Barium

Isotop	Prevalens _	Halva livet	Decay kanal	Förfallande produkt
130 Ba	0,11 %	(0,5–2,7)⋅10 21 år	Dubbel 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 , från lat. Barium ) är ett kemiskt element av den 2: a gruppen (enligt den föråldrade klassificeringen - huvudundergruppen i den andra gruppen, IIA), den sjätte perioden av det periodiska systemet av kemiska element av D. I. Mendelejev , med atomnummer 56.

Det enkla ämnet barium är en mjuk, seg, formbar , silvervit jordalkalimetall . Har hög kemisk aktivitet.

Historik

Barium upptäcktes i form av oxid BaO 1774 av Carl Scheele och Johan Gan [3] . År 1808 producerade den engelske kemisten Humphrey Davy ett bariumamalgam genom elektrolys av våt bariumhydroxid med en kvicksilverkatod ; efter att ha avdunstat kvicksilvret vid upphettning, isolerade han bariummetall.

Namnets ursprung

Den har fått sitt namn från andra grekiska. βαρύς - "tung".

Fysiska egenskaper

Den fullständiga elektroniska konfigurationen av en bariumatom är: 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 är en silvervit formbar metall . Den går sönder vid ett kraftigt slag. Det finns två allotropa modifieringar av barium: α-Ba med ett kubiskt kroppscentrerat gitter är stabilt upp till 375 °C ( a = 0,501 nm), β-Ba är stabilt över .

Mohs hårdhet 1,25 [4] .

Kemiska egenskaper

Barium är en alkalisk jordartsmetall . Barium oxiderar snabbt i luft och bildar en blandning av bariumoxid (BaO) och bariumnitrid (Ba 3 N 2 ), och antänds vid lätt upphettning. Reagerar kraftigt med vatten och bildar bariumhydroxid (Ba (OH) 2 ):

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

Interagerar aktivt med utspädda syror. Många bariumsalter är olösliga eller svagt lösliga i vatten: bariumsulfat (BaSO 4 ), bariumsulfit (BaSO 3 ), bariumkarbonat (BaCO 3 ), bariumfosfat (Ba 3 (PO 4 ) 2 ). Bariumsulfid (BaS), till skillnad från kalciumsulfid (CaS), är mycket lösligt i vatten. Lösliga bariumsalter gör det möjligt att bestämma närvaron av svavelsyra och dess lösliga salter i en lösning genom utfällning av en vit fällning av bariumsulfat , olöslig i vatten och syror [5] .

Reagerar lätt med halogener för att bilda halogenider .

Vid upphettning med väte bildar den bariumhydrid (BaH 2 ), som i sin tur med litiumhydrid LiH ger komplexet Li[BaH 3 ].

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

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

Reagerar vid upphettning med ammoniak :

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

Bariumnitrid Ba 3 N 2 reagerar med CO vid upphettning och bildar cyanid :

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

Med flytande ammoniak ger det en mörkblå lösning, från vilken ammoniak [Ba(NH 3 ) 6 ] kan isoleras, som har en gyllene glans och lätt sönderdelas med eliminering av NH 3 . I närvaro av en platinakatalysator sönderdelas ammoniak och bildar bariumamid :

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

Bariumkarbid (BaC 2 ) kan erhållas genom att värma BaO med kol i en ljusbågsugn .

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

Bildar fosfid med fosfor (Ba 3 P 2 ):

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

Barium reducerar oxider , halogenider och sulfider av många metaller till motsvarande metall.

