bahay > Heograpiya > Barium. mga katangian ng barium


Barium. mga katangian ng barium




Gamit ang formula ng kemikal na BaSO 4 . Ito ay isang walang amoy na puting pulbos, hindi matutunaw sa tubig. Ang kaputian at opacity nito, pati na rin ang mataas na density nito, ay tumutukoy sa mga pangunahing aplikasyon nito.

Kasaysayan ng pangalan

Barium ay nabibilang sa alkaline earth metals. Ang huli ay pinangalanan dahil, ayon kay D. I. Mendeleev, ang kanilang mga compound ay bumubuo ng isang hindi matutunaw na masa ng lupa, at ang mga oxide ay "may isang makalupang hitsura." Ang Barium ay matatagpuan sa kalikasan sa anyo ng mineral barite, na kung saan ay barium sulfate na may iba't ibang mga impurities.

Ito ay unang natuklasan ng Swedish chemists na sina Scheele at Hahn noong 1774 bilang bahagi ng tinatawag na heavy spar. Dito nagmula ang pangalan ng mineral (mula sa Griyego na "baris" - mabigat), at pagkatapos ay ang metal mismo, nang noong 1808 ito ay ihiwalay sa dalisay nitong anyo ni Humphry Devi.

Mga katangiang pisikal

Dahil ang BaSO 4 ay isang asin ng sulfuric acid, ang mga pisikal na katangian nito ay bahagyang tinutukoy ng metal mismo, na malambot, reaktibo at kulay-pilak na puti. Ang natural na barite ay walang kulay (minsan puti) at transparent. Ang purong kemikal na BaSO 4 ay may kulay mula puti hanggang maputlang dilaw, ito ay hindi nasusunog, na may punto ng pagkatunaw na 1580°C.

Ano ang masa ng barium sulfate? Ang molar mass nito ay 233.43 g/mol. Mayroon itong hindi pangkaraniwang mataas na tiyak na gravity - mula 4.25 hanggang 4.50 g/cm 3 . Dahil sa insolubility nito sa tubig, ang mataas na density nito ay ginagawa itong kailangang-kailangan bilang isang tagapuno para sa may tubig na mga likido sa pagbabarena.

Mga katangian ng kemikal

Ang BaSO 4 ay isa sa pinakamatipid na natutunaw na mga compound sa tubig. Maaari itong makuha mula sa dalawang lubos na natutunaw na mga asing-gamot. Kumuha ng may tubig na solusyon ng sodium sulfate - Na 2 SO 4. Ang molekula nito sa tubig ay naghihiwalay sa tatlong ion: dalawang Na + at isang SO 4 2-.

Na 2 SO 4 → 2Na + + SO 4 2-

Kumuha din tayo ng isang may tubig na solusyon ng barium chloride - BaCl 2, ang molekula nito ay naghihiwalay sa tatlong ions: isang Ba 2+ at dalawang Cl - .

BaCl 2 → Ba 2+ + 2Cl -

Paghaluin ang isang may tubig na solusyon ng sulpate at isang halo na naglalaman ng klorido. Ang barium sulfate ay nabuo bilang isang resulta ng kumbinasyon ng dalawang ions na may parehong magnitude at kabaligtaran na singil sa isang molekula.

Ba 2+ + SO 4 2- → BaSO 4

Sa ibaba makikita mo ang kumpletong equation para sa reaksyong ito (ang tinatawag na molecular equation).

Na 2 SO 4 + BaCl 2 → 2NaCl + BaSO 4

Bilang isang resulta, ang isang hindi matutunaw na precipitate ng barium sulfate ay nabuo.

Kalakal barite

Sa pagsasagawa, ang feedstock para sa produksyon ng komersyal na barium sulfate na inilaan para sa paggamit sa mga likido sa pagbabarena kapag ang pagbabarena ng mga balon ng langis at gas ay, bilang panuntunan, mineral barite.

Ang terminong "pangunahing" barite ay tumutukoy sa mga komersyal na produkto na kinabibilangan ng hilaw na materyal (nakuha mula sa mga minahan at quarry) pati na rin ang mga produkto ng simpleng pagpapayaman sa pamamagitan ng mga pamamaraan tulad ng paghuhugas, pag-aayos, paghihiwalay sa mabigat na media, flotation. Karamihan sa mga hilaw na barite ay kailangang dalhin sa isang minimum na kadalisayan at density. Ang mineral na ginagamit bilang tagapuno ay dinidikdik at sinasala sa isang pare-parehong sukat upang hindi bababa sa 97% ng mga particle nito ay hanggang sa 75 microns ang laki, at hindi hihigit sa 30% ay mas mababa sa 6 microns. Ang pangunahing barite ay dapat ding sapat na siksik upang magkaroon ng tiyak na gravity na 4.2 g/cm3 o mas mataas, ngunit sapat na malambot upang hindi makapinsala sa mga bearings.

Pagkuha ng isang purong kemikal na produkto

Ang mineral barite ay madalas na kontaminado ng iba't ibang mga impurities, pangunahin ang mga iron oxide, na nagpapakulay nito sa iba't ibang kulay. Ito ay pinoproseso ng carbothermally (pinainit ng coke). Ang resulta ay barium sulfide.

BaSO 4 + 4 C → BaS + 4 CO

Ang huli, hindi katulad ng sulfate, ay natutunaw sa tubig at madaling tumutugon sa oxygen, halogens at acids.

BaS + H 2 SO 4 → BaSO 4 + H 2 S

Ang sulfuric acid ay ginagamit upang makakuha ng high purity end product. Ang barium sulfate na nabuo sa pamamagitan ng prosesong ito ay madalas na tinutukoy bilang blancfix, na nangangahulugang "white fixed" sa French. Madalas itong matatagpuan sa mga produktong pangkonsumo tulad ng mga pintura.

