Element 56: Barij

1. Elementarni uvodBarij,
Zemeljskoalkalijski kovinski element s kemijskim simbolom Ba se nahaja v IIA skupini šestega obdobja periodnega sistema. Je mehka, srebrno-belega sijaja zemeljskoalkalijska kovina in najaktivnejši element med zemeljskoalkalijskimi kovinami. Ime elementa izvira iz grške besede beta alfa ρύς (barys), kar pomeni »težek«.

2. Odkrivanje kratke zgodovine
Sulfidi zemeljskoalkalijskih kovin kažejo fosforescenco, kar pomeni, da po izpostavljenosti svetlobi še nekaj časa v temi oddajajo svetlobo. Barijeve spojine so prav zaradi te lastnosti začele pritegovati pozornost ljudi. Leta 1602 je čevljar Casio Lauro v mestu Bologna v Italiji pražil barit, ki je vseboval barijev sulfat, skupaj z vnetljivimi snovmi in odkril, da lahko oddaja svetlobo v temi, kar je vzbudilo zanimanje takratnih učenjakov. Kasneje so to vrsto kamna poimenovali polonit in vzbudili zanimanje evropskih kemikov za analitične raziskave. Leta 1774 je švedski kemik C. W. Scheele odkril, da je barijev oksid relativno težka nova prst, ki jo je poimenoval »barita« (težka prst). Leta 1774 je Scheler verjel, da je ta kamen kombinacija nove prsti (oksida) in žveplove kisline. Leta 1776 je segrel nitrat v tej novi prsti, da je dobil čisto prst (oksid). Leta 1808 je britanski kemik H. Davy uporabil živo srebro kot katodo in platino kot anodo za elektrolizo barita (BaSO4) za proizvodnjo barijevega amalgama. Po destilaciji za odstranitev živega srebra je bila pridobljena kovina nizke čistosti, ki je bila poimenovana po grški besedi barys (težka). Simbol elementa je Ba, ki se imenuje ...barij.

3. Fizikalne lastnosti
Barijje srebrno bela kovina s tališčem 725 °C, vreliščem 1846 °C, gostoto 3,51 g/cm3 in duktilnostjo. Glavni rudi barija sta barit in arzenopirit.

4.Barijje kemični element s kemičnimi lastnostmi.
Kemijski simbol Ba, atomska številka 56, spada v periodni sistem IIA skupine in je članica zemeljskoalkalijskih kovin. Barij ima veliko kemijsko aktivnost in je med zemeljskoalkalijskimi kovinami najbolj aktiven. Iz potenciala in ionizacijske energije je razvidno, da ima barij močno redukcijo. Pravzaprav ima barij, če upoštevamo le izgubo prvega elektrona, najmočnejšo redukcijo v vodi. Vendar pa barij relativno težko izgubi drugi elektron. Zato se bo ob upoštevanju vseh dejavnikov redukcija barija znatno zmanjšala. Kljub temu je tudi ena najbolj reaktivnih kovin v kislih raztopinah, takoj za litijem, cezijem, rubidijem in kalijem.

