Găsirea bariului în natură. Structura atomului de bariu. - acid azotic concentrat

Bariu

BARIU-Eu sunt; m.[lat. Bariu din greacă. barys - grea].

1. Element chimic (Ba), un metal reactiv moale alb-argintiu (utilizat în inginerie, industrie, medicină).

2. Răspândire. Despre sarea sulfat a acestui element (luată pe cale orală ca agent de contrast în timpul examinării cu raze X a stomacului, intestinelor etc.). Bea un pahar de bariu.

◁ Barievy, th, th (1 caracter). B-th săruri. B. catod.

(Bariu latin), element chimic din grupa II sistem periodic, se referă la metale alcalino-pământoase. Numele provine din grecescul barýs - grea. Metal moale alb argintiu; densitate 3,78 g/cm 3, t pl 727 ° C. Foarte activ din punct de vedere chimic, se aprinde la încălzire. Minerale: barita si witherita. Folosit în tehnologia vidului ca getter, în aliaje (imprimare, rulment); săruri de bariu - în producția de vopsele, sticlă, emailuri, în pirotehnică, medicină.

BARIU (lat. Baryum), Ba (a se citi „bariu”), un element chimic cu număr atomic 56, masă atomică 137,327. Situat în a șasea perioadă în grupa IIA a sistemului periodic. Se referă la elementele alcalino-pământoase. Bariul natural este format din șapte izotopi stabili cu numere de masă 130 (0,101%), 132 (0,097%), 134 (2,42%), 135 (6,59%), 136 (7,81%), 137 (11, 32%) și 138 ( 71,66%). Configurația stratului exterior de electroni 6 s 2 ... Stare de oxidare +2 (valenta II). Raza atomului este de 0,221 nm, raza ionului Ba 2+ este de 0,138 nm. Energiile de ionizare secvențială sunt 5,212, 10,004 și 35,844 eV. Electronegativitatea Pauling (cm. POLING Linus) 0,9.
Istoria descoperirilor
Numele elementului provine din grecescul „baris” – grea. În 1602, un meșter bolognez a observat baritul mineral greu. (cm. BARIT) BaSO 4 (densitate 4,50 kg / dm 3). În 1774 suedezul K. Scheele (cm. SCHEELE Karl Wilhelm) Prin calcinarea baritei, am obținut oxid de BaO. Abia în 1808 englezul G. Davy (cm. DEVI Humphrey) a folosit electroliza pentru a reface metalele active din sărurile topite.
Prevalența în natură
Conținutul din scoarța terestră este de 0,065%. Cele mai importante minerale sunt barita și witherita (cm. VITERIT)ВаСО 3.
Primirea
Principala materie primă pentru producerea bariului și a compușilor săi este concentratul de barit (80-95% BaSO4). Se încălzește într-o soluție saturată de sodă Na 2 CO 3:
BaS04 + Na2CO3 = BaCO3 + Na2SO4
Precipitatul de carbonat de bariu solubil în acid este prelucrat în continuare.
Principala metodă industrială de producere a bariului metalic este reducerea acestuia cu pulbere de aluminiu. (cm. ALUMINIU) la 1000-1200 ° C:
4ВаО + 2Аl = 3Ва + ВаOАl 2 О 3
Prin reducerea baritei cu cărbune sau cocs la încălzire, se obține BaS:
BaS04 + 4С = BaS + 4СО
Sulfura de bariu solubilă în apă rezultată este procesată în alți compuși de bariu, Ba (OH) 2, BaCO 3, Ba (NO 3) 2.
Proprietati fizice si chimice
Bariul este un metal maleabil alb-argintiu, rețeaua cristalină este cubică, centrată pe corp, A= 0,501 nm. La 375 ° C, se transformă în modificarea b. Punct de topire 727 ° C, punct de fierbere 1637 ° C, densitate 3,780 g / cm 3. Potențialul standard al electrodului VA 2+ / VA este de –2,906 V.
Are o activitate chimică ridicată. Se oxidează intens în aer, formând o peliculă care conține oxid de bariu BaO, peroxid BaO 2.
Reactioneaza puternic cu apa:
Ba + 2H20 = Ba (OH)2 + H2
Reacționează cu azotul când este încălzit (cm. AZOT) cu formarea nitrurii Ba 3 N 2:
Ba + N2 = Ba3N2
Într-un curent de hidrogen (cm. HIDROGEN) când este încălzit, bariul formează hidrură de BaH2. Cu carbon, bariul formează carbură BaC2. Cu halogeni (cm. HALOGENI) bariul formează halogenuri:
Ba + Cl 2 = BaCl 2,
Interacțiunea cu sulful este posibilă (cm. SULF)și alte nemetale.
BaO este oxidul de bază. Reacționează cu apa pentru a forma hidroxid de bariu:
BaO + H2O = Ba (OH)2
Când interacționează cu oxizii acizi, BaO formează săruri:
BaO + CO2 = BaCO3
Hidroxidul bazic Ba (OH) 2 este ușor solubil în apă și are proprietăți alcaline.
Ionii Ba 2+ sunt incolori. Clorura, bromura, iodura, nitratul de bariu sunt ușor solubile în apă. Carbonat insolubil, sulfat, ortofosfat mediu de bariu. Sulfatul de bariu BaSO4 este insolubil în apă și acizi. Prin urmare, formarea unui precipitat alb coagulat BaSO 4 este o reacție calitativă la ionii Ba 2+ și ionii sulfat.
BaSO4 se dizolvă într-o soluție fierbinte de H2SO4 concentrat, formând sulfat acid:
BaSO 4 + Н 2 SO 4 = 2Ba (НSO 4) 2
Ionii Ba 2+ colorează flacăra galben-verde.
Aplicație
Aliajul Ba cu Al este baza getters (getters). BaSO 4 este o componentă a vopselelor albe, se adaugă la fabricarea anumitor tipuri de hârtie, utilizată în topirea aluminiului, în medicină - pentru examinarea cu raze X.
Compușii de bariu sunt utilizați în producția de sticlă, în fabricarea rachetelor de semnalizare.
Titanatul de bariu BaTiO 3 este o componentă a elementelor piezoelectrice, condensatoare de dimensiuni mici, utilizate în tehnologia laser.
Acțiune fiziologică
Compușii de bariu sunt toxici, MPC în aer este de 0,5 mg / m 3.