Sa ilalim ng mga kondisyon ng laboratoryo, ang barium sulfate ay nabuo sa pamamagitan ng pagsasama ng mga barium ions at sulfate ions sa solusyon (tingnan sa itaas). Dahil ang sulfate ay ang pinakamaliit na nakakalason na asin ng barium dahil sa pagiging insolubility nito, ang mga basurang naglalaman ng iba pang mga salt ng barium ay minsan ay ginagamot ng sodium sulfate upang itali ang lahat ng barium, na medyo nakakalason.

Mula sa sulfate hanggang hydroxide at pabalik

Sa kasaysayan, ang barite ay ginamit upang makagawa ng barium hydroxide, Ba(OH) 2, na kailangan sa pagdadalisay ng asukal. Ito ay karaniwang isang napaka-interesante at malawakang ginagamit na tambalan sa industriya. Ito ay lubos na natutunaw sa tubig, na bumubuo ng isang solusyon na kilala bilang barite na tubig. Ito ay maginhawang gamitin para sa pagbubuklod ng mga sulfate ions sa iba't ibang komposisyon sa pamamagitan ng pagbuo ng hindi matutunaw na BaSO 4 .

Nakita namin sa itaas na kapag pinainit sa pagkakaroon ng coke, madaling makakuha ng nalulusaw sa tubig na barium sulfide - BaS mula sa sulfate. Ang huli, kapag nakikipag-ugnayan sa mainit na tubig, ay bumubuo ng isang hydroxide.

BaS + 2H 2 O → Ba(OH) 2 + H 2 S

Ang barium hydroxide at sodium sulfate, na kinuha sa mga solusyon, kapag pinaghalo, ay magbibigay ng hindi matutunaw na precipitate ng barium sulfate at sodium hydroxide.

Ba(OH) 2 + Na 2 SO 4 = BaSO 4 + 2NaOH

Lumalabas na ang natural na barium sulfate (barite) ay unang na-convert sa industriya sa barium hydroxide, at pagkatapos ay nagsisilbi upang makuha ang parehong sulfate kapag nililinis ang iba't ibang mga sistema ng asin mula sa mga sulfate ions. Sa parehong paraan, ang reaksyon ay magaganap din sa panahon ng paglilinis ng SO 4 2- ions mula sa isang solusyon ng tansong sulpate. Kung gumawa ka ng pinaghalong "barium hydroxide + copper sulfate", ang resulta ay copper hydroxide at insoluble barium sulfate.

CuSO 4 + Ba(OH) 2 → Cu(OH) 2 + BaSO 4 ↓

Kahit na sa reaksyon sa sulfuric acid mismo, ang mga sulfate ions nito ay ganap na mabibigkis ng barium.

Gamitin sa mga likido sa pagbabarena

Humigit-kumulang 80% ng produksyon ng mundo ng barium sulfate, purified at ground barite, ay natupok bilang isang bahagi ng mga likido sa pagbabarena sa paglikha ng mga balon ng langis at gas. Ang pagdaragdag nito ay nagpapataas ng densidad ng likidong iniksyon sa balon upang mas mahusay na mapaglabanan ang mataas na presyon ng reservoir at maiwasan ang mga breakout.

Kapag ang isang balon ay na-drill, ang bit ay dumadaan sa iba't ibang pormasyon, bawat isa ay may sariling mga katangian. Kung mas malaki ang lalim, mas malaki ang porsyento ng barite ay dapat na naroroon sa istraktura ng solusyon. Ang isang karagdagang bentahe ay ang barium sulfate ay isang non-magnetic substance, kaya hindi ito nakakasagabal sa iba't ibang mga sukat ng downhole gamit ang mga elektronikong aparato.

Industriya ng pintura at papel

Karamihan sa sintetikong BaSO 4 ay ginagamit bilang bahagi ng puting pigment para sa mga pintura. Kaya, ang blancfix na hinaluan ng titanium dioxide (TiO 2) ay ibinebenta bilang puting langis na pintura na ginagamit sa pagpipinta.

Ang kumbinasyon ng BaSO 4 at ZnS (zinc sulfide) ay nagbibigay ng inorganic na pigment na tinatawag na litopone. Ito ay ginagamit bilang isang patong para sa ilang mga grado ng photographic na papel.

Kamakailan lamang, ang barium sulfate ay ginamit upang magpasaya ng papel na inilaan para sa mga inkjet printer.

Mga aplikasyon sa industriya ng kemikal at non-ferrous na metalurhiya

Sa paggawa ng polypropylene at polystyrene, ang BaSO 4 ay ginagamit bilang isang tagapuno sa mga proporsyon hanggang sa 70%. Ito ay may epekto ng pagtaas ng paglaban ng mga plastik sa mga acid at alkalis, pati na rin ang pagbibigay ng opacity sa kanila.

Ginagamit din ito upang makagawa ng iba pang mga compound ng barium, lalo na ang barium carbonate, na ginagamit upang gumawa ng LED glass para sa mga screen ng telebisyon at computer (sa kasaysayan sa mga tubo ng cathode ray).

Ang mga amag na ginagamit sa paghahagis ng metal ay madalas na pinahiran ng barium sulfate upang maiwasan ang pagdirikit sa tinunaw na metal. Ginagawa ito sa paggawa ng mga plate na tanso ng anode. Ang mga ito ay inihagis sa mga hulma ng tanso na pinahiran ng isang layer ng barium sulfate. Kapag ang likidong tanso ay tumigas sa isang tapos na anode plate, madali itong maalis mula sa amag.

mga pyrotechnic na aparato

Dahil ang mga barium compound ay naglalabas ng berdeng ilaw kapag sinunog, ang mga asin ng sangkap na ito ay kadalasang ginagamit sa mga pyrotechnic formula. Kahit na ang nitrate at chlorate ay mas karaniwan kaysa sa sulfate, ang huli ay malawakang ginagamit bilang isang bahagi sa pyrotechnic strobe lights.

