बेरियम। बेरियम गुण
रासायनिक सूत्र BaSO4 के साथ। यह एक गंधहीन सफेद पाउडर है, जो पानी में अघुलनशील है। इसकी सफेदी और अस्पष्टता, साथ ही इसकी उच्च घनत्व, इसके मुख्य अनुप्रयोगों को परिभाषित करती है।
नाम इतिहास
बेरियम क्षारीय पृथ्वी धातुओं से संबंधित है। उत्तरार्द्ध को इसलिए नाम दिया गया है, क्योंकि डी। आई। मेंडेलीव के अनुसार, उनके यौगिक पृथ्वी के अघुलनशील द्रव्यमान का निर्माण करते हैं, और ऑक्साइड "एक मिट्टी की उपस्थिति है।" बेरियम प्रकृति में खनिज बेराइट के रूप में पाया जाता है, जो विभिन्न अशुद्धियों के साथ बेरियम सल्फेट है।
यह पहली बार 1774 में स्वीडिश रसायनज्ञ शीले और हैन द्वारा तथाकथित भारी स्पार के हिस्से के रूप में खोजा गया था। यहीं से खनिज का नाम आया (ग्रीक "बारिस" से - भारी), और फिर धातु, जब 1808 में हम्फ्री देवी द्वारा अपने शुद्ध रूप में अलग किया गया था।
भौतिक गुण
चूंकि BaSO4 सल्फ्यूरिक एसिड का नमक है, इसके भौतिक गुणों को आंशिक रूप से धातु द्वारा ही निर्धारित किया जाता है, जो नरम, प्रतिक्रियाशील और चांदी जैसा सफेद होता है। प्राकृतिक बेराइट रंगहीन (कभी-कभी सफेद) और पारदर्शी होता है। रासायनिक रूप से शुद्ध BaSO 4 का रंग सफेद से हल्के पीले रंग का होता है, यह गैर-ज्वलनशील होता है, जिसका गलनांक 1580°C होता है।
बेरियम सल्फेट का द्रव्यमान कितना होता है? इसका मोलर द्रव्यमान 233.43 g/mol है। इसमें असामान्य रूप से उच्च विशिष्ट गुरुत्व है - 4.25 से 4.50 ग्राम / सेमी 3 तक। पानी में इसकी अघुलनशीलता को देखते हुए, इसकी उच्च घनत्व जलीय ड्रिलिंग तरल पदार्थ के भराव के रूप में इसे अपरिहार्य बनाती है।
रासायनिक गुण
BaSO4 पानी में सबसे कम घुलनशील यौगिकों में से एक है। इसे दो अत्यधिक घुलनशील लवणों से प्राप्त किया जा सकता है। सोडियम सल्फेट - Na2SO4 का एक जलीय घोल लें। पानी में इसका अणु तीन आयनों में अलग हो जाता है: दो Na + और एक SO 4 2-।
ना 2 एसओ 4 → 2 एनए + + एसओ 4 2-
आइए हम बेरियम क्लोराइड - BaCl 2 का एक जलीय घोल भी लें, जिसका अणु तीन आयनों में अलग हो जाता है: एक Ba 2+ और दो Cl -।
BaCl 2 → बा 2+ + 2Cl -
सल्फेट का एक जलीय घोल और क्लोराइड युक्त मिश्रण मिलाएं। बेरियम सल्फेट दो आयनों के समान परिमाण और विपरीत आवेश के एक अणु में संयोजन के परिणामस्वरूप बनता है।
बा 2+ + एसओ 4 2- → बासो 4
नीचे आप इस प्रतिक्रिया के लिए पूर्ण समीकरण (तथाकथित आणविक समीकरण) देख सकते हैं।
Na 2 SO 4 + BaCl 2 → 2NaCl + BaSO 4
परिणामस्वरूप, बेरियम सल्फेट का अघुलनशील अवक्षेप बनता है।
कमोडिटी बाराइट
व्यवहार में, तेल और गैस कुओं की ड्रिलिंग करते समय ड्रिलिंग तरल पदार्थ में उपयोग के लिए वाणिज्यिक बेरियम सल्फेट के उत्पादन के लिए कच्चा माल, एक नियम के रूप में, खनिज बाराइट है।
शब्द "प्राथमिक" बाइट वाणिज्यिक उत्पादों को संदर्भित करता है जिसमें कच्चे माल (खानों और खदानों से प्राप्त) के साथ-साथ धोने, बसने, भारी मीडिया में पृथक्करण, प्लवनशीलता जैसे तरीकों से सरल संवर्धन के उत्पाद शामिल हैं। अधिकांश कच्चे बेराइट को न्यूनतम शुद्धता और घनत्व में लाने की आवश्यकता होती है। भराव के रूप में उपयोग किए जाने वाले खनिज को पीसकर एक समान आकार में छलनी किया जाता है ताकि इसके कम से कम 97% कण आकार में 75 माइक्रोन तक हों, और 30% से अधिक 6 माइक्रोन से कम न हों। प्राथमिक बाराइट भी इतना घना होना चाहिए कि उसका विशिष्ट गुरुत्व 4.2 ग्राम/सेमी3 या उससे अधिक हो, लेकिन इतना नरम हो कि बीयरिंगों को नुकसान न पहुंचे।
रासायनिक रूप से शुद्ध उत्पाद प्राप्त करना
खनिज बेराइट अक्सर विभिन्न अशुद्धियों से दूषित होता है, मुख्य रूप से लोहे के आक्साइड, जो इसे विभिन्न रंगों में रंगते हैं। इसे कार्बोथर्मली (कोक के साथ गर्म) संसाधित किया जाता है। परिणाम बेरियम सल्फाइड है।
BaSO 4 + 4 C → BaS + 4 CO
उत्तरार्द्ध, सल्फेट के विपरीत, पानी में घुलनशील है और आसानी से ऑक्सीजन, हलोजन और एसिड के साथ प्रतिक्रिया करता है।
बास + एच 2 एसओ 4 → बासो 4 + एच 2 एस
उच्च शुद्धता अंत उत्पाद प्राप्त करने के लिए सल्फ्यूरिक एसिड का उपयोग किया जाता है। इस प्रक्रिया द्वारा गठित बेरियम सल्फेट को अक्सर ब्लैंकफिक्स कहा जाता है, जिसका फ्रेंच में अर्थ "सफेद स्थिर" होता है। यह अक्सर उपभोक्ता उत्पादों जैसे पेंट्स में पाया जाता है।
प्रयोगशाला स्थितियों के तहत, बेरियम आयनों और सल्फेट आयनों को घोल में मिलाकर बेरियम सल्फेट बनाया जाता है (ऊपर देखें)। चूँकि सल्फेट अपनी अघुलनशीलता के कारण बेरियम का सबसे कम विषैला नमक है, बेरियम के अन्य लवणों वाले कचरे को कभी-कभी सोडियम सल्फेट के साथ पूरे बेरियम को बाँधने के लिए उपचारित किया जाता है, जो काफी विषैला होता है।
