Что такое Барий, barium, характеристики, свойства

Барий — это химический элемент Ba элемент главной подгруппы второй группы, шестого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 56. Обозначается символом Ba (лат. Barium). Простое вещество барий — мягкий, ковкий щёлочноземельный металл серебристо-белого цвета. Обладает высокой химической активностью.

Барий класс химических элементов

Элемент Ba — относится к группе, классу хим элементов (элемент главной подгруппы второй группы, шестого периода, с атомным номером 56)

Элемент Ba свойство химического элемента Барий Barium

Основные характеристики и свойства элемента Ba…, его параметры.

формула химического элемента Барий Barium

Химическая формула Барийа:

Атомы Барий Barium химических элементов

Атомы Barium хим. элемента

Barium Барий ядро строение

Строение ядра химического элемента Barium — Ba,

История открытия Барий Barium

Открытие элемента Barium —

Барий был открыт в виде оксида BaO в 1774 году Карлом Шееле и Юханом Ганом. 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.

Происхождение названия

Своё название получил от др.-греч. βαρύς — «тяжёлый».

Нахождение в природе

Содержание бария в земной коре составляет 0,05 % по массе; в морской воде среднее содержание бария составляет 0,02 мг/л. Барий активен, он входит в подгруппу щелочноземельных металлов и в минералах связан достаточно прочно. Основные минералы: барит (BaSO 4 ) и витерит (BaCO 3 ).

Редкие минералы бария:

  • цельзиан
  • бариевый полевой шпат (алюмосиликат бария),
  • гиалофан (смешанный алюмосиликат бария и калия),
  • нитробарит (нитрат бария) и пр.

Типы месторождений

По минеральным ассоциациям баритовые руды делятся на мономинеральные и комплексные. Комплексные подразделяются на барито-сульфидные (содержат сульфиды свинца, цинка, иногда меди и железного колчедана, реже Sn, Ni, Au, Ag), барито-кальцитовые (содержат до 75 % кальцита), железо-баритовые (содержат магнетит, гематит, а в верхних зонах гетит и гидрогетит) и барито-флюоритовые (кроме барита и флюорита, обычно содержат кварц и кальцит, а в виде небольших примесей иногда присутствуют сульфиды цинка, свинца, меди и ртути).

С практической точки зрения наибольший интерес представляют гидротермальные жильные мономинеральные, барито-сульфидные и барито-флюоритовые месторождения. Промышленное значение имеют также некоторые метасоматические пластовые месторождения и элювиальные россыпи. Осадочные месторождения, представляющие собой типичные химические осадки водных бассейнов, встречаются редко и существенной роли не играют.

Как правило, баритовые руды содержат другие полезные компоненты (флюорит , галенит , сфалерит, медь, золото в промышленных концентрациях), поэтому они используются комплексно.

Изотопы

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

Получение

Основное сырьё для получения бария — баритовый концентрат (80—95 % BaSO 4 ), который, в свою очередь, получают флотацией барита . Сульфат бария в дальнейшем восстанавливают коксом или природным газом :

BaSO4+4C→BaS+4CO {\\displaystyle {\\mathsf {BaSO_{4}+4C\\rightarrow BaS+4CO}}}{\\mathsf {BaSO_{4}+4C\\rightarrow BaS+4CO}}
BaSO4+2CH4→BaS+2C+4H2O {\\displaystyle {\\mathsf {BaSO_{4}+2CH_{4}\\rightarrow BaS+2C+4H_{2}O}}}{\\mathsf {BaSO_{4}+2CH_{4}\\rightarrow BaS+2C+4H_{2}O}}

Далее сульфид при нагревании гидролизуют до гидроксида бария Ba(OH) 2 или под действием CO 2 превращают в нерастворимый карбонат бария BaCO 3 , который затем переводят в оксид бария BaO (прокаливание при 800 °C для Ba(OH) 2 и свыше 1000 °C для BaCO 3 ):

{\\mathsf {BaS+2H_{2}O\\rightarrow 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}}}

Получают металлический барий электролизом безводного расплава хлорида бария:

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

Физические свойства

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

Твёрдость по шкале Мооса 1,25.

Хранят металлический барий в керосине или под слоем парафина .

Химические свойства

Барий — щёлочноземельный металл . На воздухе барий быстро окисляется, образуя смесь оксида бария BaO и нитрида бария Ba 3 N2 , а при незначительном нагревании воспламеняется. Энергично реагирует с водой, образуя гидроксид бария Ba(ОН) 2 :

Ba+2H2O→Ba(OH)2+H2↑ {\\displaystyle {\\mathsf {Ba+2H_{2}O\\rightarrow Ba(OH)_{2}+H_{2}\\uparrow }}}{\\mathsf {Ba+2H_{2}O\\rightarrow Ba(OH)_{2}+H_{2}\\uparrow }}

Активно взаимодействует с разбавленными кислотами. Многие соли бария нерастворимы или малорастворимы в воде: сульфат бария BaSO 4 , сульфит бария BaSO 3 , карбонат бария BaCO 3 , фосфат бария Ba 3 (PO 4 )2 . Сульфид бария BaS, в отличие от сульфида кальция CaS, хорошо растворим в воде. Растворимые соли бария позволяют определить наличие в растворе серной кислоты и её растворимых солей по выпадению белого осадка сульфата бария, нерастворимого в воде и кислотах.