X-ray contrast agent

Ang Barium sulfate ay isang radiopaque agent na ginagamit upang masuri ang ilang mga medikal na problema. Dahil ang mga naturang sangkap ay malabo sa x-ray (pagharang sa kanila bilang resulta ng kanilang mataas na density), ang mga lugar ng katawan kung saan sila ay naisalokal ay lumilitaw bilang mga puting lugar sa x-ray film. Lumilikha ito ng kinakailangang pagkakaiba sa pagitan ng isang (na-diagnose) na organ at iba pang (nakapaligid) na mga tisyu. Ang kaibahan ay makakatulong sa doktor na makita ang anumang mga espesyal na kondisyon na maaaring umiiral sa organ o bahagi ng katawan na iyon.

Ang barium sulfate ay kinukuha sa pamamagitan ng bibig o rectally na may enema. Sa unang kaso, ginagawa nitong malabo ang esophagus, tiyan o maliit na bituka sa x-ray. Para kunan sila ng litrato. Kung ang sangkap ay pinangangasiwaan ng isang enema, kung gayon ang malaking bituka o bituka ay makikita at maayos sa x-ray.

Ang dosis ng barium sulfate ay magkakaiba para sa iba't ibang mga pasyente, ang lahat ay depende sa uri ng pagsubok. Ang gamot ay magagamit sa anyo ng isang espesyal na medikal na suspensyon ng barium o sa mga tablet. Ang iba't ibang mga pagsubok na nangangailangan ng contrast at x-ray na kagamitan ay nangangailangan ng iba't ibang halaga ng pagsususpinde (sa ilang mga kaso, ang isang gamot sa anyo ng tablet ay kinakailangan). Ang contrast agent ay dapat lamang gamitin sa ilalim ng direktang pangangasiwa ng isang manggagamot.

Ang Barium ay isang elemento ng pangunahing subgroup ng pangalawang pangkat, ang ikaanim na panahon ng pana-panahong sistema ng mga elemento ng kemikal ng D. I. Mendeleev, na may atomic number 56. Ito ay itinalaga ng simbolo na Ba (lat. barium). Ang isang simpleng sangkap ay isang malambot, ductile silver-white alkaline earth metal. Nagtataglay ng mataas na aktibidad ng kemikal.

Kasaysayan ng pagtuklas ng barium

Natuklasan ang Barium sa anyo ng oxide BaO noong 1774 ni Karl Scheele. Noong 1808, ang English chemist na si Humphrey Davy ay gumawa ng barium amalgam sa pamamagitan ng electrolysis ng wet barium hydroxide na may mercury cathode; pagkatapos ma-evaporate ang mercury sa pag-init, inihiwalay niya ang barium metal.

Noong 1774, ang Swedish chemist na si Carl Wilhelm Scheele at ang kanyang kaibigan na si Johan Gottlieb Hahn ay nag-imbestiga sa isa sa pinakamabibigat na mineral, heavy spar BaSO 4 . Nagawa nilang ihiwalay ang dating hindi kilalang "heavy earth", na kalaunan ay tinawag na barite (mula sa Greek βαρυς - heavy). At pagkatapos ng 34 na taon, si Humphry Davy, na sumailalim sa wet barite earth sa electrolysis, nakakuha mula dito ng isang bagong elemento - barium. Dapat pansinin na sa parehong 1808, mas maaga ng kaunti kay Davy, si Jene Jacob Berzelius at ang kanyang mga katrabaho ay nakakuha ng mga amalgam ng calcium, strontium at barium. Ito ay kung paano ipinanganak ang elementong barium.

Ang mga sinaunang alchemist ay nag-calcine ng BaSO 4 gamit ang kahoy o uling at nakakuha ng phosphorescent na "Bolognese gems". Ngunit sa kemikal, ang mga hiyas na ito ay hindi BaO, ngunit barium sulfide BaS.

pinagmulan ng pangalan

Nakuha nito ang pangalan nito mula sa Greek barys - "mabigat", dahil ang oksido nito (BaO) ay nailalarawan bilang pagkakaroon ng hindi pangkaraniwang mataas na density para sa mga naturang sangkap.

Paghahanap ng barium sa kalikasan

Ang crust ng lupa ay naglalaman ng 0.05% barium. Ito ay medyo marami - higit pa sa, sabihin nating, tingga, lata, tanso o mercury. Sa dalisay na anyo nito, hindi ito umiiral sa lupa: ang barium ay aktibo, kasama ito sa subgroup ng mga alkaline earth metal at, natural, ito ay lubos na nakagapos sa mga mineral.

Ang mga pangunahing mineral ng barium ay ang nabanggit na mabigat na spar na BaSO 4 (mas madalas na tinatawag na barite) at witherite na BaCO3, na pinangalanan sa Englishman na si William Withering (1741 ... 1799), na natuklasan ang mineral na ito noong 1782. Sa isang maliit na konsentrasyon ng mga barium salts ay matatagpuan sa maraming mineral na tubig at tubig dagat. Ang mababang nilalaman sa kasong ito ay isang plus, hindi isang minus, dahil ang lahat ng barium salts, maliban sa sulfate, ay lason.

Mga uri ng mga deposito ng barium

Sa pamamagitan ng mga asosasyon ng mineral, ang barite ores ay nahahati sa monomineral at kumplikado. Ang mga kumplikado ay nahahati sa barite-sulfide (naglalaman ng lead, zinc, minsan tanso at iron pyrite sulfides, mas madalas Sn, Ni, Au, Ag), barite-calcite (naglalaman ng hanggang 75% calcite), iron-barite (naglalaman ng magnetite , hematite, at goethite at hydrogoethite sa mga upper zone) at barite-fluorite (maliban sa barite at fluorite, kadalasang naglalaman ang mga ito ng quartz at calcite, at ang zinc, lead, copper, at mercury sulfide ay minsan ay naroroon bilang maliliit na impurities).

Mula sa isang praktikal na pananaw, ang hydrothermal vein monomineral, barite-sulfide at barite-fluorite na mga deposito ay ang pinakamalaking interes. Ang ilang metasomatic sheet na deposito at eluvial placer ay mahalaga rin sa industriya. Ang mga deposito ng sedimentary, na karaniwang mga kemikal na sediment ng mga palanggana ng tubig, ay bihira at hindi gumaganap ng isang mahalagang papel.