सल्फेट से हाइड्रोक्साइड और वापस
ऐतिहासिक रूप से, बेराइट का उपयोग चीनी शोधन में आवश्यक बेरियम हाइड्रॉक्साइड, बा (ओएच) 2 के उत्पादन के लिए किया गया है। यह आम तौर पर उद्योग में एक बहुत ही रोचक और व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला यौगिक है। यह पानी में अत्यधिक घुलनशील होता है, जिससे बैराइट पानी के रूप में जाना जाने वाला घोल बनता है। अघुलनशील BaSO4 के गठन के माध्यम से विभिन्न रचनाओं में सल्फेट आयनों के बंधन के लिए उपयोग करना सुविधाजनक है।
हमने ऊपर देखा कि जब कोक की उपस्थिति में गर्म किया जाता है, तो सल्फेट से पानी में घुलनशील बेरियम सल्फाइड - BaS प्राप्त करना आसान होता है। बाद वाला, जब गर्म पानी के साथ बातचीत करता है, तो एक हाइड्रॉक्साइड बनाता है।
बास + 2 एच 2 ओ → बा (ओएच) 2 + एच 2 एस
बेरियम हाइड्रॉक्साइड और सोडियम सल्फेट, घोल में लिए जाने पर, मिश्रित होने पर, बेरियम सल्फेट और सोडियम हाइड्रॉक्साइड का अघुलनशील अवक्षेप देगा।
बा (ओएच) 2 + ना 2 एसओ 4 = बासो 4 + 2 नाओएच
यह पता चला है कि प्राकृतिक बेरियम सल्फेट (बैराइट) को पहले औद्योगिक रूप से बेरियम हाइड्रॉक्साइड में परिवर्तित किया जाता है, और फिर सल्फेट आयनों से विभिन्न नमक प्रणालियों की सफाई करते समय उसी सल्फेट को प्राप्त करने के लिए कार्य करता है। इसी प्रकार कॉपर सल्फेट के विलयन से SO4 2- आयनों के शुद्धिकरण के दौरान भी अभिक्रिया होगी। यदि आप "बेरियम हाइड्रॉक्साइड + कॉपर सल्फेट" का मिश्रण बनाते हैं, तो परिणाम कॉपर हाइड्रॉक्साइड और अघुलनशील बेरियम सल्फेट होता है।
CuSO 4 + Ba(OH) 2 → Cu(OH) 2 + BaSO 4 ↓
सल्फ्यूरिक एसिड के साथ प्रतिक्रिया में भी, इसके सल्फेट आयन पूरी तरह से बेरियम से बंधे होंगे।
ड्रिलिंग तरल पदार्थ में प्रयोग करें
बेरियम सल्फेट, शुद्ध और ग्राउंड बाराइट के विश्व उत्पादन का लगभग 80% तेल और गैस कुओं के निर्माण में ड्रिलिंग तरल पदार्थ के एक घटक के रूप में उपयोग किया जाता है। इसे जोड़ने से उच्च जलाशय दबाव का बेहतर प्रतिरोध करने और ब्रेकआउट को रोकने के लिए कुएं में इंजेक्ट किए गए द्रव का घनत्व बढ़ जाता है।
जब एक कुआँ ड्रिल किया जाता है, तो बिट विभिन्न संरचनाओं से होकर गुजरता है, प्रत्येक की अपनी विशेषताओं के साथ। गहराई जितनी अधिक होगी, विलयन की संरचना में बैराइट का प्रतिशत उतना ही अधिक होना चाहिए। एक अतिरिक्त लाभ यह है कि बेरियम सल्फेट एक गैर-चुंबकीय पदार्थ है, इसलिए यह इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों का उपयोग करके विभिन्न डाउनहोल मापों में हस्तक्षेप नहीं करता है।
पेंट और पेपर उद्योग
अधिकांश सिंथेटिक BaSO 4 का उपयोग पेंट के लिए सफेद वर्णक के एक घटक के रूप में किया जाता है। तो, टाइटेनियम डाइऑक्साइड (टीओओ 2) के साथ मिश्रित ब्लैंफिक्स को पेंटिंग में इस्तेमाल होने वाले सफेद तेल के रंग के रूप में बेचा जाता है।
BaSO4 और ZnS (जिंक सल्फाइड) का संयोजन लिटोपोन नामक एक अकार्बनिक वर्णक देता है। इसका उपयोग फोटोग्राफिक पेपर के कुछ ग्रेड के लिए कोटिंग के रूप में किया जाता है।
हाल ही में, बेरियम सल्फेट का उपयोग इंकजेट प्रिंटर के लिए कागज़ को चमकाने के लिए किया गया है।
रासायनिक उद्योग और अलौह धातु विज्ञान में अनुप्रयोग
पॉलीप्रोपाइलीन और पॉलीस्टाइनिन के उत्पादन में, BaSO 4 का उपयोग 70% तक के अनुपात में भराव के रूप में किया जाता है। यह प्लास्टिक के एसिड और क्षार के प्रतिरोध को बढ़ाने के साथ-साथ उन्हें अपारदर्शिता प्रदान करने का प्रभाव है।
इसका उपयोग अन्य बेरियम यौगिकों, विशेष रूप से बेरियम कार्बोनेट के उत्पादन के लिए भी किया जाता है, जिसका उपयोग टेलीविजन और कंप्यूटर स्क्रीन के लिए एलईडी ग्लास बनाने के लिए किया जाता है (ऐतिहासिक रूप से कैथोड रे ट्यूब में)।
पिघले हुए धातु को चिपकने से रोकने के लिए धातु की ढलाई में इस्तेमाल होने वाले सांचों को अक्सर बेरियम सल्फेट के साथ लेपित किया जाता है। यह एनोड कॉपर प्लेट के निर्माण में किया जाता है। उन्हें बेरियम सल्फेट की एक परत के साथ लेपित तांबे के सांचों में डाला जाता है। जब लिक्विड कॉपर एक तैयार एनोड प्लेट में जम जाता है, तो इसे मोल्ड से आसानी से हटाया जा सकता है।
पायरोटेक्निक उपकरण
चूँकि बेरियम यौगिक जलने पर हरे रंग का प्रकाश उत्सर्जित करते हैं, इस पदार्थ के लवणों का उपयोग अक्सर आतिशबाज़ी के सूत्रों में किया जाता है। हालांकि सल्फेट की तुलना में नाइट्रेट और क्लोरेट अधिक सामान्य हैं, बाद वाले को व्यापक रूप से पाइरोटेक्निक स्ट्रोब रोशनी में एक घटक के रूप में उपयोग किया जाता है।