Легко вступает в реакцию с галогенами, образуя галогениды .

При нагревании с водородом образует гидрид бария BaH 2 , который, в свою очередь, с гидридом лития LiH даёт комплекс Li[BaH 3 ].

Реагирует при нагревании с аммиаком :

6Ba+2NH3→3BaH2+Ba3N2 {\\displaystyle {\\mathsf {6Ba+2NH_{3}\\rightarrow 3BaH_{2}+Ba_{3}N_{2}}}}{\\mathsf {6Ba+2NH_{3}\\rightarrow 3BaH_{2}+Ba_{3}N_{2}}}

Нитрид бария Ba 3 N2 при нагревании взаимодействует с CO , образуя цианид :

Ba3N2+2CO→Ba(CN)2+2BaO {\\displaystyle {\\mathsf {Ba_{3}N_{2}+2CO\\rightarrow Ba(CN)_{2}+2BaO}}}{\\mathsf {Ba_{3}N_{2}+2CO\\rightarrow Ba(CN)_{2}+2BaO}}

С жидким аммиаком даёт тёмно-синий раствор, из которого можно выделить аммиакат [Ba(NH 3 )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+H2 {\\displaystyle {\\mathsf {[Ba(NH_{3})_{6}]\\rightarrow Ba(NH_{2})_{2}+4NH_{3}+H_{2}}}}{\\mathsf {[Ba(NH_{3})_{6}]\\rightarrow Ba(NH_{2})_{2}+4NH_{3}+H_{2}}}

Карбид бария BaC 2 может быть получен при нагревании в дуговой печи BaO с углём.

С фосфором образует фосфид Ba 3 P2 .

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 BaSO 4 , 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.

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

Количественно барий определяют гравиметрическим методом в виде BaSO 4 или BaCrO 4 .

Применение Бария

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.

Биологическая роль и токсичность

Биологическая роль бария изучена недостаточно. В число жизненно важных микроэлементов он не входит.

Все растворимые в воде соединения бария высокотоксичны. Вследствие хорошей растворимости в воде из солей бария опасен хлорид, а также нитрат, нитрит, фторид, иодид, бромид, сульфид, хлорат и перхлорат. Хорошо растворимые в воде соли бария быстро резорбируются в кишечнике. Смерть может наступить уже через несколько часов от паралича сердца.

Симптомы острого отравления солями бария: слюнотечение, жжение во рту и пищеводе. Боли в желудке, колики, тошнота, рвота, понос, повышенное кровяное давление, твёрдый неправильный пульс, судороги, позже возможны и параличи, синюшность лица и конечностей (конечности холодные), обильный холодный пот, мышечная слабость, в особенности конечностей, доходящая до того, что отравленный не может кивнуть головой. Расстройство походки, а также речи вследствие паралича мышц глотки и языка. Одышка, головокружение, шум в ушах, расстройство зрения.

В случае тяжёлого отравления смерть наступает внезапно или в течение одних суток. Тяжёлые отравления наступают при приёме внутрь 0,2—0,5 г солей бария, смертельная доза 0,8—0,9 г.

Оказании первой помощи

Для оказании первой помощи необходимо промыть желудок 1 % раствором сульфата натрия или магния.

Клизмы из 10 % растворов тех же солей. Приём внутрь раствора тех же солей (20,0 частей соли на 150,0 частей воды) по столовой ложке каждые 5 мин. Рвотные средства для удаления из желудка образовавшегося нерастворимого сульфата бария. Внутривенно 10—20 мл 3 % раствора сульфата натрия. Подкожно — камфора, кофеин, лобелин — по показаниям. Тепло на ноги. Внутрь слизистые супы и молоко.

Барий Barium происхождение названия

Откуда произошло название Barium …

Распространённость Барий Barium

Как любой хим. элемент имеет свою распространенность в природе, Ba …

Получение Барий Barium

Barium — получение элемента

Физические свойства Барий Barium

Основные свойства Barium

Изотопы Barium Барий

Наличие и определение изотопов Barium

Ba свойства изотопов Барий Barium

Химические свойства Барий Barium

Определение химических свойств Barium

Меры предосторожности Барий Barium

Внимание! Внимательно ознакомьтесь с мерами безопасности при работе с Barium

Стоимость Барий Barium

Рыночная стоимость Ba, цена Барий Barium Цены на металлический барий в слитках чистотой 99,9 % колеблются около 30 долларов за 1 кг.

Примечания

Список примечаний и ссылок на различные материалы про хим. элемент Ba