5. Glavne spojine
1). Barijev oksid na zraku počasi oksidira in tvori barijev oksid, ki je brezbarven kubični kristal. Topen v kislini, netopen v acetonu in amoniakovi vodi. Z vodo reagira in tvori barijev hidroksid, ki je strupen. Pri gorenju oddaja zelen plamen in tvori barijev peroksid.
2). Barijev peroksid reagira z žveplovo kislino in tvori vodikov peroksid. Ta reakcija temelji na principu priprave vodikovega peroksida v laboratoriju.
3). Barijev hidroksid reagira z vodo, pri čemer nastane barijev hidroksid in vodikov plin. Zaradi nizke topnosti barijevega hidroksida in njegove visoke energije sublimacije reakcija ni tako intenzivna kot pri alkalijskih kovinah, nastali barijev hidroksid pa bo zakril pogled. V raztopino se vnese majhna količina ogljikovega dioksida, da se tvori oborina barijevega karbonata, presežek ogljikovega dioksida pa se dodatno vnese, da se oborina barijevega karbonata raztopi in nastane topni barijev bikarbonat.
4). Aminobarijev klorid se lahko raztopi v tekočem amoniaku in ustvari modro raztopino s paramagnetizmom in prevodnostjo, ki v bistvu tvori amonijeve elektrone. Po daljšem obdobju shranjevanja se vodik v amoniaku z amonijevimi elektroni reducira v vodikov plin, celotna reakcija pa je reakcija barija s tekočim amonijakom, pri čemer nastane aminobarij in vodikov plin.
5). Barijev sulfit je bel kristal ali prah, strupen, rahlo topen v vodi in se na zraku postopoma oksidira v barijev sulfat. Raztaplja se v neoksidirajočih močnih kislinah, kot je klorovodikova kislina, pri čemer nastane žveplov dioksid z ostrim vonjem. V stiku z oksidirajočimi kislinami, kot je razredčena dušikova kislina, se lahko pretvori v barijev sulfat.
6). Barijev sulfat ima stabilne kemijske lastnosti, delež barijevega sulfata, raztopljenega v vodi, pa je popolnoma ioniziran, zaradi česar je močan elektrolit. Barijev sulfat je netopen v razredčeni dušikovi kislini. Uporablja se predvsem kot kontrastno sredstvo v prebavilih.
Barijev karbonat je strupen in skoraj netopen v hladni vodi. Rahlo topen v vodi, ki vsebuje ogljikov dioksid, in topen v razredčeni klorovodikovi kislini. Reagira z natrijevim sulfatom, pri čemer nastane bolj netopna bela oborina barijevega sulfata – trend pretvorbe med oborinami v vodni raztopini: enostavno jo je pretvoriti v bolj netopno smer.

6. Področja uporabe
1. Uporablja se v industrijske namene pri proizvodnji barijevih soli, zlitin, ognjemetov, jedrskih reaktorjev itd. Je tudi odličen deoksidant za rafiniranje bakra. Široko se uporablja v zlitinah, vključno s svincem, kalcijem, magnezijem, natrijem, litijem, aluminijem in nikljem. Kovinski barij se lahko uporablja kot razplinjevalo za odstranjevanje sledov plinov iz vakuumskih cevi in ​​katodnih cevi, pa tudi kot razplinjevalo za rafiniranje kovin. Barijev nitrat, pomešan s kalijevim kloratom, magnezijevim prahom in kolofonijo, se lahko uporablja za izdelavo signalnih raket in ognjemetov. Topne barijeve spojine se pogosto uporabljajo kot insekticidi, kot je barijev klorid, za zatiranje različnih rastlinskih škodljivcev. Uporablja se lahko tudi za rafiniranje slanice in kotlovske vode za proizvodnjo elektrolitske kavstične sode. Uporablja se tudi za pripravo pigmentov. Tekstilna in usnjarska industrija ga uporabljata kot jedkalo in sredstvo za matiranje umetne svile.
2. Barijev sulfat za medicinsko uporabo je pomožno zdravilo za rentgenske preiskave. Bel prah brez vonja in okusa, snov, ki lahko v telesu zagotovi pozitiven kontrast med rentgenskim pregledom. Medicinski barijev sulfat se ne absorbira v prebavilih in ne povzroča alergijskih reakcij. Ne vsebuje topnih barijevih spojin, kot so barijev klorid, barijev sulfid in barijev karbonat. Uporablja se predvsem za slikanje prebavil, občasno pa se uporablja tudi za druge namene preiskav.

7. Postopek priprave
Industrijska proizvodnjakovinski barijje razdeljen na dva koraka: proizvodnjo barijevega oksida in termično redukcijo kovine (termično redukcijo aluminija). Pri 1000-1200 ℃,kovinski barijLahko se pridobi z redukcijo barijevega oksida s kovinskim aluminijem in nato prečisti z vakuumsko destilacijo. Metoda termične redukcije aluminija za proizvodnjo kovinskega barija: Zaradi različnih razmerij sestavin lahko pride do dveh reakcij za redukcijo barijevega oksida z aluminijem. Reakcijska enačba je: obe reakciji lahko pri 1000-1200 ℃ proizvedeta le majhno količino barija. Zato je treba uporabiti vakuumsko črpalko za neprekinjen prenos barijevih hlapov iz reakcijske cone v hladno kondenzacijsko cono, da se reakcija nadaljuje v desno. Ostanek po reakciji je strupen in ga je treba pred odstranjevanjem obdelati.