Element 56: Barij

1. Elementarni uvodBarij,
Zemnoalkalijski metal, kemijskog simbola Ba, nalazi se u IIA skupini šeste periode periodnog sustava elemenata. To je mekani, srebrno-bijeli sjajni zemnoalkalijski metal i najaktivniji element među zemnoalkalijskim metalima. Naziv elementa dolazi od grčke riječi beta alfa ρύς (barys), što znači „težak“.

2. Otkrivanje kratke povijesti
Sulfidi zemnoalkalijskih metala pokazuju fosforescenciju, što znači da nastavljaju emitirati svjetlost neko vrijeme u mraku nakon što su izloženi svjetlosti. Barijevi spojevi počeli su privlačiti pozornost ljudi upravo zbog te karakteristike. Godine 1602. postolar Casio Lauro u gradu Bologni u Italiji pržio je barit koji je sadržavao barijev sulfat zajedno sa zapaljivim tvarima i otkrio da može emitirati svjetlost u mraku, što je pobudilo interes tadašnjih znanstvenika. Kasnije je ova vrsta kamena nazvana polonit i pobudila je interes europskih kemičara za analitička istraživanja. Godine 1774. švedski kemičar CW Scheele otkrio je da je barijev oksid relativno teško novo tlo, koje je nazvao "Baryta" (teško tlo). Godine 1774. Scheler je vjerovao da je ovaj kamen kombinacija novog tla (oksida) i sumporne kiseline. Godine 1776. zagrijao je nitrat u ovom novom tlu kako bi dobio čisto tlo (oksid). Godine 1808. britanski kemičar H. Davy koristio je živu kao katodu i platinu kao anodu za elektrolizu barita (BaSO4) kako bi proizveo barijev amalgam. Nakon destilacije radi uklanjanja žive, dobiven je metal niske čistoće koji je nazvan po grčkoj riječi barys (teški). Simbol elementa postavljen je kao Ba, što se nazivabarij.

3. Fizička svojstva
Barijje srebrno-bijeli metal s talištem od 725 °C, vrelištem od 1846 °C, gustoćom od 3,51 g/cm3 i duktilnošću. Glavne rude barija su barit i arsenopirit.

4.Barijje kemijski element s kemijskim svojstvima.
Kemijski simbol Ba, atomski broj 56, pripada periodnom sustavu IIA skupini i član je zemnoalkalijskih metala. Barij ima veliku kemijsku aktivnost i najaktivniji je među zemnoalkalijskim metalima. Iz potencijala i energije ionizacije može se vidjeti da barij ima jaku redukciju. Zapravo, ako se uzme u obzir samo gubitak prvog elektrona, barij ima najjaču redukciju u vodi. Međutim, bariju je relativno teško izgubiti drugi elektron. Stoga će se, uzimajući u obzir sve čimbenike, redukcija barija značajno smanjiti. Ipak, on je također jedan od najreaktivnijih metala u kiselim otopinama, odmah iza litija, cezija, rubidija i kalija.