एक्स-रे कंट्रास्ट एजेंट
बेरियम सल्फेट एक रेडियोपैक एजेंट है जिसका उपयोग कुछ चिकित्सीय समस्याओं के निदान के लिए किया जाता है। चूंकि ऐसे पदार्थ एक्स-रे के लिए अपारदर्शी होते हैं (उनके उच्च घनत्व के परिणामस्वरूप उन्हें अवरुद्ध कर देते हैं), शरीर के वे क्षेत्र जिनमें वे स्थानीयकृत होते हैं, एक्स-रे फिल्म पर सफेद क्षेत्रों के रूप में दिखाई देते हैं। यह एक (निदानित) अंग और अन्य (आस-पास) ऊतकों के बीच आवश्यक अंतर पैदा करता है। कंट्रास्ट डॉक्टर को किसी विशेष स्थिति को देखने में मदद करेगा जो उस अंग या शरीर के हिस्से में मौजूद हो सकती है।
बेरियम सल्फेट मुंह से या एनीमा के साथ ठीक से लिया जाता है। पहले मामले में, यह अन्नप्रणाली, पेट या छोटी आंत को एक्स-रे के लिए अपारदर्शी बनाता है। जिससे उनकी फोटो खींची जा सके। यदि पदार्थ को एनीमा के साथ प्रशासित किया जाता है, तो बड़ी आंत या आंतों को एक्स-रे के साथ देखा और ठीक किया जा सकता है।
विभिन्न रोगियों के लिए बेरियम सल्फेट की खुराक भिन्न होगी, यह सब परीक्षण के प्रकार पर निर्भर करता है। दवा एक विशेष चिकित्सा बेरियम निलंबन या गोलियों के रूप में उपलब्ध है। अलग-अलग परीक्षणों के लिए कंट्रास्ट और एक्स-रे उपकरण की आवश्यकता होती है, जिसके लिए अलग-अलग मात्रा में निलंबन की आवश्यकता होती है (कुछ मामलों में, टैबलेट के रूप में एक दवा आवश्यक है)। कंट्रास्ट एजेंट का उपयोग केवल एक चिकित्सक की प्रत्यक्ष देखरेख में किया जाना चाहिए।
बेरियम दूसरे समूह के मुख्य उपसमूह का एक तत्व है, डी। आई। मेंडेलीव के रासायनिक तत्वों की आवधिक प्रणाली की छठी अवधि, परमाणु संख्या 56 के साथ। इसे प्रतीक बा (अक्षांश) द्वारा नामित किया गया है। बेरियम). एक साधारण पदार्थ एक नरम, नमनीय चांदी-सफेद क्षारीय पृथ्वी धातु है। उच्च रासायनिक गतिविधि रखता है।
बेरियम की खोज का इतिहासबेरियम की खोज 1774 में कार्ल शीले द्वारा ऑक्साइड बाओ के रूप में की गई थी। 1808 में, अंग्रेजी रसायनज्ञ हम्फ्री डेवी ने पारा कैथोड के साथ गीले बेरियम हाइड्रॉक्साइड के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा बेरियम अमलगम का उत्पादन किया; गर्म करने पर पारे को वाष्पित करने के बाद उसने बेरियम धातु को पृथक कर दिया।
1774 में, स्वीडिश रसायनशास्त्री कार्ल विल्हेम शेहले और उनके मित्र जोहान गॉटलीब हैन ने सबसे भारी खनिजों में से एक, हेवी स्पार BaSO 4 की जांच की। वे पहले अज्ञात "भारी पृथ्वी" को अलग करने में कामयाब रहे, जिसे बाद में बैराइट (ग्रीक βαρυς - भारी) से कहा गया। और 34 वर्षों के बाद, हम्फ्री डेवी ने गीली बेराइट पृथ्वी को इलेक्ट्रोलिसिस के अधीन किया, इससे एक नया तत्व - बेरियम प्राप्त किया। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि उसी 1808 में, डेवी से थोड़ा पहले, जेने जैकब बर्जेलियस और उनके सहकर्मियों ने कैल्शियम, स्ट्रोंटियम और बेरियम के अमलगम प्राप्त किए। इस प्रकार बेरियम तत्व का जन्म हुआ।
प्राचीन कीमियागरों ने लकड़ी या चारकोल से BaSO 4 को निस्तारित किया और फॉस्फोरसेंट "बोलोग्नीस रत्न" प्राप्त किया। लेकिन रासायनिक रूप से, ये रत्न BaO नहीं, बल्कि बेरियम सल्फाइड BaS हैं।
नाम की उत्पत्ति
इसका नाम ग्रीक बैरीज़ - "भारी" से मिला, क्योंकि इसके ऑक्साइड (बाओ) को ऐसे पदार्थों के लिए असामान्य रूप से उच्च घनत्व होने की विशेषता थी।
प्रकृति में बेरियम ढूँढनापृथ्वी की पपड़ी में 0.05% बेरियम होता है। यह काफी कुछ है - सीसा, टिन, तांबा या पारा की तुलना में बहुत अधिक। अपने शुद्ध रूप में, यह पृथ्वी में मौजूद नहीं है: बेरियम सक्रिय है, यह क्षारीय पृथ्वी धातुओं के उपसमूह में शामिल है और, स्वाभाविक रूप से, यह खनिजों में काफी मजबूती से बंधा हुआ है।
मुख्य बेरियम खनिज पहले से ही उल्लेखित भारी स्पार BaSO 4 (अधिक बार बाराइट कहा जाता है) और अंग्रेज़ विलियम विदरिंग (1741 ... 1799) के नाम पर रखा गया है, जिन्होंने 1782 में इस खनिज की खोज की थी। बेरियम लवण की एक छोटी सांद्रता में कई खनिज पानी और समुद्र के पानी में पाए जाते हैं। इस मामले में कम सामग्री एक प्लस है, माइनस नहीं, क्योंकि सल्फेट को छोड़कर सभी बेरियम लवण जहरीले होते हैं।
