vakuuma lampām un katodstaru lampām noņemtu gāzu pēdas, kā arī kā degazācijas līdzekli metālu rafinēšanai. Bārija nitrātu, kas sajaukts ar kālija hlorātu, magnija pulveri un kolofoniju, var izmantot signālraķešu un uguņošanas ierīču ražošanā. Šķīstošos bārija savienojumus parasti izmanto kā insekticīdus, piemēram, bārija hlorīdu, lai kontrolētu dažādus augu kaitēkļus. To var izmantot arī sālsūdens un katlu ūdens rafinēšanai elektrolītiskās kaustiskās sodas ražošanai. Izmanto arī pigmentu pagatavošanai. Tekstilrūpniecībā un ādas rūpniecībā to izmanto kā kodinātāju un mākslīgā zīda matēšanas līdzekli.
2. Bārija sulfāts medicīniskai lietošanai ir palīglīdzeklis rentgena izmeklējumiem. Bez smaržas un garšas balts pulveris, viela, kas rentgena izmeklējumu laikā var nodrošināt pozitīvu kontrastu organismā. Medicīniskais bārija sulfāts netiek absorbēts kuņģa-zarnu traktā un neizraisa alerģiskas reakcijas. Tas nesatur šķīstošus bārija savienojumus, piemēram, bārija hlorīdu, bārija sulfīdu un bārija karbonātu. Galvenokārt izmanto kuņģa-zarnu trakta attēlveidošanai, reizēm izmanto citiem izmeklēšanas mērķiem.

7. Sagatavošanas metode
Rūpnieciskā ražošanametāliskais bārijsir sadalīts divos posmos: bārija oksīda ražošanā un metāla termiskajā reducēšanā (alumīnija termiskajā reducēšanā). 1000–1200 ℃ temperatūrāmetāliskais bārijsvar iegūt, reducējot bārija oksīdu ar metālisku alumīniju un pēc tam attīrot vakuumdestilācijā. Alumīnija termiskās reducēšanas metode metāliska bārija iegūšanai: dažādu sastāvdaļu attiecību dēļ bārija oksīda alumīnija reducēšanai var būt divas reakcijas. Reakcijas vienādojums ir šāds: abas reakcijas var radīt tikai nelielu bārija daudzumu 1000–1200 ℃ temperatūrā. Tāpēc, lai reakcija turpinātu virzīties pa labi, bārija tvaiku nepārtrauktai pārvietošanai no reakcijas zonas uz auksto kondensācijas zonu jāizmanto vakuumsūknis. Atlikums pēc reakcijas ir toksisks un pirms utilizācijas jāapstrādā.