Element 56: Barij

1、 Elementarni uvodBarij,
Element zemeljsko alkalijske kovine s kemijskim simbolom Ba se nahaja v skupini IIA šeste periode periodnega sistema. Je mehka zemeljskoalkalijska kovina s srebrno belim sijajem in najaktivnejši element v zemeljskoalkalijskih kovinah. Ime elementa izhaja iz grške besede beta alfa ρύς (barys), kar pomeni »težak«.

2、 Odkrivanje kratke zgodovine
Sulfidi zemeljskoalkalijskih kovin kažejo fosforescenco, kar pomeni, da še nekaj časa oddajajo svetlobo v temi, potem ko so bili izpostavljeni svetlobi. Barijeve spojine so začele pritegniti pozornost ljudi prav zaradi te lastnosti. 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 takrat vzbudilo zanimanje učenjakov. Kasneje so to vrsto kamna poimenovali polonit in vzbudil zanimanje evropskih kemikov za analitične raziskave. Leta 1774 je švedski kemik CW Scheele odkril, da je barijev oksid razmeroma težka nova prst, ki jo je poimenoval »Baryta« (težka prst). Leta 1774 je Scheler menil, da je ta kamen kombinacija nove prsti (oksida) in žveplove kisline. Leta 1776 je v tej novi zemlji segrel nitrat, da je dobil čisto zemljo (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, poimenovana po grški besedi barys (težka). Simbol elementa je nastavljen kot Ba, ki se imenujebarij.

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

4、Barijje kemijski element s kemijskimi lastnostmi.
Kemijski simbol Ba, atomsko število 56, spada v skupino periodnega sistema IIA in je član zemeljskoalkalijskih kovin. Barij ima veliko kemično aktivnost in je najbolj aktiven med zemeljskoalkalijskimi kovinami. Iz potencialne in ionizacijske energije je razvidno, da ima barij močno redukcijsko sposobnost. Pravzaprav ima barij največjo redukcijsko sposobnost v vodi, če upoštevamo samo izgubo prvega elektrona. Vendar je za barij relativno težko izgubiti drugi elektron. Zato se bo redukcibilnost barija ob upoštevanju vseh dejavnikov 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, da nastane barijev oksid, ki je brezbarven kubični kristal. Topen v kislini, netopen v acetonu in amoniakovi vodi. Reagira z vodo in tvori barijev hidroksid, ki je strupen. Pri gorenju oddaja zelen plamen in ustvarja barijev peroksid.
2). Barijev peroksid reagira z žveplovo kislino, da nastane vodikov peroksid. Ta reakcija temelji na principu priprave vodikovega peroksida v laboratoriju.
3). Barijev hidroksid reagira z vodo, da nastane barijev hidroksid in vodikov plin. Zaradi nizke topnosti barijevega hidroksida in njegove visoke sublimacijske energije reakcija ni tako intenzivna kot pri alkalijskih kovinah, nastali barijev hidroksid pa bo zakril pogled. Majhna količina ogljikovega dioksida se vnese v raztopino, da nastane oborina barijevega karbonata, presežek ogljikovega dioksida pa se dodatno uvede, da se raztopi oborina barijevega karbonata in ustvari topni barijev bikarbonat.
4). Amino barij se lahko raztopi v tekočem amoniaku, pri čemer nastane modra raztopina s paramagnetizmom in prevodnostjo, ki v bistvu tvori elektrone amoniaka. Po dolgem obdobju shranjevanja se vodik v amoniaku reducira v vodikov plin z amoniakovimi elektroni, celotna reakcija pa je barijeva reakcija s tekočim amoniakom, da nastane aminobarij in vodikov plin.
5). Barijev sulfit je bel kristal ali prah, strupen, rahlo topen v vodi in postopoma oksidira v barijev sulfat, ko ga postavimo na zrak. Raztopite v neoksidirajočih močnih kislinah, kot je klorovodikova kislina, da ustvarite plin žveplov dioksid z ostrim vonjem. Ko naleti na oksidativne kisline, kot je razredčena dušikova kislina, se lahko pretvori v barijev sulfat.
6). Barijev sulfat ima stabilne kemijske lastnosti in del barijevega sulfata, raztopljenega v vodi, je popolnoma ioniziran, zaradi česar je močan elektrolit. Barijev sulfat je netopen v razredčeni dušikovi kislini. Uporablja se predvsem kot kontrastno sredstvo za prebavila.
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, da proizvede bolj netopno belo oborino barijevega sulfata – trend pretvorbe med oborinami v vodni raztopini: zlahka se pretvori v bolj netopno smer.

6、 Polja uporabe
1. Uporablja se v industrijske namene pri proizvodnji barijevih soli, zlitin, ognjemetov, jedrskih reaktorjev itd. Je tudi odličen dezoksidant za rafiniranje bakra. Pogosto se uporablja v zlitinah, vključno z zlitinami svinca, kalcija, magnezija, natrija, litija, aluminija in niklja. Kovinski barij se lahko uporablja kot razplinjevalno sredstvo za odstranjevanje sledi plinov iz vakuumskih in katodnih cevi ter kot razplinjevalno sredstvo 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 običajno uporabljajo kot insekticidi, kot je barijev klorid, za zatiranje različnih rastlinskih škodljivcev. Lahko se uporablja tudi za rafiniranje slanice in kotlovske vode za elektrolitsko proizvodnjo kavstične sode. Uporablja se tudi za pripravo pigmentov. Tekstilna in usnjarska industrija ga uporabljata kot jedko in matirno sredstvo za umetno svilo.
2. Barijev sulfat za medicinsko uporabo je pomožno zdravilo pri rentgenski preiskavi. Bel prah brez vonja in okusa, snov, ki lahko med rentgenskim pregledom ustvari pozitiven kontrast v telesu. Medicinski barijev sulfat se ne absorbira v prebavnem traktu in ne povzroča alergijskih reakcij. Ne vsebuje topnih barijevih spojin, kot so barijev klorid, barijev sulfid in barijev karbonat. Večinoma se uporablja za slikanje prebavil, občasno za druge namene preiskav

7、 Način priprave
Industrijska proizvodnjakovinski barijje razdeljen na dva koraka: proizvodnjo barijevega oksida in termično redukcijo kovine (termična redukcija aluminija). Pri 1000-1200 ℃,kovinski barijlahko dobimo z redukcijo barijevega oksida s kovinskim aluminijem in nato prečistimo z vakuumsko destilacijo. Metoda toplotne redukcije aluminija za proizvodnjo kovinskega barija: Zaradi različnih razmerij sestavin lahko pride do dveh reakcij za redukcijo aluminija v barijev oksid. Reakcijska enačba je: obe reakciji lahko proizvedeta le majhno količino barija pri 1000-1200 ℃. Zato je treba uporabiti vakuumsko črpalko za neprekinjen prenos barijevih hlapov iz reakcijskega območja v hladno kondenzacijsko območje, da se reakcija še naprej premika v desno. Ostanek po reakciji je strupen in ga je treba obdelati pred odlaganjem