बेरियम जमा के प्रकारखनिज संघों द्वारा, बेराइट अयस्कों को मोनोमिनरल और जटिल में विभाजित किया जाता है। जटिल लोगों को बैराइट-सल्फ़ाइड में विभाजित किया जाता है (इसमें सीसा, जस्ता, कभी-कभी तांबा और लौह पाइराइट सल्फाइड होता है, कम अक्सर Sn, Ni, Au, Ag), बैराइट-केल्साइट (75% कैल्साइट तक होता है), आयरन-बैराइट (मैग्नेटाइट होता है) , हेमटिट, और ऊपरी क्षेत्रों में गोइथाइट और हाइड्रोगोएथाइट) और बैराइट-फ्लोराइट (बैराइट और फ्लोराइट को छोड़कर, उनमें आमतौर पर क्वार्ट्ज और कैल्साइट होते हैं, और जस्ता, सीसा, तांबा और पारा सल्फाइड कभी-कभी छोटी अशुद्धियों के रूप में मौजूद होते हैं)।
व्यावहारिक दृष्टिकोण से, हाइड्रोथर्मल वेन मोनोमिनरल, बैराइट-सल्फ़ाइड और बैराइट-फ्लोराइट जमा सबसे बड़ी रुचि रखते हैं। कुछ मेटासोमैटिक शीट डिपॉजिट और एलुवियल प्लेसर भी औद्योगिक महत्व के हैं। तलछटी निक्षेप, जो जल घाटियों के विशिष्ट रासायनिक तलछट हैं, दुर्लभ हैं और महत्वपूर्ण भूमिका नहीं निभाते हैं।
एक नियम के रूप में, बेराइट अयस्कों में अन्य उपयोगी घटक (फ्लोराइट, गैलेना, स्फेलेराइट, तांबा, सोना औद्योगिक सांद्रता में) होते हैं, इसलिए उनका उपयोग संयोजन में किया जाता है।
बेरियम के समस्थानिकप्राकृतिक बेरियम में सात स्थिर आइसोटोप का मिश्रण होता है: 130 बा, 132 बा, 134 बा, 135 बा, 136 बा, 137 बा, 138 बा। उत्तरार्द्ध सबसे आम (71.66%) है। बेरियम के रेडियोधर्मी समस्थानिक भी ज्ञात हैं, जिनमें से सबसे महत्वपूर्ण 140 Ba है। यह यूरेनियम, थोरियम और प्लूटोनियम के क्षय के दौरान बनता है।
बेरियम प्राप्त करनाधातु को विभिन्न तरीकों से प्राप्त किया जा सकता है, विशेष रूप से, बेरियम क्लोराइड और कैल्शियम क्लोराइड के पिघले हुए मिश्रण के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा। एल्युमिनोथर्मिक विधि द्वारा ऑक्साइड से इसे बहाल करके बेरियम प्राप्त करना संभव है। ऐसा करने के लिए, विदराइट को कोयले से जलाया जाता है और बेरियम ऑक्साइड प्राप्त होता है:
BaCO 3 + C → BaO + 2CO।
फिर एल्युमीनियम पाउडर के साथ बाओ के मिश्रण को वैक्यूम में 1250 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया जाता है। ट्यूब के ठंडे भागों में कम बेरियम के वाष्प संघनित होते हैं जिसमें प्रतिक्रिया होती है:
3BaO + 2Al → अल 2 ओ 3 + 3बीए।
यह दिलचस्प है कि बेरियम पेरोक्साइड बाओ 2 को अक्सर एल्युमिनोथर्मी के लिए इग्निशन मिश्रण की संरचना में शामिल किया जाता है।
विटेराइट के सरल कैल्सीनेशन द्वारा बेरियम ऑक्साइड प्राप्त करना मुश्किल है: विटेराइट केवल 1800 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर विघटित होता है। बेरियम नाइट्रेट बा (एनओ 3) 2 को शांत करके बाओ प्राप्त करना आसान है:
2बीए (एनओ 3) 2 → 2बाओ + 4एनओ 2 + ओ 2।
इलेक्ट्रोलिसिस और एल्युमिनियम रिडक्शन दोनों एक नरम (सीसा से सख्त, लेकिन जस्ता से नरम) चमकदार सफेद धातु का उत्पादन करते हैं। यह 710°C पर पिघलता है, 1638°C पर उबलता है, इसका घनत्व 3.76 g/cm3 है। यह सब पूरी तरह से क्षारीय पृथ्वी धातुओं के उपसमूह में बेरियम की स्थिति से मेल खाता है।
बेरियम के सात प्राकृतिक समस्थानिक हैं। इनमें से सबसे आम बेरियम-138 है; यह 70% से अधिक है।
बेरियम अत्यधिक सक्रिय है। यह प्रभाव पर स्वयं प्रज्वलित होता है, आसानी से पानी को विघटित करता है, घुलनशील बेरियम ऑक्साइड हाइड्रेट बनाता है:
बा + 2 एच 2 ओ → बा (ओएच) 2 + एच 2।
बेरियम हाइड्रॉक्साइड के जलीय विलयन को बेराइट जल कहते हैं। गैस मिश्रण में सीओ 2 निर्धारित करने के लिए विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान में इस "पानी" का उपयोग किया जाता है। लेकिन यह बेरियम यौगिकों के उपयोग की कहानी से पहले से ही है। धात्विक बेरियम लगभग कोई व्यावहारिक अनुप्रयोग नहीं पाता है। बेहद कम मात्रा में, इसे बियरिंग और प्रिंटिंग मिश्र धातुओं में पेश किया जाता है। रेडियो ट्यूब में बेरियम और निकल की एक मिश्र धातु का उपयोग किया जाता है, शुद्ध बेरियम का उपयोग केवल वैक्यूम तकनीक में गेट्टर (गेटर) के रूप में किया जाता है।
1200-1250 डिग्री सेल्सियस पर वैक्यूम में एल्यूमीनियम की कमी से ऑक्साइड से बेरियम धातु प्राप्त होती है:
4BaO + 2Al \u003d 3Ba + BaAl 2 O 4।
बेरियम को निर्वात आसवन या ज़ोन मेल्टिंग द्वारा शुद्ध किया जाता है।
बेरियम टाइटेनियम की तैयारी इसे प्राप्त करना अपेक्षाकृत आसान है। 700 पर वाइटराइट BaCO 3 ... 800 ° C टाइटेनियम डाइऑक्साइड TYu 2 के साथ प्रतिक्रिया करता है, यह वही निकलता है जो आपको चाहिए:
BaCO 3 + TiO 2 → BaTiO 3 + CO 2।