Dicţionar enciclopedic. 2009 .

Vedeți ce este „bariu” în alte dicționare:

bariu- hidrotați. chimic. Suda eritin, tussiz crystals zat (ҚSE, 2, 167). carbonați de bariu. chimic. Tұz zhune azot Kyshқyldarynda oңay eritin, tүssiz cristal. B a r și y k a r b despre y - barid ө өte maңyzdy қsilystarynyң biri (ҚSE, 2, 167). Sulfati de bariu... kazah tilinin tusindirme sozdigi

- (lat.barium, din grecescul.barys grea). Un metal gălbui, numit așa pentru că dă compuși grei împreună cu alte metale. Dicționar de cuvinte străine incluse în limba rusă. Chudinov A.N., 1910. BARI lat. bariu, din greaca ...... Dicționar de cuvinte străine ale limbii ruse

Va (latină Baryum, din grecescul bаrys heavy * a. Barium; n. Barium; f. Barium; și. Bario), chim. element al subgrupului principal 11 al periodicului grupului. sistemul de elemente al lui Mendeleev, la. n. 56, la. m. 137,33. Natural B. constă dintr-un amestec de șapte stabile ... Enciclopedie geologică

- (din greacă. barys grea; lat. Barium), Ba, chem. element din grupa II periodic. sisteme de elemente din subgrupa elementelor alcalino-pământoase, la. numărul 56, la. greutate 137,33. Natural B. conține 7 izotopi stabili, dintre care predomină 138Ba ... ... Enciclopedie fizică

BARIU- (din greaca. barys grea), metal diatomic, la. v. 137,37, chim. denumirea Ba, apare în natură numai sub formă de săruri, Ch. arr., sub formă de sare sulfat (spar greu) și sare carbonat (witherit); în cantități mici de B. sare ...... Enciclopedie medicală grozavă

- (Bariu), Ba, element chimic din grupa II a sistemului periodic, număr atomic 56, masă atomică 137,33; se refera la metale alcalino-pământoase... Descoperit de chimistul suedez K. Scheele în 1774, primit de G. Davy în 1808... Enciclopedie modernă

- (lat. Bariu) Ba, un element chimic din grupa II a tabelului periodic, numărul atomic 56, masa atomică 137,33, se referă la metalele alcalino-pământoase. Numele provine din greacă. barys este greu. Metal moale alb argintiu; densitate 3,78 g/cm & sup3, topitură ...... Marele Dicționar Enciclopedic al Bariului - n., Număr de sinonime: 2 metal (86) element (159) Dicționar de sinonime ASIS. V.N. Trishin. 2013... Dicţionar de sinonime

Bariul este un element al subgrupului principal al celui de-al doilea grup, a șasea perioadă a sistemului periodic de elemente chimice al lui D. I. Mendeleev, cu număr atomic 56. Este desemnat prin simbolul Ba (lat. Bariu). Substanța simplă bariu (număr CAS: 7440-39-3) este un metal alcalino-pământos moale, maleabil, de culoare alb-argintiu. Are activitate chimică ridicată.

Fiind în natură

Minerale rare de bariu: feldspat celsian sau de bariu (aluminosilicat de bariu), hialofan (aluminosilicat mixt de bariu și potasiu), nitrobarit (nitrat de bariu) etc.

Obținerea bariului

Metalul poate fi obţinut în diferite moduri, în special prin electroliza unui amestec topit de clorură de bariu şi clorură de calciu. Bariul poate fi obținut și redus din oxid prin metoda alumotermică. Pentru aceasta, witherita este arse cu cărbune și se obține oxid de bariu:

BaCO3 + C> BaO + 2CO.

Apoi amestecul de BaO cu pulbere de aluminiu este încălzit sub vid la 1250 ° C. Vaporii de bariu redusi sunt condensați în părțile reci ale conductei în care are loc reacția:

3BaO + 2Al> Al2O3 + 3Ba.

Interesant, peroxidul de bariu BaO 2 este adesea inclus în compoziția amestecurilor de aprindere pentru alumotermie.

Este dificil să obțineți oxid de bariu prin simpla calcinare a witheritei: witherita se descompune numai la temperaturi peste 1800 ° C. Este mai ușor să obțineți BaO prin calcinarea azotatului de bariu Ba (NO 3) 2:

2Ba (NO 3) 2> 2BaO + 4NO 2 + O 2.

Atât electroliza, cât și reducerea cu aluminiu produc un metal alb strălucitor moale (mai dur decât plumbul, dar mai moale decât zincul). Se topește la 710 ° C, fierbe la 1638 ° C, densitatea sa este de 3,76 g / cm 3. Toate acestea corespund pe deplin poziției bariului în subgrupul metalelor alcalino-pământoase.

Bariul este un metal alcalino-pământos care ocupă poziția 56 în tabelul periodic al elementelor chimice. Numele substanței, tradus din greaca veche, înseamnă „grea”.

Caracteristicile bariului

Metalul are o masă atomică de 137 g/mmol și o densitate de ordinul a 3,7 g/cm3. Este foarte ușor și moale - duritatea sa maximă pe scara Mohs este de 3 puncte. În cazul impurităților de mercur, fragilitatea bariului crește semnificativ.

Metalul are o culoare gri argintiu deschis. Cu toate acestea, metalul este renumit și pentru culoarea sa verde, care este obținută ca urmare a unei reacții chimice cu participarea sărurilor elementului (de exemplu, sulfat de bariu). Dacă coborâm o baghetă de sticlă în bariu și aducem un foc deschis, vom vedea o flacără verde. Această metodă face posibilă determinarea clară chiar și a conținutului minim de impurități de metale grele.