5. Glavni spojevi
1). Barijev oksid polako oksidira na zraku i tvori barijev oksid, koji je bezbojni kubični kristal. Topiv je u kiselini, netopljiv u acetonu i amonijačnoj vodi. Reagira s vodom i tvori barijev hidroksid, koji je otrovan. Pri izgaranju emitira zeleni plamen i stvara barijev peroksid.
2). Barijev peroksid reagira sa sumpornom kiselinom i proizvodi vodikov peroksid. Ova reakcija temelji se na principu pripreme vodikovog peroksida u laboratoriju.
3). Barijev hidroksid reagira s vodom stvarajući barijev hidroksid i vodikov plin. Zbog niske topljivosti barijevog hidroksida i njegove visoke energije sublimacije, reakcija nije tako intenzivna kao kod alkalijskih metala, a nastali barijev hidroksid zaklanjat će pogled. Mala količina ugljikovog dioksida uvodi se u otopinu kako bi se stvorio talog barijevog karbonata, a višak ugljikovog dioksida dodatno se uvodi kako bi se otopio talog barijevog karbonata i stvorio topljivi barijev bikarbonat.
4). Aminobarij se može otopiti u tekućem amonijaku, stvarajući plavu otopinu s paramagnetizmom i vodljivošću, koja u biti tvori amonijeve elektrone. Nakon dugog razdoblja skladištenja, vodik u amonijaku će se reducirati na vodikov plin amonijevim elektronima, a ukupna reakcija je reakcija barija s tekućim amonijakom pri čemu nastaje aminobarij i vodikov plin.
5). Barijev sulfit je bijeli kristal ili prah, otrovan, slabo topljiv u vodi i postupno oksidira u barijev sulfat kada se izloži zraku. Otapa se u neoksidirajućim jakim kiselinama poput klorovodične kiseline pri čemu nastaje sumporov dioksid oštrog mirisa. U susretu s oksidirajućim kiselinama poput razrijeđene dušične kiseline, može se pretvoriti u barijev sulfat.
6). Barijev sulfat ima stabilna kemijska svojstva, a dio barijevog sulfata otopljen u vodi je potpuno ioniziran, što ga čini jakim elektrolitom. Barijev sulfat je netopljiv u razrijeđenoj dušičnoj kiselini. Uglavnom se koristi kao gastrointestinalno kontrastno sredstvo.
Barijev karbonat je otrovan i gotovo netopljiv u hladnoj vodi. Slabo je topljiv u vodi koja sadrži ugljikov dioksid i topljiv u razrijeđenoj klorovodičnoj kiselini. Reagira s natrijevim sulfatom stvarajući netopljiviji bijeli talog barijevog sulfata – trend pretvorbe između taloga u vodenoj otopini: lako ga je pretvoriti u netopljiviji smjer.

6. Područja primjene
1. Koristi se u industrijske svrhe u proizvodnji barijevih soli, legura, vatrometa, nuklearnih reaktora itd. Također je izvrstan deoksidator za rafiniranje bakra. Široko se koristi u legurama, uključujući legure olova, kalcija, magnezija, natrija, litija, aluminija i nikla. Metalni barij može se koristiti kao sredstvo za otplinjavanje za uklanjanje tragova plinova iz vakuumskih cijevi i katodnih cijevi, kao i kao sredstvo za otplinjavanje za rafiniranje metala. Barijev nitrat pomiješan s kalijevim kloratom, magnezijevim prahom i kolofonijom može se koristiti za proizvodnju signalnih baklji i vatrometa. Topivi barijevi spojevi obično se koriste kao insekticidi, poput barijevog klorida, za suzbijanje raznih biljnih štetnika. Također se može koristiti za rafiniranje slane vode i kotlovske vode za proizvodnju elektrolitičke kaustične sode. Također se koristi za pripremu pigmenata. Tekstilna i kožarska industrija koriste ga kao nagrizajuće sredstvo i sredstvo za matiranje umjetne svile.
2. Barijev sulfat za medicinsku upotrebu je pomoćni lijek za rendgenski pregled. Bijeli prah bez mirisa i okusa, tvar koja može pružiti pozitivan kontrast u tijelu tijekom rendgenskog pregleda. Medicinski barijev sulfat se ne apsorbira u gastrointestinalnom traktu i ne uzrokuje alergijske reakcije. Ne sadrži topljive barijeve spojeve kao što su barijev klorid, barijev sulfid i barijev karbonat. Uglavnom se koristi za gastrointestinalno snimanje, a povremeno se koristi i za druge svrhe pregleda.

7, Način pripreme
Industrijska proizvodnjametalni barijpodijeljen je u dva koraka: proizvodnju barijevog oksida i termičku redukciju metala (termičku redukciju aluminija). Na 1000-1200 ℃,metalni barijmože se dobiti redukcijom barijevog oksida metalnim aluminijem, a zatim pročistiti vakuumskom destilacijom. Metoda termičke redukcije aluminija za proizvodnju metalnog barija: Zbog različitih omjera sastojaka, mogu postojati dvije reakcije za redukciju barijevog oksida aluminijem. Jednadžba reakcije je: obje reakcije mogu proizvesti samo malu količinu barija na 1000-1200 ℃. Stoga se mora koristiti vakuumska pumpa za kontinuirani prijenos barijevih para iz reakcijske zone u hladnu kondenzacijsku zonu kako bi se reakcija nastavila kretati udesno. Ostatak nakon reakcije je otrovan i potrebno ga je obraditi prije odlaganja.