Får

Det huvudsakliga råmaterialet för att få barium är barytkoncentrat (80-95% BaSO 4 ), som i sin tur erhålls genom barytflotation . Bariumsulfat reduceras ytterligare med koks eller naturgas :

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

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

Vidare hydrolyseras sulfiden vid upphettning till bariumhydroxid (Ba (OH) 2 ) eller under inverkan av CO 2 omvandlas den till olösligt bariumkarbonat (BaCO 3 ), som sedan överförs till bariumoxid (BaO) (kalcinering) vid 800 °C för Ba (OH) 2 och över 1000 °C för BaCO3 ) :

{\mathsf {BaS+2H_{2}O\högerpil 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 }}

Bariummetall erhålls genom elektrolys av en vattenfri smälta av bariumklorid :

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

Kvalitativ och kvantitativ analys

Kvalitativt detekteras barium i lösningar genom utfällning av bariumsulfat (BaSO 4 ), som särskiljs från motsvarande kalciumsulfater och strontiumsulfater genom sin extremt låga löslighet i oorganiska syror.

Natriumrhodizonat separerar en karakteristisk rödbrun fällning från neutrala bariumsalter. Reaktionen är mycket känslig, specifik, vilket gör det möjligt att bestämma 1 del bariumjoner per 210 000 massdelar av lösningen [6] .

Bariumföreningar färgar lågan gulgrön (våglängd 455 och 493 nm).

Barium kvantifieras gravimetriskt som BaSO 4 eller BaCrO 4 .

Applikation

Vakuum elektroniska enheter

Bariummetall, ofta i en legering med aluminium , används som en getter ( getter ) i högvakuum elektroniska enheter, eftersom den aktivt reagerar med många gaser.

Bariumoxid , som en del av en fast lösning av oxider av andra jordalkalimetaller - kalcium och strontium (CaO, SrO), används som ett aktivt lager av indirekt uppvärmda katoder .

Anti - korrosionsmaterial

Barium tillsätts tillsammans med zirkonium till flytande metallkylmedel ( legeringar av natrium, kalium, rubidium, litium, cesium) för att minska de senares aggressivitet mot rörledningar och inom metallurgi.

Ferroelektrisk och piezoelektrisk

Bariumtitanat används som dielektrikum vid tillverkning av keramiska kondensatorer och som material för piezoelektriska mikrofoner och piezokeramiska sändare .

Optik

Bariumfluorid används i form av enkristaller i optik (linser, prismor).

Pyroteknik

Bariumperoxid används för pyroteknik och som oxidationsmedel. Bariumnitrat och bariumklorat används i pyroteknik för att färga lågor (grön eld).

Atomisk väteenergi

Bariumkromat används vid framställning av väte och syre genom den termokemiska metoden (Oak Ridge cycle, USA).

Hög temperatur supraledning

Bariumperoxid, tillsammans med oxider av koppar och sällsynta jordartsmetaller, samt bariumkuprat [7] används för syntes av supraledande keramer som arbetar vid temperaturer för flytande kväve och högre.

Kärnenergi

Bariumoxid används för att smälta en speciell typ av glas som används för att belägga uranstavar. En av de utbredda typerna av sådana glasögon har följande sammansättning: fosforoxid - 61%, BaO - 32%, aluminiumoxid - 1,5%, natriumoxid - 5,5%. Vid glastillverkning för kärnkraftsindustrin används även bariumfosfat .

Kemiska strömkällor

Bariumfluorid används i solid state fluorbatterier som en komponent i fluoridelektrolyten.

Bariumoxid används i kraftfulla kopparoxidbatterier som en komponent i den aktiva massan (bariumoxid-kopparoxid).

Bariumsulfat används som en aktiv massexpanderare för negativ elektrod vid tillverkning av bly-syrabatterier.

Tillämpning inom medicin

Bariumsulfat , olösligt och ogiftigt, används som ett röntgentätt medel vid medicinsk undersökning av mag-tarmkanalen.

Att vara i naturen

Innehållet av barium i jordskorpan är 0,05 viktprocent; i havsvatten är den genomsnittliga bariumhalten 0,02 mg/l. Barium är aktivt, det tillhör undergruppen av alkaliska jordartsmetaller och är ganska starkt bundet i mineraler. De viktigaste mineralerna är baryt ( BaSO 4 ) och witherit ( BaCO 3 ).

