Element 56: Barij

1、 Elementarni uvodBarij,
Zemnoalkalijski metalni element, s kemijskim simbolom Ba, nalazi se u skupini IIA šeste periode periodnog sustava elemenata. To je mekani zemnoalkalijski metal srebrnobijelog sjaja i najaktivniji element u zemnoalkalijskim metalima. Ime elementa dolazi od grčke riječi beta alpha 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 bili izloženi svjetlu. Spojevi barija počeli su privlačiti pozornost ljudi upravo zbog ove karakteristike. Godine 1602. postolar po imenu 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 zanimanje 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 tom novom tlu da bi dobio čisto tlo (oksid). Godine 1808. britanski kemičar H. Davy upotrijebio je živu kao katodu i platinu kao anodu za elektrolizu barita (BaSO4) za proizvodnju barijeva amalgama. Nakon destilacije kojom se uklonila živa, dobiven je metal niske čistoće i nazvan prema grčkoj riječi barys (težak). Simbol elementa je postavljen kao Ba, koji se zovebarij.

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

4,Barijje kemijski element s kemijskim svojstvima.
Kemijski simbol Ba, atomski broj 56, pripada grupi periodnog sustava IIA 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 reduktivnost. Zapravo, ako se uzme u obzir samo gubitak prvog elektrona, barij ima najveću reducibilnost u vodi. Međutim, bariju je relativno teško izgubiti drugi elektron. Stoga će se, s obzirom na sve čimbenike, reduktivnost 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 nastaje barijev oksid, bezbojni kubični kristal. Topljiv u kiselini, netopljiv u acetonu i amonijačnoj vodi. Reagira s vodom stvarajući barijev hidroksid, koji je otrovan. Kada izgori, 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 i proizvodi barijev hidroksid i vodikov plin. Zbog niske topivosti barijevog hidroksida i njegove velike sublimacijske energije, reakcija nije tako intenzivna kao kod alkalnih metala, a nastali barijev hidroksid će zakloniti pogled. Mala količina ugljičnog dioksida uvodi se u otopinu kako bi se formirao talog barijeva karbonata, a višak ugljičnog dioksida se dalje uvodi kako bi se otopio talog barijeva karbonata i stvorio topljivi barijev bikarbonat.
4). Amino barij se može otopiti u tekućem amonijaku, generirajući plavu otopinu s paramagnetizmom i vodljivošću, koja u biti tvori elektrone amonijaka. Nakon dugog razdoblja skladištenja, vodik u amonijaku će se reducirati u plinoviti vodik pomoću elektrona amonijaka, a ukupna reakcija je reakcija barija s tekućim amonijakom kako bi se proizveli aminobarij i plinoviti vodik.
5). Barijev sulfit je bijeli kristal ili prah, otrovan, slabo topiv u vodi i postupno oksidira u barijev sulfat kada se stavi na zrak. Otopiti u jakim kiselinama koje ne oksidiraju kao što je klorovodična kiselina kako bi se stvorio plin sumpor dioksid oštrog mirisa. Kada naiđe na oksidirajuće kiseline kao što je razrijeđena dušična kiselina, može se pretvoriti u barijev sulfat.
6). Barijev sulfat ima stabilna kemijska svojstva, a dio barijevog sulfata otopljen u vodi potpuno je 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 topljiv u vodi koja sadrži ugljikov dioksid i topiv u razrijeđenoj klorovodičnoj kiselini. Reagira s natrijevim sulfatom i proizvodi netopiviji bijeli talog barijevog sulfata – trend pretvorbe između precipitata u vodenoj otopini: lako se pretvara u netopiviji smjer.

6、 Polja primjene
1. Koristi se u industrijske svrhe u proizvodnji barijevih soli, legura, vatrometa, nuklearnih reaktora itd. Također je odličan dezoksidant 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 i katodnih cijevi, kao i sredstvo za otplinjavanje za rafiniranje metala. Barijev nitrat pomiješan s kalijevim kloratom, magnezijevim prahom i smolom može se koristiti za proizvodnju signalnih baklji i vatrometa. Topivi spojevi barija obično se koriste kao insekticidi, kao što je barijev klorid, za kontrolu raznih biljnih štetočina. Također se može koristiti za rafiniranje slane vode i kotlovske vode za elektrolitičku proizvodnju kaustične sode. Također se koristi za pripremu pigmenata. Tekstilna i kožarska industrija koristi ga kao sredstvo za jedkanje i matiranje za umjetnu svilu.
2. Barijev sulfat za medicinsku upotrebu je pomoćni lijek za rendgenski pregled. Bijeli prah bez mirisa i okusa, tvar koja može dati pozitivan kontrast u tijelu tijekom rendgenskog pregleda. Medicinski barijev sulfat se ne apsorbira u probavnom traktu i ne izaziva alergijske reakcije. Ne sadrži topive spojeve barija kao što su barijev klorid, barijev sulfid i barijev karbonat. Uglavnom se koristi za snimanje gastrointestinalnog trakta, povremeno se koristi za druge svrhe pregleda

7、 Način pripreme
Industrijska proizvodnja odmetalni barijdijeli se u dva koraka: proizvodnja barijevog oksida i termička redukcija metala (termička redukcija aluminija). Na 1000-1200 ℃,metalni barijmože se dobiti redukcijom barijevog oksida metalnim aluminijem, a zatim pročistiti vakuumskom destilacijom. Metoda toplinske redukcije aluminija za proizvodnju metalnog barija: Zbog različitih omjera sastojaka, mogu postojati dvije reakcije za redukciju aluminija barijevog oksida. Jednadžba reakcije glasi: obje reakcije mogu proizvesti samo malu količinu barija na 1000-1200 ℃. Stoga se mora koristiti vakuum pumpa za kontinuirani prijenos barijevih para iz reakcijske zone u zonu hladne kondenzacije kako bi se reakcija nastavila kretati udesno. Ostatak nakon reakcije je toksičan i treba ga tretirati prije odlaganja