मुख्य प्रॉम। BaO से धात्विक बेरियम प्राप्त करने की एक विधि A1 पाउडर के साथ इसकी कमी है: 4BaO + 2A1 -> 3Ba + BaO * A1 2 O 3। यह प्रक्रिया रिएक्टर में 1100-1200°C पर Ar वातावरण में या निर्वात में की जाती है (बाद वाली विधि बेहतर है)। BaO:A1 का मोलर अनुपात (1.5-2):1 है। रिएक्टर को एक भट्टी में रखा जाता है ताकि इसके "ठंडे हिस्से" (इसमें गठित बेरियम वाष्प संघनित) का तापमान लगभग 520 ° C हो। वैक्यूम में आसवन द्वारा, बेरियम को 10 ~ 4 से कम की अशुद्धता सामग्री के लिए शुद्ध किया जाता है। वजन से%, और ज़ोन पिघलने का उपयोग करते समय - 10 ~ 6% तक।
टाइटेनियम के साथ 1300 ° C पर BaBeO 2 [Ba (OH) 2 और Be (OH) 2 के संलयन द्वारा संश्लेषित] की कमी के साथ-साथ 120 ° C Ba (N 3) पर अपघटन द्वारा बेरियम की छोटी मात्रा भी प्राप्त की जाती है। ) 2, NaN 3 के साथ बेरियम लवणों के विनिमय p- धनायनों के दौरान बनता है।
एसीटेट बा (OOCHN 3), - रंगहीन। क्रिस्टल; एमपी। 490 डिग्री सेल्सियस (विघटन); सघन 2.47 ग्राम/सेमी 3; सोल। पानी में (0 डिग्री सेल्सियस पर 58.8 ग्राम प्रति 100 ग्राम)। 25 डिग्री सेल्सियस से नीचे, ट्राइहाइड्रेट जलीय घोल से क्रिस्टलीकृत होता है, 25-41 डिग्री सेल्सियस पर - मोनोहाइड्रेट, 41 डिग्री सेल्सियस से ऊपर - निर्जल नमक। सहभागिता प्राप्त करें। Ba (OH) 2, VaCO 3 या BaS CH 3 CO 2 H के साथ। ऊन और चिंट्ज़ को रंगते समय एक मोर्डेंट के रूप में उपयोग किया जाता है।
मैंगनेट (VI) BaMnO4 - हरे क्रिस्टल; 1000 डिग्री सेल्सियस तक विघटित नहीं होता है। एमएनओ 2 के साथ बा (एनओ 3) 2 के मिश्रण को शांत करके प्राप्त किया गया। आमतौर पर फ्रेस्को पेंटिंग के लिए इस्तेमाल किया जाने वाला वर्णक (कसेल या मैंगनीज हरा)।
क्रोमेट (VI) ВаСrO 4 - पीला क्रिस्टल; एमपी। 1380 डिग्री सेल्सियस; - 1366.8 केजे/मोल; सोल। inorg. टू-मैक्स, सोल नहीं। पानी में। सहभागिता प्राप्त करें। क्षार धातु क्रोमेट्स (VI) के साथ Ba (OH) 2 या BaS का जलीय घोल। चीनी मिट्टी की चीज़ें के लिए वर्णक (बैराइट पीला)। MPC 0.01 mg / m 3 (Cr0 3 के संदर्भ में)। पिरकोनेट ВаZrО 3 - रंगहीन। क्रिस्टल; एमपी। ~ 269 डिग्री सेल्सियस; - 1762 केजे/मोल; सोल। क्षार और एनएच 4 एचसीओ 3 के पानी और जलीय घोल में, मजबूत इनऑर्ग द्वारा विघटित। टू-तमी। सहभागिता प्राप्त करें। गर्म होने पर BaO, Ba(OH) 2 या BaCO 3 के साथ ZrO2। बा ज़िरकोनेट को वाटीओ 3 -पीज़ोइलेक्ट्रिक के साथ मिलाया जाता है।
ब्रोमाइड BaBr 2 - सफेद क्रिस्टल; एमपी। 847 डिग्री सेल्सियस; सघन 4.79 ग्राम/सेमी 3; -757 केजे/मोल; अच्छा सोल। पानी में, मेथनॉल, बदतर - इथेनॉल में। जलीय घोल से, डाइहाइड्रेट क्रिस्टलीकृत हो जाता है, 75 ° C पर मोनोहाइड्रेट में बदल जाता है, निर्जल नमक में - 100 ° C से ऊपर। जलीय घोल में, अंतःक्रिया। CO 2 और O 2 हवा के साथ, VaCO 3 और Br 2 बनाते हैं। BaBr 2 इंटरैक्शन प्राप्त करें। हाइड्रोब्रोमिक एसिड के साथ जलीय पी-खाई बा (OH) 2 या VaCO 3।
आयोडाइड बाई 2 - रंगहीन। क्रिस्टल; एमपी। 740 डिग्री सेल्सियस (विघटन); सघन 5.15 ग्राम/सेमी 3; . -607 केजे/मोल; अच्छा सोल। पानी और इथेनॉल में। गर्म पानी के घोल से, डाइहाइड्रेट क्रिस्टलीकृत होता है (150 ° C पर निर्जलित), 30 ° C से नीचे - हेक्साहाइड्रेट। VaI 2 इंटरैक्शन प्राप्त करें। हाइड्रोआयोडिक एसिड के साथ पानी पी-खाई बा (OH) 2 या VaCO 3।
बेरियम के भौतिक गुणबेरियम एक चांदी-सफेद निंदनीय धातु है। तेज प्रहार से टूट जाता है। बेरियम के दो एलोट्रोपिक संशोधन हैं: α-Ba एक क्यूबिक बॉडी-केंद्रित जाली के साथ 375 °C (पैरामीटर a = 0.501 एनएम) तक स्थिर है, β-Ba ऊपर स्थिर है।
खनिज पैमाने पर कठोरता 1.25; मोह्स पैमाने पर 2.
बेरियम धातु को मिट्टी के तेल या पैराफिन की परत के नीचे रखा जाता है।
बेरियम के रासायनिक गुणबेरियम एक क्षारीय पृथ्वी धातु है। यह हवा में गहन रूप से ऑक्सीकरण करता है, बेरियम ऑक्साइड बाओ और बेरियम नाइट्राइड बा 3 एन 2 बनाता है, और थोड़ा गर्म होने पर प्रज्वलित होता है। बेरियम हाइड्रॉक्साइड बा (ओएच) 2 बनाने, पानी के साथ जोरदार प्रतिक्रिया करता है:
बा + 2 एच 2 ओ \u003d बा (ओएच) 2 + एच 2
सक्रिय रूप से पतला एसिड के साथ बातचीत करता है। कई बेरियम लवण पानी में अघुलनशील या थोड़े घुलनशील होते हैं: बेरियम सल्फेट BaSO 4, बेरियम सल्फाइट BaSO 3, बेरियम कार्बोनेट BaCO 3, बेरियम फॉस्फेट Ba 3 (PO 4) 2। बेरियम सल्फाइड BaS, कैल्शियम सल्फाइड CaS के विपरीत, पानी में अत्यधिक घुलनशील है।
प्राकृतिक मई से बेरियम में सात स्थिर समस्थानिक हैं। अध्याय 130, 132, 134-137 और 138 (71.66%)। थर्मल न्यूट्रॉन को पकड़ने का क्रॉस सेक्शन 1.17-10 28 मीटर 2 है। बाहरी विन्यास इलेक्ट्रॉन खोल 6s 2; ऑक्सीकरण राज्य + 2, शायद ही कभी + 1; आयनीकरण ऊर्जा Ba° -> Ba + -> Ba 2+ सम्मान। 5.21140 और 10.0040 ईवी; पॉलिंग इलेक्ट्रोनगेटिविटी 0.9; परमाणु त्रिज्या 0.221 एनएम, आयनिक त्रिज्या बा 2+ 0.149 एनएम (समन्वय संख्या 6)।