Sällsynta bariummineraler: Celsian eller bariumfältspat ( bariumaluminosilikat ), hyalofan (blandat barium och kaliumaluminosilikat ), nitrobarit ( bariumnitrat ) , etc.

Insättningstyper

Genom mineralföreningar delas barytmalm in i monomineral och komplex. Komplex är uppdelat i baryt-sulfid (innehåller sulfider av bly , zink , ibland koppar och järnkis , mer sällan Sn , Ni , Au , Ag ), barit-kalcit (innehåller upp till 75% kalcit ), järn-barit (innehåller magnetit , hematit och i de övre zonerna goethite och hydrogoethite) och barit-fluorit (förutom baryt och fluorit , de innehåller vanligtvis kvarts och kalcit , och zink , bly , koppar och kvicksilversulfider finns ibland som små föroreningar ).

Ur praktisk synvinkel är hydrotermiska venmonomineral-, barytsulfid- och barit-fluoritavlagringar av största intresse. Vissa metasomatiska arkavlagringar och eluviala placerare är också av industriell betydelse. Sedimentavlagringar, som är typiska kemiska sediment i vattenbassänger, är sällsynta och spelar ingen betydande roll.

Som regel innehåller barytmalmer andra användbara komponenter ( fluorit , galena , sphalerit , koppar , guld i industriella koncentrationer), så de används i kombination.

Isotoper

Bariumisotoper är kända med massnummer från 114 till 153 och 10 nukleära isomerer . Naturligt barium består av en blandning av sex stabila isotoper ( 132 Ba, 134 Ba, 135 Ba, 136 Ba, 137 Ba, 138 Ba) och en isotop med en enorm halveringstid , mycket längre än universums ålder ( 130 Ba ) ).

Biologisk roll

Barium är ett giftigt spårämne . I människokroppen har bariumjoner en uttalad effekt på glatta muskler .

Människokroppens dagliga behov av barium har inte klarlagts; det genomsnittliga dagliga intaget av barium i kroppen ligger i intervallet 0,3-1 milligram [8] .

Innehållet av barium i människokroppen är 20-22 mg.

I mikrokvantiteter finns barium i alla organ och vävnader, men den högsta koncentrationen av detta spårämne förekommer i hjärnan , mjälten , musklerna och även i ögats lins (barium finns i alla delar av ögat ). Cirka 90 % av det totala spårämnet är koncentrerat i ben och tänder.

Toxicitet

Barium och vissa av dess föreningar kan vara giftiga om den maximala koncentrationsgränsen överskrids i mat och vatten. Den högsta tillåtna koncentrationen av barium i dricksvatten är 0,7 mg/dm³ och, i enlighet med ryska hygienstandarder, är den normaliserad enligt det sanitärtoxikologiska begränsningstecknet på skadlighet; faroklass - 2 (mycket farliga ämnen) [9] .

Kontakt av metalliskt barium med hud och slemhinnor leder till kemiska brännskador [10] . På grund av den goda lösligheten i vatten från bariumsalter är klorid den farligaste [11] , liksom nitrit , hypoklorit , jodid , bromid , sulfid , klorat , bromat och permanganat . Bariumoxid , bariumperoxid , bariumsuperoxid och kaustik av baryt kan också orsaka kemiska brännskador i kontakt med huden i stora mängder .

Vällösliga bariumsalter i vatten resorberas snabbt i tarmen. Död kan inträffa inom några timmar efter hjärtsvikt.

Symtom på förgiftning med lösliga bariumsalter

Symtom på akut förgiftning med lösliga bariumsalter: salivutsöndring, sveda i munnen och matstrupen. Smärta i magen, kolik, illamående, kräkningar, diarré, högt blodtryck, hård oregelbunden puls, kramper, senare förlamning är möjlig, cyanos i ansikte och extremiteter (kalla extremiteter), riklig kallsvett, muskelsvaghet, särskilt i extremiteterna , och når att den förgiftade personen inte kan röra huvudet. Störning av gång, såväl som tal på grund av förlamning av musklerna i svalget och tungan. Andnöd, yrsel, tinnitus, dimsyn.