Rețeaua cristalină a bariului, care poate fi observată chiar și în afara condițiilor de laborator, este cubică. Trebuie remarcat faptul că găsirea bariului pur în natură este, de asemenea, potrivită. Astăzi sunt cunoscute două modificări ale metalului, dintre care una prezintă rezistență la creștere regim de temperatură până la 365 0 С, iar celălalt este capabil să reziste la temperaturi în intervalul 375-710 0 С. Punctul de fierbere al bariului este de 1696 0 С.

Bariul, împreună cu alte metale alcalino-pământoase, prezintă activitate chimică. În grup, ocupă o poziție medie, lăsând în urmă stronțiu și calciu, care sunt permise să fie depozitate în aer liber, ceea ce nu se poate spune despre bariu. Un mediu excelent pentru depozitarea metalului este uleiul de parafină, în care bariul sau eterul de petrol este scufundat direct.

Bariul interacționează cu oxigenul, totuși, ca urmare a reacției, luciul său se pierde, după care metalul capătă mai întâi o nuanță gălbuie, apoi devine maro și în cele din urmă capătă o culoare gri. Acest aspect este inerent oxidului de bariu. Când atmosfera este încălzită, bariul devine exploziv.

Al 56-lea element al sistemului periodic al lui Mendeleev interacționează, de asemenea, cu apa, rezultând o reacție care este opusă unei reacții cu oxigenul. În acest caz, lichidul este supus descompunerii. Această reacție dă un metal extrem de pur, după care devine hidroxid de bariu. Dacă sărurile metalice intră în contact cu un mediu apos, atunci nu vom vedea nicio reacție, deoarece nu se va întâmpla nimic. De exemplu, clorura sa este insolubilă în apă și o reacție activă poate fi observată numai atunci când interacționează cu un mediu acid.

Metalul reacționează ușor cu hidrogenul, dar pentru aceasta este necesar să se creeze anumite condiții, și anume o creștere a temperaturii. Aceasta produce hidrură de bariu la ieșire. Pe măsură ce temperatura crește, al 56-lea element reacționează și cu amoniacul, rezultând formarea de nitrură. Dacă temperatura crește și mai mult, se poate produce cianura.

Soluția de bariu are o culoare albastră caracteristică, care se obține ca urmare a reacției cu amoniacul în stare lichidă de agregare. Dacă în acest proces se adaugă un catalizator de platină, se formează amidă de bariu. Cu toate acestea, domeniul de aplicare al acestei substanțe este departe de a fi larg - este folosit exclusiv ca reactiv.

Producția de bariu

Metalul a fost obținut pentru prima dată în a doua jumătate a secolului al XVIII-lea (în 1774) de chimiștii Karl Scheele și Johan Hahn. Apoi s-a obţinut oxidul de metal. Câțiva ani mai târziu, Humphrey Davy a reușit prin electroliza hidroxidului de bariu umed cu un catod de mercur să obțină un amalgam metalic, pe care l-a încălzit și evaporat mercurul, obținând astfel bariu metalic.

Obținerea bariului metalic în condiții moderne de laborator se realizează în mai multe moduri asociate cu atmosfera. Separarea bariului se realizează în vid datorită reacției excesiv de active care este eliberată atunci când bariul interacționează cu oxigenul.

Oxidul și clorura de bariu se obțin prin reducere metalotermă în condiții de creștere a temperaturii la 1200 0 C.

De asemenea, metalul pur poate fi separat de hidrura și nitrura sa prin descompunere termică. Potasiul se obține în același mod. Pentru a realiza acest proces, sunt necesare capsule speciale cu etanșare completă, precum și prezența cuarțului sau a porțelanului. De asemenea, este posibil să se obțină bariu prin electroliză, prin care elementul poate fi separat de clorura de bariu topită cu un catod de mercur.

Utilizarea bariului

Având în vedere toate proprietățile pe care le posedă al 56-lea element al tabelului periodic, bariul este un metal destul de popular. Deci, se folosește:

1. La fabricarea dispozitivelor electronice cu vid. În acest caz, bariul metalic, sau aliajul său cu aluminiu, este folosit ca getter. Și oxidul său din compoziția unei soluții solide de oxizi ai altor metale alcalino-pământoase este utilizat ca strat activ al catozilor cu canale indirecte.
2. Ca material capabil să reziste la coroziune. Pentru aceasta, metalul, împreună cu zirconiul, este adăugat la lichidele de răcire din metal, ceea ce poate reduce semnificativ efectul agresiv asupra conductelor. Această utilizare a bariului și-a găsit loc în industria metalurgică.
3. Bariul poate fi feroelectric și piezoelectric. Este indicat să se folosească titanat de bariu, care acționează ca un dielectric în timpul fabricării condensatoarelor ceramice, precum și un material utilizat în microfoanele piezoelectrice și emițătoarele piezoceramice.
4. În dispozitivele optice. Fluorura de bariu este folosită sub formă de monocristale.
5. Ca parte integrantă a pirotehnicii. Peroxidul de metal este folosit ca agent oxidant. Azotatul și cloratul de bariu acționează ca substanțe care conferă flăcării o anumită culoare (verde).
6. În energia atomică și a hidrogenului. Aici, cromatul de bariu este utilizat în mod activ în timpul producerii de hidrogen și oxigen prin metoda termochimică.
7. În energia nucleară. Oxidul de metal este o parte integrantă a procesului de fabricare a sticlei specifice care este utilizată pentru acoperirea tijelor de uraniu.
8. Ca sursă de curent chimic. În acest caz, pot fi utilizați mai mulți compuși de bariu: fluor, oxid și sulfat. Primul compus este utilizat în bateriile fluorionice cu stare solidă ca componentă a electrolitului cu fluor. Oxidul și-a găsit locul în bateriile cu oxid de cupru de mare putere ca componentă a masei active. Și această din urmă substanță este folosită ca un expansor al masei active a electrodului negativ în timpul producției de baterii plumb-acid.
9. În medicină. Sulfatul de bariu este o substanță insolubilă complet netoxică. În acest sens, este utilizat ca material radioopac în timpul studiilor tractului gastrointestinal.