हलोजन के साथ आसानी से अभिक्रिया करके हैलाइड बनाता है।
जब हाइड्रोजन के साथ गरम किया जाता है, तो यह बेरियम हाइड्राइड BaH2 बनाता है, जो बदले में लिथियम हाइड्राइड LiH के साथ ली कॉम्प्लेक्स देता है।
अमोनिया के साथ गर्म करने पर प्रतिक्रिया करता है:
6Ba + 2NH 3 = 3BaH 2 + Ba 3 N 2
बेरियम नाइट्राइड बा 3 एन 2 गर्म होने पर सीओ के साथ प्रतिक्रिया करता है, साइनाइड बनाता है:
बा 3 एन 2 + 2CO = बा(सीएन) 2 + 2बाओ
तरल अमोनिया के साथ, यह एक गहरे नीले रंग का घोल देता है, जिसमें से अमोनिया को अलग किया जा सकता है, जिसमें सुनहरी चमक होती है और NH 3 के उन्मूलन के साथ आसानी से विघटित हो जाती है। प्लैटिनम उत्प्रेरक की उपस्थिति में, अमोनिया बेरियम एमाइड बनाने के लिए विघटित होता है:
बा (एनएच 2) 2 + 4एनएच 3 + एच 2
बेरियम कार्बाइड BaC 2 को चाप भट्टी में कोयले के साथ BaO को गर्म करके प्राप्त किया जा सकता है।
फास्फोरस के साथ यह फॉस्फाइड बा 3 पी 2 बनाता है।
बेरियम कई धातुओं के ऑक्साइड, हलाइड्स और सल्फाइड को संबंधित धातु में कम कर देता है।
बेरियम का अनुप्रयोगए1 (अल्बा मिश्रधातु, 56% बा) के साथ बेरियम की एक मिश्र धातु गेटर्स (गेटर्स) का आधार है। गेटर को प्राप्त करने के लिए, डिवाइस के खाली फ्लास्क में उच्च आवृत्ति हीटिंग द्वारा मिश्र धातु से बेरियम वाष्पित हो जाता है; बेरियम दर्पण (या नाइट्रोजन वातावरण में वाष्पीकरण के दौरान फैलाना कोटिंग)। थर्मिओनिक कैथोड के भारी बहुमत का सक्रिय भाग बाओ है। बेरियम का उपयोग Cu और Pb डीऑक्सीडाइज़र के रूप में भी किया जाता है, एंटीफ्रिक्शन के लिए एक योज्य के रूप में। मिश्र धातु, लौह और अलौह धातु, साथ ही मिश्र धातु, जिससे टाइपोग्राफिक फोंट उनकी कठोरता को बढ़ाने के लिए बनाए जाते हैं। नी के साथ बेरियम मिश्र धातुओं का उपयोग आंतरिक इंजनों में चमक प्लग के लिए इलेक्ट्रोड के निर्माण के लिए किया जाता है। दहन और रेडियो ट्यूबों में। 140 Va (T 1/2 12.8 दिन) बेरियम यौगिकों के अध्ययन में प्रयुक्त एक आइसोटोप संकेतक है।
बेरियम धातु, अक्सर एल्यूमीनियम के साथ एक मिश्र धातु में, उच्च वैक्यूम इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में गेटर के रूप में उपयोग की जाती है।
जंग रोधी सामग्रीबेरियम को जिरकोनियम के साथ तरल धातु शीतलक (सोडियम, पोटेशियम, रूबिडियम, लिथियम, सीज़ियम के मिश्र धातु) में जोड़ा जाता है ताकि पाइपलाइनों और धातु विज्ञान में आक्रामकता को कम किया जा सके।
प्रकाशिकी (लेंस, प्रिज्म) में एकल क्रिस्टल के रूप में बेरियम फ्लोराइड का उपयोग किया जाता है।
बेरियम पेरोक्साइड का उपयोग आतिशबाज़ी बनाने की विद्या और ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में किया जाता है। बेरियम नाइट्रेट और बेरियम क्लोरेट का उपयोग आग की लपटों (हरी आग) को रंगने के लिए आतिशबाज़ी बनाने की विद्या में किया जाता है।
बेरियम क्रोमेट का उपयोग थर्मोकेमिकल विधि (ओक रिज चक्र, यूएसए) द्वारा हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के उत्पादन में किया जाता है।
बेरियम ऑक्साइड, तांबे और दुर्लभ पृथ्वी धातुओं के ऑक्साइड के साथ, तरल नाइट्रोजन तापमान और उससे ऊपर के सुपरकंडक्टिंग सिरेमिक को संश्लेषित करने के लिए उपयोग किया जाता है।
बेरियम ऑक्साइड का उपयोग एक विशेष प्रकार के कांच को पिघलाने के लिए किया जाता है जिसका उपयोग यूरेनियम की छड़ों को कोट करने के लिए किया जाता है। इस तरह के चश्मे के व्यापक प्रकारों में से एक की संरचना निम्नलिखित है - (फास्फोरस ऑक्साइड - 61%, बाओ - 32%, एल्यूमीनियम ऑक्साइड - 1.5%, सोडियम ऑक्साइड - 5.5%)। परमाणु उद्योग के लिए कांच बनाने में बेरियम फॉस्फेट का भी उपयोग किया जाता है।
बेरियम फ्लोराइड फ्लोराइड इलेक्ट्रोलाइट के एक घटक के रूप में ठोस राज्य फ्लोरीन बैटरी में प्रयोग किया जाता है।
बेरियम ऑक्साइड का उपयोग शक्तिशाली कॉपर ऑक्साइड बैटरी में सक्रिय द्रव्यमान (बेरियम ऑक्साइड-कॉपर ऑक्साइड) के एक घटक के रूप में किया जाता है।
बेरियम सल्फेट का उपयोग लीड-एसिड बैटरी के उत्पादन में एक नकारात्मक इलेक्ट्रोड सक्रिय जन विस्तारक के रूप में किया जाता है।
बेरियम कार्बोनेट BaCO3 कांच के अपवर्तक सूचकांक को बढ़ाने के लिए कांच के द्रव्यमान में जोड़ा जाता है। बेरियम सल्फेट का उपयोग कागज उद्योग में भराव के रूप में किया जाता है; कागज की गुणवत्ता काफी हद तक उसके वजन से निर्धारित होती है, बैराइट BaSO 4 कागज को भारी बनाता है। यह नमक जरूरी कागज के सभी महंगे ग्रेड में शामिल है। इसके अलावा, बेरियम सल्फेट का व्यापक रूप से सफेद लिथोपोन पेंट के उत्पादन में उपयोग किया जाता है, जो जिंक सल्फेट के साथ बेरियम सल्फाइड के समाधान की प्रतिक्रिया का एक उत्पाद है:
BaS + ZnSO 4 → BaSO 4 + ZnS।
दोनों लवण, एक सफेद रंग होने के कारण, घोल में शुद्ध पानी रहता है।
गहरे तेल और गैस के कुओं की ड्रिलिंग करते समय, पानी में बेरियम सल्फेट के निलंबन का उपयोग ड्रिलिंग द्रव के रूप में किया जाता है।
एक और बेरियम नमक महत्वपूर्ण उपयोग पाता है। यह बेरियम टाइटेनेट बैटीओ 3 है - सबसे महत्वपूर्ण फेरोइलेक्ट्रिक्स में से एक (फेरोइलेक्ट्रिक्स अपने दम पर ध्रुवीकृत होते हैं, बाहरी क्षेत्र के संपर्क में नहीं होते हैं। डाइलेक्ट्रिक्स के बीच, वे कंडक्टरों के बीच फेरोमैग्नेटिक सामग्री के समान ही बाहर खड़े होते हैं। इस तरह के ध्रुवीकरण की क्षमता है। केवल एक निश्चित तापमान पर बनाए रखा जाता है। ध्रुवीकृत फेरोइलेक्ट्रिक्स उच्च ढांकता हुआ निरंतर भिन्न होता है), जिसे बहुत मूल्यवान विद्युत सामग्री माना जाता है।
1944 में, इस वर्ग को बेरियम टाइटेनेट द्वारा पूरक किया गया था, जिसके फेरोइलेक्ट्रिक गुणों की खोज सोवियत भौतिक विज्ञानी बी.एम. वुलोम। बेरियम टाइटेनेट की एक विशेषता यह है कि यह बहुत व्यापक तापमान सीमा में फेरोइलेक्ट्रिक गुणों को बरकरार रखता है - पूर्ण शून्य से + 125 डिग्री सेल्सियस तक।
बेरियम का उपयोग दवा में भी किया गया है। इसके सल्फेट लवण का प्रयोग वात रोगों के निदान में किया जाता है। BaSO4 को पानी में मिलाकर रोगी को निगलने दिया जाता है। बेरियम सल्फेट एक्स-रे के लिए अपारदर्शी है, और इसलिए पाचन तंत्र के वे हिस्से, जिनके माध्यम से "बेरियम दलिया" जाता है, स्क्रीन पर अंधेरा रहता है। तो डॉक्टर पेट और आंतों के आकार के बारे में एक विचार प्राप्त करता है, उस स्थान को निर्धारित करता है जहां अल्सर हो सकता है।
मानव शरीर पर बेरियम का प्रभाव
शरीर में प्रवेश के मार्ग।
बेरियम मानव शरीर में प्रवेश करने का मुख्य तरीका भोजन के माध्यम से होता है। इस प्रकार, कुछ समुद्री निवासी आसपास के पानी से बेरियम जमा करने में सक्षम हैं, और समुद्र के पानी में इसकी सामग्री की तुलना में 7-100 (और कुछ समुद्री पौधों के लिए 1000 तक) की सांद्रता अधिक है। कुछ पौधे (उदाहरण के लिए सोयाबीन और टमाटर) भी मिट्टी से 2-20 गुना बेरियम जमा करने में सक्षम हैं। हालाँकि, उन क्षेत्रों में जहाँ पानी में बेरियम की सघनता अधिक है, पीने का पानी भी कुल बेरियम सेवन में योगदान कर सकता है। हवा से बेरियम का सेवन नगण्य है।
सेहत को खतरा।
डब्ल्यूएचओ के तत्वावधान में किए गए वैज्ञानिक महामारी विज्ञान के अध्ययन के दौरान, हृदय रोगों से मृत्यु दर और पीने के पानी में बेरियम की सामग्री के बीच संबंध के आंकड़ों की पुष्टि नहीं की गई है। स्वयंसेवकों में अल्पकालिक अध्ययन में, 10 मिलीग्राम / एल तक बेरियम सांद्रता पर हृदय प्रणाली पर कोई प्रतिकूल प्रभाव नहीं पड़ा। सच है, चूहों पर किए गए प्रयोगों में, जब बाद वाले ने बेरियम की कम सामग्री के साथ भी पानी का सेवन किया, तो सिस्टोलिक रक्तचाप में वृद्धि देखी गई। यह मनुष्यों में बेरियम युक्त पानी के लंबे समय तक उपयोग के साथ रक्तचाप में वृद्धि के संभावित खतरे को इंगित करता है (यूएसईपीए के पास ऐसा डेटा है)।
यूएसईपीए डेटा यह भी सुझाव देता है कि अधिकतम बेरियम सामग्री से कहीं अधिक पानी का एक पेय भी मांसपेशियों की कमजोरी और पेट दर्द का कारण बन सकता है। हालाँकि, यह ध्यान रखना आवश्यक है कि USEPA गुणवत्ता मानक (2.0 mg/l) द्वारा स्थापित बेरियम मानक WHO द्वारा अनुशंसित मान (0.7 mg/l) से काफी अधिक है। रूसी सैनिटरी मानकों ने पानी में बेरियम के लिए और भी सख्त एमपीसी मान निर्धारित किया है - 0.1 मिलीग्राम / एल। जल हटाने की प्रौद्योगिकियां: आयन एक्सचेंज, रिवर्स ऑस्मोसिस, इलेक्ट्रोडायलिसिस।
परिभाषा
बेरियमआवर्त सारणी के मुख्य (ए) उपसमूह के द्वितीय समूह की छठी अवधि में स्थित है।
परिवार का है एस-तत्व। धातु। पद - बा. क्रमसूचक संख्या - 56. आपेक्षिक परमाणु द्रव्यमान - 137.34 a.m.u.
बेरियम परमाणु की इलेक्ट्रॉनिक संरचना
बेरियम परमाणु में एक सकारात्मक रूप से आवेशित नाभिक (+56) होता है, जिसके अंदर 56 प्रोटॉन और 81 न्यूट्रॉन होते हैं, और 56 इलेक्ट्रॉन छह कक्षाओं में घूमते हैं।
चित्र एक। बेरियम परमाणु की योजनाबद्ध संरचना।
कक्षकों में इलेक्ट्रॉनों का वितरण इस प्रकार है:
56बीए) 2) 8) 18) 18) 8) 2;
1एस 2 2एस 2 2पी 6 3एस 2 3पी 6 3डी 10 4एस 2 4पी 6 4डी 10 5एस 2 5पी 6 6एस 2 .