Bilang isang patakaran, ang barite ores ay naglalaman ng iba pang mga kapaki-pakinabang na sangkap (fluorite, galena, sphalerite, tanso, ginto sa mga pang-industriyang konsentrasyon), kaya ginagamit ang mga ito sa kumbinasyon.

Isotopes ng barium

Ang natural na barium ay binubuo ng pinaghalong pitong matatag na isotopes: 130 Ba, 132 Ba, 134 Ba, 135 Ba, 136 Ba, 137 Ba, 138 Ba. Ang huli ay ang pinakakaraniwan (71.66%). Ang radioactive isotopes ng barium ay kilala rin, ang pinakamahalaga ay 140 Ba. Ito ay nabuo sa panahon ng pagkabulok ng uranium, thorium at plutonium.

Pagkuha ng barium

Ang metal ay maaaring makuha sa iba't ibang paraan, sa partikular, sa pamamagitan ng electrolysis ng molten mixture ng barium chloride at calcium chloride. Posibleng makakuha ng barium sa pamamagitan ng pagpapanumbalik nito mula sa oxide sa pamamagitan ng aluminothermic method. Upang gawin ito, ang witherite ay pinaputok ng karbon at nakuha ang barium oxide:

BaCO 3 + C → BaO + 2CO.

Pagkatapos ang pinaghalong BaO na may aluminum powder ay pinainit sa vacuum hanggang 1250°C. Ang mga singaw ng pinababang barium ay namumuo sa malamig na bahagi ng tubo kung saan nagaganap ang reaksyon:

3BaO + 2Al → Al 2 O 3 + 3Ba.

Ito ay kagiliw-giliw na ang barium peroxide BaO 2 ay madalas na kasama sa komposisyon ng ignition mixtures para sa aluminothermy.

Ang pagkuha ng barium oxide sa pamamagitan ng simpleng calcination ng witherite ay mahirap: ang witherite ay nabubulok lamang sa mga temperaturang higit sa 1800°C. Mas madaling makuha ang BaO sa pamamagitan ng calcining barium nitrate Ba (NO 3) 2:

2Ba (NO 3) 2 → 2BaO + 4NO 2 + O 2.

Ang parehong electrolysis at aluminum reduction ay gumagawa ng malambot (mas matigas kaysa sa lead, ngunit mas malambot kaysa sa zinc) makintab na puting metal. Natutunaw ito sa 710°C, kumukulo sa 1638°C, ang density nito ay 3.76 g/cm 3 . Ang lahat ng ito ay ganap na tumutugma sa posisyon ng barium sa subgroup ng alkaline earth metals.

Mayroong pitong natural na isotopes ng barium. Ang pinakakaraniwan sa mga ito ay barium-138; ito ay higit sa 70%.

Ang Barium ay lubos na aktibo. Ito ay nag-aapoy sa sarili sa epekto, madaling nabubulok ang tubig, na bumubuo ng isang natutunaw na barium oxide hydrate:

Ba + 2H 2 O → Ba (OH) 2 + H 2.

Ang isang may tubig na solusyon ng barium hydroxide ay tinatawag na barite na tubig. Ang "tubig" na ito ay ginagamit sa analytical chemistry upang matukoy ang CO 2 sa mga pinaghalong gas. Ngunit ito ay mula na sa kwento tungkol sa paggamit ng mga barium compound. Ang metallic barium ay halos walang praktikal na aplikasyon. Sa napakaliit na dami, ito ay ipinakilala sa mga haluang metal ng tindig at pag-print. Ang isang haluang metal ng barium at nikel ay ginagamit sa mga tubo ng radyo, ang purong barium ay ginagamit lamang sa teknolohiya ng vacuum bilang isang getter (getter).

Ang barium metal ay nakuha mula sa oksido sa pamamagitan ng pagbabawas ng aluminyo sa vacuum sa 1200-1250°C:

4BaO + 2Al \u003d 3Ba + BaAl 2 O 4.

Ang Barium ay dinadalisay sa pamamagitan ng vacuum distillation o zone melting.

Paghahanda ng barium titanium. Ang pagkuha nito ay medyo madali. Witherite BaCO 3 sa 700 ... 800 ° C ay tumutugon sa titanium dioxide TYu 2, lumalabas kung ano ang kailangan mo:

BaCO 3 + TiO 2 → BaTiO 3 + CO 2.

Pangunahing prom. isang paraan para sa pagkuha ng metallic barium mula sa BaO ay ang pagbabawas nito sa A1 powder: 4BaO + 2A1 -> 3Ba + BaO * A1 2 O 3. Ang proseso ay isinasagawa sa isang reactor sa 1100-1200°C sa isang Ar atmosphere o sa isang vacuum (ang huling paraan ay mas gusto). Ang molar ratio ng BaO:A1 ay (1.5-2):1. Ang reactor ay inilalagay sa isang pugon upang ang temperatura ng "malamig na bahagi" nito (ang nabuong mga singaw ng barium ay lumabo sa loob nito) ay humigit-kumulang 520 ° C. Sa pamamagitan ng distillation sa vacuum, ang barium ay dinadalisay sa isang impurity content na mas mababa sa 10 ~ 4 % ayon sa timbang, at kapag gumagamit ng zone melting - hanggang 10 ~ 6%.

Ang mga maliliit na halaga ng barium ay nakukuha din sa pamamagitan ng pagbawas ng BaBeO 2 [synthesize sa pamamagitan ng pagsasanib ng Ba (OH) 2 at Be (OH) 2] sa 1300 ° C na may titanium, pati na rin sa pamamagitan ng agnas sa 120 ° C Ba (N 3 ) 2, na nabuo sa panahon ng mga exchange p-cation ng mga barium salt na may NaN 3 .