Bariu(lat. Baryum), Ba, element chimic din grupa II a sistemului periodic al lui Mendeleev, număr atomic 56, masă atomică 137,34; metal alb argintiu. Constă dintr-un amestec de 7 izotopi stabili, dintre care predomină 138 Ba (71,66%). La Fisiune nucleara de uraniu și plutoniu se formează un izotop radioactiv de 140 VA, care este folosit ca indicator radioactiv. Bariul a fost descoperit de chimistul suedez K. Scheele (1774) sub formă de oxid de BaO, numit „pământ greu”, sau barit (din greacă. Barys – greu). Bariul metalic (sub formă de amalgam) a fost obţinut de chimistul englez G. Davy (1808) prin electroliza hidroxidului de Ba (OH) 2 umed cu un catod de mercur. Conținutul de Bariu din scoarța terestră este de 0,05% în greutate, în stare liberă nu se găsește în natură. Dintre mineralele de bariu, baritul (spat greu) BaSO 4 și mai puțin obișnuit witherit BaCO 3 sunt de importanță industrială.

Proprietățile fizice ale bariului. Rețeaua cristalină a bariului este cubică, centrată pe corp, cu o perioadă a = 5,019Å; densitate 3,76 g / cm 3, t nl 710 ° C, punct de fierbere 1637-1640 ° C. Bariul este un metal moale (mai dur decât plumbul, dar mai moale decât zincul), duritatea sa la scară mineralogică este 2.

Proprietățile chimice ale bariului. Bariul aparține metalelor alcalino-pământoase și este similar ca proprietăți chimice cu calciul și stronțiul, depășindu-le ca activitate. Bariul reacționează cu majoritatea celorlalte elemente, formând compuși în care este de obicei 2-valență (există 2 electroni pe învelișul electron exterior al atomului de bariu, configurația sa este 6s 2). În aer, bariul se oxidează rapid, formând o peliculă de oxid (precum și peroxid și nitrură de Ba 3 N 2) la suprafață. Când este încălzit, este foarte inflamabil și arde cu o flacără galben-verde. Apa descompune puternic, formând hidroxid de bariu: Ba + 2H 2 O = Ba (OH) 2 + H 2. Datorită activității sale chimice, bariul este depozitat sub un strat de kerosen. oxid de BaO - cristale incolore; în aer se transformă ușor în carbonat ВаСО 3, interacționează energic cu apa, formând Ва (ОН) 2. Prin încălzirea BaO în aer la 500 ° C, se obține peroxid de BaO 2 , care se descompune la 700 ° C în BaO și O 2. Încălzirea peroxidului cu oxigen sub presiune ridicata s-a obținut cel mai mare peroxid de BaO 4 - o substanță galbenă care se descompune la 50-60 ° C. Bariul se combină cu halogeni și sulf pentru a forma halogenuri (de exemplu, BaCl 2) și sulfură BaS, cu hidrogen - hidrură BaH 2, care se descompune rapid cu apă și acizi. Dintre sărurile de bariu utilizate în mod obișnuit, clorură de bariu BaCl 2 și alte halogenuri, azotatul Ba (NO 3 ) 2, sulfura BaS, clorat Ba (ClO 3) 2 sunt ușor solubile, sulfatul de bariu BaSO 4, carbonatul de bariu BaCO 3 și cromat BaCrO 4 sunt greu solubile....

Obținerea de bariu. Principala materie primă pentru producerea bariului și a compușilor acestuia este baritul, care se reduce cu cărbune în cuptoarele de ardere: BaSO 4 + 4C = BaS + 4CO. BaS solubil rezultat este transformat în alte săruri de bariu. Principala metodă industrială de obținere a bariului metalic este reducerea termică a oxidului său cu pulbere de aluminiu: 4ВаО + 2Al = 3Ва + ВаО · Аl 2 О 3.

Amestecul este încălzit la 1100-1200°C sub vid (100 mn/m2, 10-3 mm Hg). Bariul este volatilizat și depus pe părțile reci ale aparatului. Procesul se desfășoară în dispozitive electrovacuum cu acțiune periodică, care permit efectuarea consecventă a recuperării, distilării, condensării și turnării metalului, obținând un lingou de bariu într-un singur ciclu tehnologic. Metalul este purificat prin dublă distilare în vid la 900 ° C până la un conținut de impurități mai mic de 1 · 10 -4%.

Utilizarea bariului. Aplicația practică a bariului metalic este mică. De asemenea, este limitată de faptul că manipularea bariului pur este dificilă. De obicei, bariul este fie plasat într-o carcasă de protecție din alt metal, fie aliat cu orice metal care face bariul rezistent. Uneori, bariul metalic se obține direct în dispozitive prin introducerea tabletelor dintr-un amestec de oxizi de bariu și aluminiu în ele și apoi efectuând reducerea termică în vid. Bariul, precum și aliajele sale cu magneziu și aluminiu, sunt utilizate în tehnologia de vid înalt ca absorbant al gazelor reziduale (getter). Bariul este folosit în cantități mici în metalurgia cuprului și plumbului pentru dezoxidarea lor, purificarea de sulf și gaze. În unele materiale anti-frecare, se adaugă o cantitate mică de bariu. Astfel, adăugarea de bariu la plumb crește considerabil duritatea aliajului folosit pentru fonturile tipografice. Aliajele de bariu-nichel sunt folosite la fabricarea electrozilor pentru bujiile de motor și în tuburile radio.