बेरियम परमाणु के बाहरी ऊर्जा स्तर में 2 इलेक्ट्रॉन होते हैं, जो वैलेंस होते हैं। जमीनी स्थिति का ऊर्जा आरेख निम्नलिखित रूप लेता है:
बेरियम परमाणु एक उत्तेजित अवस्था की उपस्थिति की विशेषता है। इलेक्ट्रॉन 6 एस- उपस्तर अयुग्मित हैं और उनमें से एक रिक्त कक्षीय 6 पर है पी- उपस्तर:
दो अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों की उपस्थिति इंगित करती है कि बेरियम का ऑक्सीकरण अवस्था +2 है।
बेरियम परमाणु के संयोजी इलेक्ट्रॉनों को चार क्वांटम संख्याओं के एक सेट द्वारा वर्णित किया जा सकता है: एन(मुख्य क्वांटम), एल(कक्षीय), एम एल(चुंबकीय) और एस(घुमाना):
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उपस्तर |
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समस्या समाधान के उदाहरण
उदाहरण 1
परिभाषा
बेरियमआवर्त सारणी का छप्पनवां तत्व है। पदनाम - लैटिन "बेरियम" से बा। छठी अवधि में स्थित, समूह IIA। धातुओं को संदर्भित करता है। कोर चार्ज 56 है।
बेरियम प्रकृति में मुख्य रूप से सल्फेट्स और कार्बोनेट्स के रूप में होता है, जिससे बैराइट BaSO4 और विथेराइट BaCO3 खनिज बनते हैं। पृथ्वी की पपड़ी में बेरियम की मात्रा 0.05% (wt.) है, जो कैल्शियम की मात्रा से बहुत कम है।
एक साधारण पदार्थ के रूप में, बेरियम एक चांदी-सफेद धातु (चित्र 1) है, जो हवा में हवा के घटक भागों के साथ बातचीत के उत्पादों की एक पीली फिल्म के साथ कवर किया गया है। बेरियम सीसे की कठोरता के समान है। घनत्व 3.76 ग्राम/सेमी 3। गलनांक 727 o C, क्वथनांक 1640 o C। इसमें शरीर-केंद्रित क्रिस्टल जाली है।
चावल। 1. बेरियम। दिखावट।
बेरियम का परमाणु और आणविक भार
परिभाषा
किसी पदार्थ का सापेक्ष आणविक भार(एम आर) एक संख्या है जो दिखाती है कि किसी दिए गए अणु का द्रव्यमान कार्बन परमाणु के द्रव्यमान के 1/12 से कितना गुना अधिक है, और किसी तत्व का सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान(ए आर) - कार्बन परमाणु के द्रव्यमान के 1/12 से रासायनिक तत्व के परमाणुओं का औसत द्रव्यमान कितनी बार अधिक है।
चूँकि बेरियम मुक्त अवस्था में मोनोएटोमिक बा अणुओं के रूप में मौजूद होता है, इसलिए इसके परमाणु और आणविक द्रव्यमान के मान मेल खाते हैं। वे 137.327 के बराबर हैं।
बेरियम के समस्थानिक
यह ज्ञात है कि बेरियम प्रकृति में सात स्थिर आइसोटोप 130Ba, 132Ba, 134Ba, 135Ba, 136Ba, 137Ba, और 138Ba के रूप में हो सकता है, जिनमें से 137Ba सबसे आम (71.66%) है। उनकी द्रव्यमान संख्या क्रमशः 130, 132, 134, 135, 136, 137 और 138 है। बेरियम समस्थानिक 130 बा के परमाणु के नाभिक में छप्पन प्रोटॉन और चौहत्तर न्यूट्रॉन होते हैं, और शेष समस्थानिक केवल न्यूट्रॉन की संख्या में इससे भिन्न होते हैं।
114 से 153 तक द्रव्यमान संख्या के साथ कृत्रिम अस्थिर बेरियम समस्थानिक हैं, साथ ही नाभिक के दस आइसोमेरिक राज्य हैं, जिनमें से 133 बा समस्थानिक 10.51 वर्षों के आधे जीवन के साथ सबसे लंबे समय तक रहता है।
बेरियम आयन
बेरियम परमाणु के बाहरी ऊर्जा स्तर पर, दो इलेक्ट्रॉन होते हैं जो वैलेंस होते हैं:
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 2 5p 6 6s 2 .
रासायनिक संपर्क के परिणामस्वरूप, बेरियम अपने वैलेंस इलेक्ट्रॉनों को छोड़ देता है, अर्थात। उनका दाता है, और सकारात्मक रूप से आवेशित आयन में बदल जाता है:
बा 0 -2e → बा 2+।
बेरियम अणु और परमाणु
मुक्त अवस्था में, बेरियम एकपरमाण्विक बा अणुओं के रूप में मौजूद होता है। यहाँ कुछ गुण हैं जो बेरियम परमाणु और अणु की विशेषता बताते हैं:
समस्या समाधान के उदाहरण
उदाहरण 1
1808 में, डेवी हम्फ्रे ने अपने यौगिकों के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा अमलगम के रूप में बेरियम प्राप्त किया।
रसीद:
प्रकृति में, यह बैराइट BaSO 4 और विथेराइट BaCO 3 खनिजों का निर्माण करता है। एल्युमिनोथर्मी या एज़ाइड के अपघटन द्वारा प्राप्त:
3बाओ+2अल=अल 2 ओ 3 +3बीए
बा(एन 3) 2 \u003d बा + 3एन 2
भौतिक गुण:
एक उच्च गलनांक और क्वथनांक वाली चांदी जैसी सफेद धातु और क्षार धातुओं की तुलना में अधिक घनत्व। बहुत मुलायम। टीएम = 727 डिग्री सेल्सियस।
रासायनिक गुण:
बेरियम सबसे प्रबल अपचायक है। हवा में, यह जल्दी से ऑक्साइड, पेरोक्साइड और बेरियम नाइट्राइड की एक फिल्म के साथ कवर हो जाता है, गर्म होने पर या बस कुचलने पर प्रज्वलित होता है। हाइड्रोजन और सल्फर के साथ गर्म होने पर, हैलोजन के साथ सख्ती से संपर्क करता है।
बेरियम पानी और एसिड के साथ तेजी से प्रतिक्रिया करता है। मिट्टी के तेल में क्षार धातुओं की तरह स्टोर करें।
यौगिकों में, यह +2 की ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित करता है।
सबसे महत्वपूर्ण कनेक्शन:
बेरियम ऑक्साइड।एक ठोस जो जल के साथ तीव्र अभिक्रिया करके हाइड्रॉक्साइड बनाता है। कार्बन डाइऑक्साइड को अवशोषित करता है, कार्बोनेट में बदल जाता है। जब 500 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया जाता है, तो यह पेरोक्साइड बनाने के लिए ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करता है
बेरियम पेरोक्साइडबाओ 2, सफेद पदार्थ, खराब घुलनशील, ऑक्सीकरण एजेंट। आतिशबाज़ी बनाने की विद्या में प्रयोग किया जाता है, हाइड्रोजन पेरोक्साइड, ब्लीच का उत्पादन करने के लिए।
बेरियम हाइड्रोक्साइड Ba(OH) 2 , Ba(OH) 2 ऑक्टाहाइड्रेट *8H 2 O, रंगहीन। क्रिस्टल, क्षार। वनस्पति और पशु वसा को शुद्ध करने के लिए सल्फेट और कार्बोनेट आयनों का पता लगाने के लिए उपयोग किया जाता है।
बेरियम लवणरंगहीन क्रिस्टल। पदार्थ। घुलनशील लवण अत्यधिक विषैले होते हैं।
क्लोराइडबेरियम को 800 डिग्री सेल्सियस - 1100 डिग्री सेल्सियस पर कोयले और कैल्शियम क्लोराइड के साथ बेरियम सल्फेट के संपर्क से प्राप्त किया जाता है। सल्फेट आयन के लिए अभिकर्मक। चमड़ा उद्योग में उपयोग किया जाता है।
नाइट्रेटबेरियम, बेरियम नाइट्रेट, हरी आतिशबाज़ी रचनाओं का एक घटक। गर्म करने पर यह बेरियम ऑक्साइड बनाने के लिए विघटित हो जाता है।
सल्फेटबेरियम व्यावहारिक रूप से पानी और एसिड में अघुलनशील है, इसलिए यह थोड़ा विषैला होता है। ब्लीचिंग पेपर के लिए उपयोग किया जाता है, फ्लोरोस्कोपी के लिए, बेराइट कंक्रीट भराव (रेडियोधर्मी विकिरण से सुरक्षा)।
आवेदन पत्र:
बेरियम धातु का उपयोग कई मिश्र धातुओं के घटक के रूप में किया जाता है, जो तांबे और सीसे के उत्पादन में एक डीऑक्सीडाइज़र है। घुलनशील बेरियम लवण जहरीले होते हैं, MPC 0.5 mg/m3। यह सभी देखें:
एस.आई. वेनेत्स्की दुर्लभ और बिखरे हुए के बारे में। धातु की कहानियाँ।