Acetate Ba (OOCHN 3), - walang kulay. mga kristal; m.p. 490°С (decomp.); siksik 2.47 g/cm 3 ; sol. sa tubig (58.8 g bawat 100 g sa 0°C). Sa ibaba 25 ° C, trihydrate crystallizes mula sa may tubig solusyon, sa 25-41 ° C - monohydrate, sa itaas 41 ° C - anhydrous asin. Kumuha ng pakikipag-ugnayan. Ba (OH) 2, VaCO 3 o BaS na may CH 3 CO 2 H. Ginagamit bilang mordant kapag nagtitina ng lana at chintz.

Manganate(VI) BaMnO 4 - berdeng kristal; hindi nabubulok hanggang sa 1000°C. Nakuha sa pamamagitan ng pag-calcine ng pinaghalong Ba(NO 3) 2 sa MnO 2 . Isang pigment (kassel o manganese green) na karaniwang ginagamit para sa pagpipinta ng fresco.

Chromate (VI) ВаСrO 4 - dilaw na kristal; m.p. 1380°C; - 1366.8 kJ/mol; sol. sa inorg. to-max, hindi sol. sa tubig. Kumuha ng pakikipag-ugnayan. may tubig na solusyon ng Ba (OH) 2 o BaS na may alkali metal chromates (VI). Pigment (barite yellow) para sa mga keramika. MPC 0.01 mg / m 3 (sa mga tuntunin ng Cr0 3). Pirconate ВаZrО 3 - walang kulay. mga kristal; m.p. ~269°C; - 1762 kJ/mol; sol. sa tubig at may tubig na mga solusyon ng alkalis at NH 4 HCO 3, na nabubulok ng malakas na inorg. to-tami. Kumuha ng pakikipag-ugnayan. ZrO 2 na may BaO, Ba(OH) 2 o BaCO 3 kapag pinainit. Ba zirconate na may halong ВаТiO 3 -piezoelectric.

Bromide BaBr 2 - puting kristal; m.p. 847°C; siksik 4.79 g/cm 3 ; -757 kJ/mol; mabuti sol. sa tubig, methanol, mas masahol pa - sa ethanol. Mula sa may tubig na mga solusyon, ang dihydrate ay nag-kristal, nagiging isang monohydrate sa 75 ° C, sa isang walang tubig na asin - sa itaas ng 100 ° C. Sa mga may tubig na solusyon, ang pakikipag-ugnayan. na may CO 2 at O ​​2 ng hangin, na bumubuo ng VaCO 3 at Br 2. Kumuha ng pakikipag-ugnayan ng BaBr 2. may tubig na p-ditch Ba (OH) 2 o VaCO 3 na may hydrobromic acid.

Iodide BaI 2 - walang kulay. mga kristal; m.p. 740°С (decomp.); siksik 5.15 g/cm 3 ; . -607 kJ/mol; mabuti sol. sa tubig at ethanol. Mula sa mga solusyon sa mainit na tubig, ang dihydrate ay nag-kristal (na-dehydrate sa 150 ° C), sa ibaba 30 ° C - hexahydrate. Kumuha ng pakikipag-ugnayan ng VaI 2. tubig p-ditch Ba (OH) 2 o VaCO 3 na may hydroiodic acid.

Mga pisikal na katangian ng barium

Ang Barium ay isang kulay-pilak-puting malleable na metal. Nabasag ito sa isang malakas na suntok. Mayroong dalawang allotropic na pagbabago ng barium: Ang α-Ba na may cubic body-centered na sala-sala ay stable hanggang 375 °C (parameter a = 0.501 nm), ang β-Ba ay stable sa itaas.

Katigasan sa isang mineralogical scale 1.25; sa Mohs scale 2.

Ang barium metal ay nakaimbak sa kerosene o sa ilalim ng isang layer ng paraffin.

Mga kemikal na katangian ng barium

Ang Barium ay isang alkaline earth metal. Ito ay masinsinang nag-oxidize sa hangin, na bumubuo ng barium oxide BaO at barium nitride Ba 3 N 2, at nag-aapoy kapag bahagyang pinainit. Masiglang tumutugon sa tubig, na bumubuo ng barium hydroxide Ba (OH) 2:

Ba + 2H 2 O \u003d Ba (OH) 2 + H 2

Aktibong nakikipag-ugnayan sa mga dilute acid. Maraming mga barium salt ang hindi matutunaw o bahagyang natutunaw sa tubig: barium sulfate BaSO 4, barium sulfite BaSO 3, barium carbonate BaCO 3, barium phosphate Ba 3 (PO 4) 2. Ang Barium sulfide BaS, hindi tulad ng calcium sulfide CaS, ay lubos na natutunaw sa tubig.

Natural Ang barium ay may pitong matatag na isotopes mula noong Mayo. kabanata 130, 132, 134-137 at 138 (71.66%). Ang cross section ng pagkuha ng mga thermal neutron ay 1.17-10 28 m 2 . Panlabas na pagsasaayos elektron shell 6s 2; estado ng oksihenasyon + 2, bihira + 1; enerhiya ng ionization Ba° -> Ba + -> Ba 2+ resp. 5.21140 at 10.0040 eV; Pauling electronegativity 0.9; atomic radius 0.221 nm, ionic radius Ba 2+ 0.149 nm (bilang ng koordinasyon 6).

Madaling tumutugon sa mga halogen upang bumuo ng mga halide.

Kapag pinainit ng hydrogen, ito ay bumubuo ng barium hydride BaH 2, na kung saan, sa lithium hydride LiH ay nagbibigay ng Li complex.