Compușii de bariu sunt utilizați pe scară largă. Peroxidul de BaO 2 este folosit pentru a produce peroxid de hidrogen, pentru a înălbi mătasea și fibrele vegetale, ca dezinfectant și ca unul dintre componentele amestecurilor de aprindere în aluminotermie. Sulfide BaS îndepărtează părul de pe piele. Perclorat Ba (ClO 4) 2 este unul dintre cele mai bune dezumidificatoare. Nitratul Ba (NO 3) 2 este utilizat în pirotehnică. Sărurile de bariu colorate - cromat BaCrO 4 (galben) și manganat BaMnO 4 (verde) - sunt pigmenți buni în fabricarea vopselelor. Cianatul de platină de bariu Ba acoperă ecranele atunci când se lucrează cu raze X și radiații radioactive (în cristalele din această sare, fluorescența galben-verde strălucitoare este excitată sub acțiunea radiației). Titanatul de bariu ВаТiO 3 este unul dintre cei mai importanți feroelectrici. Deoarece bariul absoarbe bine razele X și razele gamma, acesta este introdus în compoziția materialelor de protecție din instalațiile de raze X și reactoarele nucleare. Compușii de bariu sunt purtători inerți în extracția radiului din minereurile de uraniu. Sulfatul de bariu insolubil este netoxic și este utilizat ca mediu de contrast pentru examinarea cu raze X a tractului gastrointestinal. Carbonatul de bariu este folosit pentru a ucide rozătoarele.

Bariu în organism. Bariul este prezent în toate organele plantelor; conținutul său în cenușă de plante depinde de cantitatea de bariu din sol și variază de la 0,06-0,2 până la 3% (în depozitele de barit). Coeficientul de acumulare de bariu (Bariu în frasin / Bariu în sol) la plantele erbacee este de 0,2-6, la plantele lemnoase 1-30. Concentrația de Bariu este mai mare în rădăcini și ramuri, mai puțin în frunze; crește odată cu îmbătrânirea lăstarilor. Pentru animale, Bariul (sărurile sale solubile) este otrăvitor, prin urmare ierburile care conțin mult Bariu (până la 2-30% în cenușă) provoacă otrăvire la ierbivore. Bariul se depune în oase și în cantități mici în alte organe animale. O doză de 0,2-0,5 g de clorură de bariu provoacă otrăvire acută la om, 0,8-0,9 g - moarte.

Conținutul articolului

BARIU- element chimic din grupa a 2-a a sistemului periodic, număr atomic 56, masă atomică relativă 137,33. Situat în a șasea perioadă între cesiu și lantan. Bariul natural este format din șapte izotopi stabili cu numere de masă 130 (0,101%), 132 (0,097%), 134 (2,42%), 135 (6,59%), 136 (7,81%), 137 (11, 32%) și 138 ( 71,66%). Bariu în majoritate compuși chimici prezintă o stare de oxidare maximă de +2, dar poate avea și zero. În natură, bariul se găsește numai în stare bivalentă.

Istoria descoperirilor.

În 1602, Casciarolo (un cizmar și alchimist bolognez) a ridicat o piatră în munții din jur, care era atât de grea încât Casciarolo a bănuit aur în ea. Încercând să separe aurul de piatră, alchimistul l-a calcinat cu cărbune. Deși nu a fost posibil să se izoleze aurul în acest caz, experimentul a dat rezultate clar încurajatoare: produsul răcit al calcinării strălucea roșiatic în întuneric. Vestea unei astfel de descoperiri neobișnuite a făcut o adevărată senzație în mediul alchimic și un mineral neobișnuit care a primit o serie de nume - piatra soarelui (Lapis solaris), piatra bologneză (Lapis Boloniensis), fosforul bolognez (Phosphorum Boloniensis) a devenit un participant la diferite experimente. Dar timpul a trecut și aurul nici nu s-a gândit să iasă în evidență, așa că interesul pentru noul mineral a dispărut treptat și pentru mult timp era considerată o formă modificată de gips sau var. Abia un secol și jumătate mai târziu, în 1774, celebrii chimiști suedezi Karl Scheele și Johan Hahn au studiat cu atenție „piatra bologneză” și au descoperit că conține un fel de „pământ greu”. Mai târziu, în 1779, Guiton de Morveau a numit acest „pământ” barote din cuvântul grecesc „barue” – grea, iar mai târziu a schimbat numele în barit (barit). Sub acest nume, pământul de bariu a apărut în manualele de chimie de la sfârșitul secolului al XVIII-lea și începutul secolului al XIX-lea. Deci, de exemplu, în manualul lui A.L. Lavoisier (1789) baritul este inclus în lista corpurilor simple pământești care formează sare și este dat un alt nume pentru baritul - „pământ greu” (terre pesante, lat. Terra ponderosa). Metalul încă necunoscut conținut în mineral a început să fie numit bariu (lat. - Bariu). În literatura rusă a secolului al XIX-lea. au mai fost folosite denumirile de barit si bariu. Următorul mineral faimos de bariu a fost carbonatul de bariu natural, descoperit în 1782 de Withering și ulterior numit după el witherit. Bariul metalic a fost obținut pentru prima dată de englezul Gamphrey Davy în 1808 prin electroliza hidroxidului de bariu umed cu un catod de mercur și evaporarea ulterioară a mercurului din amalgamul de bariu. De menționat că în același 1808, ceva mai devreme Davy, chimistul suedez Jens Berzelius a obținut amalgam de bariu. În ciuda numelui său, bariul s-a dovedit a fi un metal relativ ușor, cu o densitate de 3,78 g/cm 3, așa că în 1816 chimistul englez Clark a propus să respingă denumirea de „bariu” pe motiv că dacă pământul de bariu (oxidul de bariu) este cu adevărat mai greu decât alte pământuri (oxizi), atunci metalul, dimpotrivă, este mai ușor decât alte metale. Clark a vrut să numească acest element plutoniu în onoarea zeului roman antic, conducătorul lumii interlope Pluto, dar această propunere nu a găsit sprijin de la alți oameni de știință și metalul ușor a continuat să fie numit „greu”.

Bariu în natură.