Vid allvarlig förgiftning inträffar döden plötsligt eller inom ett dygn. Allvarlig förgiftning uppstår när 0,2–0,5 g lösliga bariumsalter intas, den dödliga dosen är 0,8–0,9 g.

Hjälp med förgiftning

För första hjälpen är det nödvändigt att tvätta magen med en 1% lösning av natrium- eller magnesiumsulfat . Lavemang från 10% lösningar av samma salter. Förtäring av en lösning av samma salter (20,0 delar salt per 150,0 delar vatten) i en matsked var 5:e minut. Emetics för att avlägsna det resulterande olösliga bariumsulfatet från magen . Intravenöst 10-20 ml 3% natriumsulfatlösning . Subkutant - kamfer , koffein , lobelin - enligt indikationer. Varma fötter. Inuti slemsoppor och mjölk.

Lagring

Bariummetall lagras i fotogen eller under ett lager av paraffin (på grund av dess kemiska reaktivitet) [12] .

Priser

Priserna för metallbarium i göt med en renhet på 99,9 % varierar runt 30 USD per 1 kg.

Se även

spårelement

Anteckningar

↑ 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. Grundämnenas atomvikter 2011 (IUPAC Technical Report ) // Pure and Applied Chemistry . - 2013. - Vol. 85 , nr. 5 . - P. 1047-1078 . - doi : 10.1351/PAC-REP-13-03-02 .
↑ Ledare: Knunyants I. L. (chefredaktör). Chemical Encyclopedia: i 5 vols - Moskva: Soviet Encyclopedia, 1988. - T. 1. - S. 241. - 623 sid. — 100 000 exemplar.
↑ Barium Arkiverad 11 augusti 2011 på Wayback Machine . // Populärt bibliotek av kemiska grundämnen. - M .: Förlaget "Nauka", 1977.
↑ Cookery A.S. Hårdhet av mineraler. - Vetenskapsakademin i den ukrainska SSR, 1963. - S. 197-208. — 304 sid.
↑ Khodakov Yu . _ _ - 18:e upplagan. - M . : Utbildning , 1987. - S. 212 . — 240 s. — 1 630 000 exemplar.
↑ N. S. Frumina, N. N. Goryunova, S. N. Eremenko. Analytisk kemi av Barium . — M .: Nauka , 1977. (ryska)
↑ Hålberikad bariumkuprat visar sig vara en högtemperatursupraledare . Hämtad 26 maj 2019. Arkiverad från originalet 26 maj 2019. (obestämd)
↑ namn= https://www.pharmacognosy.com.ua_Barium : magiker för glatta muskler
↑ name= https://books.Google.ru_Metoder för koncentration och separation av spårämnen
↑ namn = https://safework.ru_Barium
↑ namn= https: //safework.ru_Bariumklorid
↑ name=www.safework.ru_Barium

Litteratur

Barium // Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron : i 86 volymer (82 volymer och ytterligare 4). - St Petersburg. 1890-1907.

Länkar

Ordböcker och uppslagsverk

Stor dansk
Stor katalanska
Stor norsk
Stor ryss
Brockhaus och Efron
runt världen
Litet Brockhaus och Efron
Britannica (online)
Brockhaus
Treccani
Universalis
Granatäpple

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

Periodiskt system av kemiska element av D. I. Mendeleev

ett

tio

ett

han

Vara

fyra

Som

Obs

jag

På

centimeter

jfr

Nej

alkaliska metaller	alkaliska jordartsmetaller	Lantanider	Aktinider	övergångsmetaller
lättmetaller _	Halvmetaller	icke-metaller	Halogener	ädelgaser

Elektrokemisk aktivitet serie av 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 , H 2 , W , Sb , Bi , Ge , Re , Cu , Tc , Te , Rh , Po , Hg , Ag , Pd , Os , Ir , Pt , Au