Tumutugon sa pag-init na may ammonia:

6Ba + 2NH 3 = 3BaH 2 + Ba 3 N 2

Ang Barium nitride Ba 3 N 2 ay tumutugon sa CO kapag pinainit, na bumubuo ng cyanide:

Ba 3 N 2 + 2CO = Ba(CN) 2 + 2BaO

Sa likidong ammonia, nagbibigay ito ng isang madilim na asul na solusyon, kung saan ang ammonia ay maaaring ihiwalay, na may ginintuang kinang at madaling nabubulok sa pag-aalis ng NH 3. Sa pagkakaroon ng isang platinum catalyst, ang ammonia ay nabubulok upang bumuo ng barium amide:

Ba (NH 2) 2 + 4NH 3 + H 2

Ang Barium carbide BaC 2 ay maaaring makuha sa pamamagitan ng pag-init ng BaO na may karbon sa isang arc furnace.

Sa phosphorus ito ay bumubuo ng phosphide Ba 3 P 2 .

Binabawasan ng Barium ang mga oxide, halides at sulfide ng maraming metal sa katumbas na metal.

Paglalapat ng barium

Ang isang haluang metal ng barium na may A1 (alba alloy, 56% Ba) ay ang batayan ng mga getters (getters). Upang makuha ang getter mismo, ang barium ay sumingaw mula sa haluang metal sa pamamagitan ng high-frequency heating sa isang evacuated flask ng device; salamin ng barium (o nagkakalat na patong sa panahon ng pagsingaw sa isang nitrogen na kapaligiran). Ang aktibong bahagi ng napakaraming karamihan ng thermionic cathodes ay BaO. Ginagamit din ang Barium bilang Cu at Pb deoxidizer, bilang isang additive sa antifrictions. mga haluang metal, ferrous at non-ferrous na mga metal, pati na rin ang mga haluang metal, kung saan ginawa ang mga typographic font upang mapataas ang kanilang katigasan. Ang mga haluang metal ng Barium na may Ni ay ginagamit para sa paggawa ng mga electrodes para sa mga glow plug sa mga panloob na makina. pagkasunog at sa mga tubo ng radyo. Ang 140 Va (T 1/2 12.8 araw) ay isang isotope indicator na ginagamit sa pag-aaral ng mga compound ng barium.

Barium metal, madalas sa isang haluang metal na may aluminyo, ay ginagamit bilang isang getter sa mataas na vacuum na mga elektronikong aparato.

Anti-corrosion na materyal

Ang Barium ay idinagdag kasama ng zirconium sa mga likidong metal na coolant (mga haluang metal ng sodium, potassium, rubidium, lithium, cesium) upang mabawasan ang pagiging agresibo ng huli sa mga pipeline, at sa metalurhiya.

Ang barium fluoride ay ginagamit sa anyo ng mga solong kristal sa optika (lenses, prisms).

Ang barium peroxide ay ginagamit para sa pyrotechnics at bilang isang oxidizing agent. Ang barium nitrate at barium chlorate ay ginagamit sa pyrotechnics upang kulayan ang apoy (berdeng apoy).

Ang barium chromate ay ginagamit sa paggawa ng hydrogen at oxygen sa pamamagitan ng thermochemical method (Oak Ridge cycle, USA).

Ang barium oxide, kasama ng mga oxide ng tanso at mga rare earth metal, ay ginagamit upang i-synthesize ang superconducting ceramics na tumatakbo sa likidong nitrogen na temperatura at mas mataas.

Ang barium oxide ay ginagamit upang matunaw ang isang espesyal na uri ng salamin na ginagamit upang balutan ang mga uranium rod. Ang isa sa mga malawak na uri ng naturang baso ay may sumusunod na komposisyon - (phosphorus oxide - 61%, BaO - 32%, aluminum oxide - 1.5%, sodium oxide - 5.5%). Sa paggawa ng salamin para sa industriya ng nukleyar, ginagamit din ang barium phosphate.

Ang barium fluoride ay ginagamit sa solid state fluorine na mga baterya bilang bahagi ng fluoride electrolyte.

Ang barium oxide ay ginagamit sa mga makapangyarihang copper oxide na baterya bilang bahagi ng aktibong masa (barium oxide-copper oxide).

Ang Barium sulfate ay ginagamit bilang isang negatibong electrode active mass expander sa paggawa ng mga lead-acid na baterya.

Ang Barium carbonate BaCO 3 ay idinagdag sa masa ng salamin upang mapataas ang refractive index ng salamin. Ang barium sulfate ay ginagamit sa industriya ng papel bilang isang tagapuno; ang kalidad ng papel ay higit na tinutukoy ng timbang nito, ang barite BaSO 4 ay nagpapabigat sa papel. Ang asin na ito ay kinakailangang kasama sa lahat ng mamahaling grado ng papel. Bilang karagdagan, ang barium sulfate ay malawakang ginagamit sa paggawa ng puting lithopone na pintura, isang produkto ng reaksyon ng mga solusyon ng barium sulfide na may zinc sulfate:

BaS + ZnSO 4 → BaSO 4 + ZnS.

Ang parehong mga asing-gamot, na may puting kulay, namuo, purong tubig ay nananatili sa solusyon.

Kapag nag-drill ng malalim na mga balon ng langis at gas, ang isang suspensyon ng barium sulfate sa tubig ay ginagamit bilang isang likido sa pagbabarena.

Ang isa pang barium salt ay nakahanap ng mahahalagang gamit. Ito ang barium titanate BaTiO 3 - isa sa pinakamahalagang ferroelectrics (ang mga ferroelectrics ay polarized sa kanilang sarili, nang walang exposure sa isang panlabas na field. Sa mga dielectrics, namumukod-tangi sila sa parehong paraan tulad ng mga ferromagnetic na materyales sa mga conductor. Ang kakayahan para sa naturang polariseysyon ay pinananatili lamang sa isang tiyak na temperatura. Ang mga polarized ferroelectrics ay naiiba sa mas mataas na dielectric constant), na itinuturing na napakahalagang mga de-koryenteng materyales.

Noong 1944, ang klase na ito ay dinagdagan ng barium titanate, ang mga katangian ng ferroelectric na natuklasan ng physicist ng Sobyet na si B.M. Vulom. Ang isang tampok ng barium titanate ay pinapanatili nito ang mga katangian ng ferroelectric sa isang napakalawak na hanay ng temperatura - mula malapit sa absolute zero hanggang +125°C.