Scoarța terestră conține 0,065% bariu; se găsește sub formă de sulfat, carbonat, silicați și aluminosilicați. Principalele minerale ale bariului sunt deja amintita baritul (sulfatul de bariu), numit si spatar greu sau persan, si witherita (carbonatul de bariu). Resursele minerale mondiale de barit au fost estimate în 1999 la 2 miliarde de tone, o parte semnificativă din ele concentrate în China (aproximativ 1 miliard de tone) și în Kazahstan (0,5 miliarde de tone). Există, de asemenea, rezerve mari de barită în SUA, India, Turcia, Maroc și Mexic. resurse rusești baritul este estimat la 10 milioane de tone; este exploatat în trei câmpuri principale situate în regiunile Khakassia, Kemerovo și Chelyabinsk. Producția totală anuală de barit în lume este de aproximativ 7 milioane de tone, Rusia produce 5 mii de tone și importă 25 de mii de tone de barit pe an.

Primirea.

Principalele materii prime pentru producerea bariului și a compușilor acestuia sunt baritul și, mai rar, witherita. Prin reducerea acestor minerale cu cărbune, cocs sau gaz natural se obțin sulfură și oxid de bariu, respectiv:

BaS04 + 4C = BaS + 4CO

BaS04 + 2CH4 = BaS + 2C + 4H2O

BaCO3 + C = BaO + 2CO

Bariul metalic se obține prin reducerea lui cu oxid de aluminiu.

3BaO + 2Al = 3Ba + Al2O3

Pentru prima dată acest proces a fost efectuat de fizicianul și chimistul rus N.N. Beketov. Iată cum și-a descris experimentele: „Am luat oxid de bariu anhidru și, adăugând la el o anumită cantitate de clorură de bariu, ca flux, am pus acest amestec împreună cu bucăți de argilă (aluminiu) într-un creuzet de cărbune și l-am încălzit câteva ore. . La răcirea creuzetului, am găsit în el un aliaj metalic de un tip complet diferit și proprietăți fizice decât argila. Acest aliaj are o structură grosieră-cristalină, este foarte fragil, o fractură proaspătă are un luciu slab gălbui; Analiza a arătat că constă timp de 100 de ore din 33,3 bariu și 66,7 argilă, sau, cu alte cuvinte, o parte de bariu conține două părți de argilă...”. Acum, procesul de reducere cu aluminiu se realizează în vid la temperaturi de la 1100 la 1250 ° C, în timp ce bariul rezultat se evaporă și se condensează pe părțile mai reci ale reactorului.

În plus, bariul poate fi obținut prin electroliza unui amestec topit de cloruri de bariu și calciu.

Substanță simplă.

Bariul este un metal maleabil alb-argintiu care se desparte cu un impact puternic. Punct de topire 727 ° C, punct de fierbere 1637 ° C, densitate 3,780 g / cm 3. Sub presiune normală, există în două modificări alotropice: până la 375 ° C, a -Ba cu o rețea cubică centrată pe corp este stabilă, peste 375 ° C, b -Ba este stabil. La tensiune arterială crescută se formează o modificare hexagonală. Bariul metalic are o activitate chimică ridicată, se oxidează intens în aer, formând o peliculă ce conține BaO, BaO 2 și Ba 3 N 2, se aprinde la încălzire ușoară sau la impact.

2Ba + O2 = 2BaO; Ba + O2 = BaO2; 3Ba + N 2 = Ba 3 N 2,

prin urmare, bariul este depozitat sub un strat de kerosen sau parafină. Bariul reacționează puternic cu apa și soluțiile acide pentru a forma hidroxid de bariu sau sărurile corespunzătoare:

Ba + 2H20 = Ba (OH)2 + H2

Ba + 2HCI = BaCI2 + H2

Cu halogeni, bariul formează halogenuri, cu hidrogen și azot atunci când este încălzit - hidrură și, respectiv, nitrură.

Ba + CI2 = BaCI2; Ba + H2 = BaH2

Bariul metalic se dizolvă în amoniac lichid cu formarea unei soluții de culoare albastru închis, din care se poate izola amoniaatul de Ba (NH 3) 6 - cristale cu un luciu auriu care se descompun ușor odată cu eliberarea de amoniac. În acest compus, bariul are o stare de oxidare zero.

Aplicație în industrie și știință.

Utilizarea bariului metalic este foarte limitată datorită activității sale chimice ridicate; compușii de bariu sunt utilizați mult mai pe scară largă. Aliaj bariu-aluminiu - aliaj Alba care contine 56% Ba - baza getter-urilor (absorbantii de gaze reziduale in tehnologia vacuum). Pentru a obține getter-ul în sine, bariul este evaporat din aliaj prin încălzirea acestuia într-un balon evacuat al dispozitivului, în urma căruia se formează o „oglindă de bariu” pe părțile reci ale balonului. Bariul este folosit în cantități mici în metalurgie pentru a îndepărta impuritățile de sulf, oxigen și azot din cuprul și plumbul topit. Bariul este adăugat la aliajele de imprimare și antifricțiune, aliajul de bariu-nichel este folosit pentru a face piese pentru tuburi radio și electrozi pentru bujii în motoare cu carburator... În plus, există aplicații non-standard de bariu. Una dintre ele este crearea cometelor artificiale: vaporii de bariu eliberați de navele spațiale sunt ușor ionizați de razele soarelui și se transformă într-un nor strălucitor de plasmă. Prima cometă artificială a fost creată în 1959 în timpul zborului stației interplanetare automate sovietice „Luna-1”. La începutul anilor 1970, fizicienii germani și americani, în timp ce efectuau studii asupra câmpului electromagnetic al Pământului, au aruncat 15 kilograme din cea mai mică pulbere de bariu peste teritoriul Columbiei. Norul de plasmă rezultat s-a întins de-a lungul liniilor câmpului magnetic, făcând posibilă clarificarea poziției acestora. În 1979, jeturile de particule de bariu au fost folosite pentru a studia aurora.

Compuși de bariu.

Compușii de bariu bivalent sunt de cel mai mare interes practic.

Oxid de bariu(BaO): un produs intermediar în producția de bariu - o pulbere albă refractară (punct de topire aproximativ 2020 ° C), reacționează cu apa, formând hidroxid de bariu, absoarbe dioxidul de carbon din aer, transformându-se în carbonat:

BaO + H20 = Ba (OH)2; BaO + CO2 = BaCO3

Calcinat în aer la o temperatură de 500-600 ° C, oxidul de bariu reacționează cu oxigenul, formând peroxid, care, la încălzirea ulterioară la 700 ° C, se transformă din nou în oxid, despărțind oxigenul:

2BaO + O2 = 2BaO2; 2BaO2 = 2BaO + O2

Așa s-a obținut oxigenul până la sfârșitul secolului al XIX-lea, până când s-a dezvoltat o metodă de evoluție a oxigenului prin distilarea aerului lichid.

În laborator, oxidul de bariu poate fi obținut prin calcinarea azotatului de bariu:

2Ba (NO 3) 2 = 2BaO + 4NO 2 + O 2

Acum, oxidul de bariu este folosit ca agent de deshidratare pentru producerea peroxidului de bariu și fabricarea magneților ceramici din ferat de bariu (pentru aceasta, un amestec de pulberi de bariu și oxizi de fier este sinterizat sub o presă într-un câmp magnetic puternic), dar principala aplicație a oxidului de bariu este fabricarea catozilor termoionici. În 1903, tânărul om de știință german Wenelt a testat legea emisiei de electroni din solide, descoperită cu puțin timp înainte de fizicianul englez Richardson. Primul dintre experimentele cu fir de platină a confirmat pe deplin legea, dar experimentul de control a eșuat: fluxul de electroni a fost cu mult mai mare decât se aștepta. Deoarece proprietățile metalului nu s-au putut schimba, Wenelt a sugerat că pe suprafața platinei există un fel de impuritate. După ce a încercat posibili contaminanți de suprafață, a fost convins că oxidul de bariu emite electroni suplimentari, care făcea parte din lubrifiantul pompei de vid folosită în experiment. Cu toate acestea, lumea științifică nu a recunoscut imediat această descoperire, deoarece observația ei nu a putut fi reprodusă. Abia aproape un sfert de secol mai târziu, englezul Kohler a arătat că pentru manifestarea unei emisii termoionice mari, oxidul de bariu trebuie încălzit la presiuni foarte scăzute de oxigen. Ei au putut explica acest fenomen abia în 1935. Omul de știință german Paul a sugerat că electronii sunt emiși de o mică impuritate de bariu din oxid: la presiuni scăzute, o parte din oxigen scapă din oxid, iar bariul rămas este ușor ionizat. pentru a forma electroni liberi, care părăsesc cristalul când sunt încălziți:

2BaO = 2Ba + O2; Ba = Ba 2+ + 2е

Corectitudinea acestei ipoteze a fost stabilită în cele din urmă la sfârșitul anilor 1950 de chimiștii sovietici A. Bundel și P. Kovtun, care au măsurat concentrația de impurități de bariu din oxid și au comparat-o cu fluxul de emisie termoionică a electronilor. Oxidul de bariu este acum o parte activă a majorității catozilor termoionici. De exemplu, un fascicul de electroni care formează o imagine pe ecranul unui televizor sau pe un monitor de computer este emis de oxidul de bariu.

Hidroxid de bariu, octahidrat(Ba (OH) 2· 8H2O). Pulbere albă, ușor solubilă în apă fierbinte (mai mult de 50% la 80 ° C), mai rău în apă rece (3,7% la 20 ° C). Punctul de topire al octahidratului este de 78 ° C, când este încălzit la 130 ° C se transformă în Ba (OH) 2 anhidru. Hidroxidul de bariu se obține prin dizolvarea oxidului în apă fierbinte sau prin încălzirea sulfurei de bariu într-un curent de abur supraîncălzit. Hidroxidul de bariu reacționează ușor cu dioxidul de carbon, prin urmare soluția sa apoasă, numită „apă barită” este utilizată în Chimie analitică ca reactiv pentru CO2. În plus, „apa barită” servește ca reactiv pentru ionii sulfat și carbonat. Hidroxidul de bariu este utilizat pentru îndepărtarea ionilor de sulfat din uleiurile vegetale și animale și din soluțiile industriale, pentru a obține hidroxizi de rubidiu și cesiu, ca componentă a lubrifianților.

Carbonat de bariu(BaCO 3). În natură, mineralul este witherita. Pulbere albă, insolubilă în apă, solubilă în acizi tari (cu excepția sulfuricului). Când este încălzit la 1000 ° C, se descompune cu eliberarea de CO 2:

BaCO3 = BaO + CO2

Carbonatul de bariu se adaugă pe sticlă pentru a-și crește indicele de refracție și se adaugă la emailuri și glazuri.

Sulfat de bariu(BaSO 4). În natură - baritul (greu sau persan) - principalul mineral al bariului - este o pulbere albă (punct de topire aproximativ 1680 ° C), practic insolubilă în apă (2,2 mg / l la 18 ° C), se dizolvă lent în sulfuric concentrat. acid.

Producția de vopsele a fost mult timp asociată cu sulfatul de bariu. Adevărat, la început, utilizarea sa a fost de natură criminală: în forma zdrobită, baritul a fost amestecat cu văruire de plumb, ceea ce a redus semnificativ costul produsului final și, în același timp, a înrăutățit calitatea vopselei. Cu toate acestea, aceste văruituri modificate au fost vândute la același preț ca și văruirea convențională, generând profituri semnificative proprietarilor fabricilor de vopsire. În 1859, Departamentul de Manufactură și Comerț Intern a primit informații despre mașinațiunile frauduloase ale crescătorilor de la Yaroslavl, care au adăugat spate grele la văruirea cu plumb, ceea ce „înșeală consumatorii cu privire la adevărata calitate a mărfurilor și a fost primită și o cerere de interzicere a celor menționate mai sus. crescătorii de la folosirea spatelor la fabricarea văruirii cu plumb”. Dar aceste plângeri au rămas fără nimic. Este suficient să spunem că în 1882 a fost înființată o fabrică de spate în Iaroslavl, care, în 1885, a produs 50 de mii de puds de spart greu zdrobit. La începutul anilor 1890, DI Mendeleev scria: „... Baritul este amestecat cu văruială la multe fabrici, deoarece văruia importată din străinătate, pentru a reduce prețul, conține acest amestec”.