Ang Barium ay ginagamit din sa medisina. Ang sulfate salt nito ay ginagamit sa pagsusuri ng mga sakit sa tiyan. Ang BaSO 4 ay hinaluan ng tubig at pinapayagang lunukin ng pasyente. Ang barium sulfate ay malabo sa x-ray, at samakatuwid ang mga bahagi ng digestive tract, kung saan napupunta ang "barium porridge", ay nananatiling madilim sa screen. Kaya ang doktor ay nakakakuha ng ideya tungkol sa hugis ng tiyan at bituka, tinutukoy ang lugar kung saan maaaring mangyari ang isang ulser.

Ang epekto ng barium sa katawan ng tao

Mga ruta ng pagpasok sa katawan.
Ang pangunahing paraan ng pagpasok ng barium sa katawan ng tao ay sa pamamagitan ng pagkain. Kaya, ang ilang mga naninirahan sa dagat ay nakakaipon ng barium mula sa nakapalibot na tubig, at sa mga konsentrasyon ng 7-100 (at para sa ilang mga halaman sa dagat hanggang sa 1000) beses na mas mataas kaysa sa nilalaman nito sa tubig dagat. Ang ilang mga halaman (soybeans at kamatis, halimbawa) ay nakakaipon din ng barium mula sa lupa ng 2-20 beses. Gayunpaman, sa mga lugar kung saan mataas ang konsentrasyon ng barium sa tubig, ang inuming tubig ay maaari ding mag-ambag sa kabuuang paggamit ng barium. Ang paggamit ng barium mula sa hangin ay bale-wala.

Panganib sa kalusugan.
Sa kurso ng mga siyentipikong epidemiological na pag-aaral na isinagawa sa ilalim ng tangkilik ng WHO, ang data sa ugnayan sa pagitan ng dami ng namamatay mula sa mga sakit sa cardiovascular at ang nilalaman ng barium sa inuming tubig ay hindi nakumpirma. Sa mga panandaliang pag-aaral sa mga boluntaryo, walang masamang epekto sa cardiovascular system sa mga konsentrasyon ng barium hanggang sa 10 mg / l. Totoo, sa mga eksperimento sa mga daga, kapag ang huli ay kumonsumo ng tubig kahit na may mababang nilalaman ng barium, isang pagtaas sa systolic na presyon ng dugo ay naobserbahan. Ipinapahiwatig nito ang potensyal na panganib ng pagtaas ng presyon ng dugo sa mga tao na may matagal na paggamit ng tubig na naglalaman ng barium (mayroon itong data sa USEPA).
Iminumungkahi din ng data ng USEPA na kahit isang inuming tubig na naglalaman ng higit sa maximum na nilalaman ng barium ay maaaring humantong sa panghihina ng kalamnan at pananakit ng tiyan. Gayunpaman, kinakailangang isaalang-alang na ang pamantayan ng barium na itinatag ng pamantayan ng kalidad ng USEPA (2.0 mg/l) ay makabuluhang lumampas sa halagang inirerekomenda ng WHO (0.7 mg/l). Ang mga pamantayang sanitary ng Russia ay nagtatakda ng mas mahigpit na halaga ng MPC para sa barium sa tubig - 0.1 mg/l. Mga teknolohiya sa pag-alis ng tubig: pagpapalitan ng ion, reverse osmosis, electrodialysis.

DEPINISYON

Barium ay matatagpuan sa ikaanim na yugto ng pangkat II ng pangunahing (A) subgroup ng Periodic Table.

nabibilang sa pamilya s-mga elemento. Metal. Pagtatalaga - Ba. Ordinal na numero - 56. Relative atomic mass - 137.34 a.m.u.

Ang elektronikong istraktura ng barium atom

Ang barium atom ay binubuo ng isang positively charged nucleus (+56), sa loob nito ay mayroong 56 protons at 81 neutrons, at 56 electron ay gumagalaw sa anim na orbit.

Fig.1. Schematic na istraktura ng barium atom.

Ang pamamahagi ng mga electron sa mga orbital ay ang mga sumusunod:

56Ba) 2) 8) 18) 18) 8) 2 ;

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 2 5p 6 6s 2 .

Ang panlabas na antas ng enerhiya ng barium atom ay naglalaman ng 2 electron, na kung saan ay valence. Ang diagram ng enerhiya ng ground state ay tumatagal ng sumusunod na anyo:

Ang barium atom ay nailalarawan sa pagkakaroon ng isang nasasabik na estado. Mga elektron 6 s- ang mga sublevel ay walang pair at isa sa mga ito ay sumasakop sa isang bakanteng orbital 6 p- sublevel:

Ang pagkakaroon ng dalawang hindi magkapares na mga electron ay nagpapahiwatig na ang barium ay may estado ng oksihenasyon na +2.

Ang mga valence electron ng isang barium atom ay maaaring makilala ng isang set ng apat na quantum number: n(punong quantum), l(orbital), m l(magnetic) at s(iikot):

sublevel

Mga halimbawa ng paglutas ng problema

HALIMBAWA 1

DEPINISYON

Barium ay ang ikalimampu't anim na elemento ng Periodic Table. Pagtatalaga - Ba mula sa Latin na "barium". Matatagpuan sa ikaanim na yugto, pangkat IIA. Tumutukoy sa mga metal. Ang pangunahing singil ay 56.

Ang Barium ay nangyayari sa kalikasan pangunahin bilang sulfates at carbonates, na bumubuo ng mga mineral na barite BaSO 4 at witherite BaCO 3 . Ang nilalaman ng barium sa crust ng lupa ay 0.05% (wt.), na mas mababa kaysa sa nilalaman ng calcium.

Sa anyo ng isang simpleng sangkap, ang barium ay isang kulay-pilak-puting metal (Larawan 1), na sa hangin ay natatakpan ng isang madilaw na pelikula ng mga produkto ng pakikipag-ugnayan sa mga bahagi ng hangin. Ang Barium ay katulad sa tigas na tingga. Densidad 3.76 g/cm 3 . Melting point 727 o C, boiling point 1640 o C. Ito ay may body-centered crystal lattice.

kanin. 1. Barium. Hitsura.