Sulfatul de bariu face parte din Lithopone, o vopsea albă netoxică cu putere mare de acoperire, foarte solicitată pe piață. Pentru fabricarea litoponului, se amestecă soluții apoase de sulfură de bariu și sulfat de zinc, în timp ce are loc o reacție de schimb și un amestec de sulfat de bariu fin cristalin și sulfură de zinc - litopon - precipită, iar apă pură rămâne în soluție.

BaS + ZnSO 4 = BaSO 4 Ї + ZnSЇ

În producția de tipuri scumpe de hârtie, sulfatul de bariu joacă rolul de agent de umplutură și de greutate, făcând hârtia mai albă și mai densă; este, de asemenea, folosit ca umplutură pentru cauciucuri și ceramică.

Peste 95% din baritul extras în lume este folosit pentru prepararea fluidelor de lucru pentru forarea puțurilor de adâncime.

Sulfatul de bariu absoarbe puternic razele X și razele gamma. Această proprietate este utilizată pe scară largă în medicină pentru a diagnostica boli gastrointestinale. Pentru a face acest lucru, pacientului i se permite să înghită o suspensie de sulfat de bariu în apă sau amestecul acesteia cu gris - „terci de bariu” și apoi radiografie. Acele părți ale tractului digestiv, prin care trece „terciul de bariu”, arată ca pete întunecate în imagine. Astfel, medicul poate face o idee despre forma stomacului și a intestinelor, poate determina locul de apariție a bolii. Sulfatul de bariu este, de asemenea, folosit la fabricarea betonului de baritic utilizat în construcția centralelor nucleare și a centralelor nucleare pentru a proteja împotriva radiațiilor penetrante.

sulfură de bariu(BaS). Un produs intermediar în producția de bariu și compușii săi. Produsul comercial este o pulbere liberă de culoare gri, slab solubilă în apă. Sulfura de bariu se foloseste la obtinerea litoponului, in industria pielarii pentru indepartarea parului de pe piele, pentru a obtine hidrogen sulfurat pur. BaS este o componentă a multor fosfori - substanțe care strălucesc după absorbția energiei luminii. El a primit Casciarolo, calcinând baritul cu cărbune. În sine, sulfura de bariu nu strălucește: sunt necesari aditivi de substanțe activatoare - săruri de bismut, plumb și alte metale.

Titanat de bariu(BaTiO 3). Unul dintre cei mai importanți compuși din punct de vedere industrial ai bariului este o substanță cristalină albă refractară (punct de topire 1616 ° C), insolubilă în apă. Titanatul de bariu se obține prin topirea dioxidului de titan cu carbonatul de bariu la o temperatură de aproximativ 1300 ° C:

BaCO 3 + TiO 2 = BaTiO 3 + CO 2

Titanatul de bariu este unul dintre cei mai buni feroelectrici (), materiale electrice foarte valoroase. În 1944, fizicianul sovietic B.M. Wool a descoperit proprietăți feroelectrice remarcabile (constantă dielectrică foarte mare) în titanatul de bariu, care le-a menținut într-un interval larg de temperatură - de la aproape zero absolut la + 125 ° C. Această circumstanță, precum și rezistența mecanică ridicată și Rezistența la umiditate a titanatului de bariu a contribuit la a deveni unul dintre cei mai importanți feroelectrici folosiți, de exemplu, pentru fabricarea condensatoarelor electrice. Titanatul de bariu, ca toți feroelectricii, are și proprietăți piezoelectrice: își schimbă caracteristicile electrice sub presiune. Sub acțiunea unui câmp electric alternativ, în cristalele sale apar oscilații și, prin urmare, sunt utilizate în elemente piezoelectrice, circuite radio și sisteme automate. Titanatul de bariu a fost folosit în încercările de a detecta undele gravitaționale.

Alți compuși de bariu.

Nitratul de bariu și cloratul (Ba (ClO 3) 2) sunt parte integrantă a artificiilor, adăugarea acestor compuși conferă flăcării o culoare verde strălucitoare. Peroxidul de bariu face parte din amestecurile de aprindere pentru aluminotermie. Tetracianoplatinatul de bariu (Ba) (II) strălucește atunci când este expus la raze X și la raze gamma. În 1895, fizicianul german Wilhelm Roentgen, observând luminiscența acestei substanțe, a sugerat existența unei noi radiații, numită mai târziu raze X. Acum cu tetracianoplatinat de bariu (II) acopera ecranele strălucitoare ale dispozitivelor. Tiosulfatul de bariu (BaS 2 O 3) dă lacului incolor o nuanță sidefată, iar amestecând-o cu lipici, puteți obține o imitație completă a sidefului.

Toxicologia compușilor de bariu.

Toate sărurile de bariu solubile sunt otrăvitoare. Sulfatul de bariu folosit în fluoroscopie este practic netoxic. Doza letală de clorură de bariu este de 0,8–0,9 g, carbonat de bariu - 2–4 g. Când sunt ingerați compuși otrăvitori de bariu, există o senzație de arsură în gură, durere de stomac, salivație, greață, vărsături, amețeli, slăbiciune musculară, dificultăți de respirație, încetinirea ritmului cardiac și cădere tensiune arteriala... Principalul tratament pentru otrăvirea cu bariu este spălarea gastrică și utilizarea laxativelor.

Principalele surse de bariu care intră în corpul uman sunt alimentele (în special fructele de mare) și apa de băut. Conform recomandării Organizației Mondiale a Sănătății, conținutul de bariu din apa potabilă nu trebuie să depășească 0,7 mg / l, în Rusia există standarde mult mai stricte - 0,1 mg / l.

Iuri Krutiakov