Atomic at molekular na bigat ng barium

DEPINISYON

Relatibong molekular na timbang ng isang sangkap(M r) ay isang numerong nagpapakita kung gaano karaming beses ang mass ng isang partikular na molekula ay mas malaki kaysa sa 1/12 ng mass ng isang carbon atom, at relatibong atomic mass ng isang elemento(A r) - kung gaano karaming beses ang average na masa ng mga atom ng isang elemento ng kemikal ay mas malaki kaysa sa 1/12 ng masa ng isang carbon atom.

Dahil ang barium ay umiiral sa libreng estado sa anyo ng mga monatomic na molekula ng Ba, ang mga halaga ng mga atomic at molekular na masa nito ay nag-tutugma. Ang mga ito ay katumbas ng 137.327.

Isotopes ng barium

Alam na ang barium ay maaaring mangyari sa kalikasan sa anyo ng pitong matatag na isotopes 130Ba, 132Ba, 134Ba, 135Ba, 136Ba, 137Ba, at 138Ba, kung saan 137Ba ang pinakakaraniwan (71.66%). Ang kanilang mga mass number ay 130, 132, 134, 135, 136, 137 at 138, ayon sa pagkakabanggit. Ang nucleus ng atom ng barium isotope 130 Ba ay naglalaman ng limampu't anim na proton at pitumpu't apat na neutron, at ang natitirang isotopes ay naiiba lamang dito sa bilang ng mga neutron.

Mayroong mga artipisyal na hindi matatag na isotopes ng barium na may mga numero ng masa mula 114 hanggang 153, pati na rin ang sampung isomeric na estado ng nuclei, kung saan ang 133 Ba isotope na may kalahating buhay na 10.51 taon ay ang pinakamatagal na nabubuhay.

mga barium ion

Sa panlabas na antas ng enerhiya ng barium atom, mayroong dalawang electron na valence:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 2 5p 6 6s 2 .

Bilang resulta ng pakikipag-ugnayan ng kemikal, ibinibigay ng barium ang mga valence electron nito, i.e. ang kanilang donor, at nagiging isang positibong sisingilin na ion:

Ba 0 -2e → Ba 2+.

Molekyul at atom ng Barium

Sa malayang estado, ang barium ay umiiral sa anyo ng mga molekulang monatomic na Ba. Narito ang ilang mga katangian na nagpapakilala sa barium atom at molekula:

Mga halimbawa ng paglutas ng problema

HALIMBAWA 1

Noong 1808, nakuha ni Davy Humphrey ang barium sa anyo ng isang amalgam sa pamamagitan ng electrolysis ng mga compound nito.

Resibo:

Sa kalikasan, ito ay bumubuo ng mga mineral barite BaSO 4 at witherite BaCO 3 . Nakuha sa pamamagitan ng aluminothermy o decomposition ng azide:
3BaO+2Al=Al 2 O 3 +3Ba
Ba(N 3) 2 \u003d Ba + 3N 2

Mga katangiang pisikal:

Isang kulay-pilak na puting metal na may mas mataas na punto ng pagkatunaw at kumukulo at mas mataas na density kaysa sa mga alkali na metal. Sobrang lambot. Tm.= 727°C.

Mga katangian ng kemikal:

Ang Barium ay ang pinakamalakas na ahente ng pagbabawas. Sa hangin, mabilis itong natatakpan ng isang pelikula ng oxide, peroxide at barium nitride, nag-aapoy kapag pinainit o kapag dinurog lang. Masiglang nakikipag-ugnayan sa mga halogens, kapag pinainit ng hydrogen at sulfur.
Masiglang tumutugon ang Barium sa tubig at mga acid. Mag-imbak, tulad ng mga alkali metal, sa kerosene.
Sa mga compound, nagpapakita ito ng estado ng oksihenasyon na +2.

Ang pinakamahalagang koneksyon:

barium oxide. Isang solid na masiglang tumutugon sa tubig upang bumuo ng hydroxide. Sumisipsip ng carbon dioxide, nagiging carbonate. Kapag pinainit sa 500 ° C, ito ay tumutugon sa oxygen upang bumuo ng peroxide
barium peroxide BaO 2, puting sangkap, mahinang natutunaw, ahente ng oxidizing. Ginagamit sa pyrotechnics, upang makagawa ng hydrogen peroxide, bleach.
barium hydroxide Ba(OH) 2 , Ba(OH) 2 octahydrate *8H 2 O, walang kulay. kristal, alkali. Ginagamit upang makita ang mga sulfate at carbonate ions, upang linisin ang mga taba ng gulay at hayop.
barium salts walang kulay na mga kristal. mga sangkap. Ang mga natutunaw na asing-gamot ay lubhang nakakalason.
Chloride Ang barium ay nakuha sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan ng barium sulfate sa karbon at calcium chloride sa 800°C - 1100°C. Reagent para sa sulfate ion. ginagamit sa industriya ng balat.
Nitrato barium, barium nitrate, isang bahagi ng berdeng pyrotechnic compositions. Kapag pinainit, ito ay nabubulok upang bumuo ng barium oxide.
Sulfate Ang barium ay halos hindi matutunaw sa tubig at sa mga acid, samakatuwid ito ay bahagyang nakakalason. ginagamit para sa pagpapaputi ng papel, para sa fluoroscopy, barite concrete filler (proteksyon mula sa radioactive radiation).

Application:

Ang barium metal ay ginagamit bilang isang bahagi ng isang bilang ng mga haluang metal, isang deoxidizer sa paggawa ng tanso at tingga. Ang mga natutunaw na barium salt ay lason, MPC 0.5 mg/m 3 . Tingnan din:
S.I. Venetsky Tungkol sa bihira at nakakalat. Mga kwentong metal.