Baryum

Izotop	Prevalence _	Poločas rozpadu	Rozpadový kanál	Produkt rozpadu
130 Ba	0,11 %	(0,5–2,7)⋅10 21 let	Dvojité EZ	130 xe
132 Ba	0,10 %	stabilní	-	-
133 Ba	synth.	10,51 let	EZ	133Cs _
134 Ba	2,42 %	stabilní	-	-
135 Ba	6,59 %	stabilní	-	-
136 Ba	7,85 %	stabilní	-	-
137 Ba	11,23 %	stabilní	-	-
138 Ba	71,70 %	stabilní	-	-

56	Baryum
Ba137,327
6s 2

Baryum ( chemická značka - Ba , z lat. Baryum ) je chemický prvek 2. skupiny (podle zastaralé klasifikace - hlavní podskupina druhé skupiny, IIA), šesté periody periodického systému chemických prvků D. I. Mendělejev s atomovým číslem 56.

Jednoduchá látka baryum je měkký, tažný, kujný, stříbrnobílý kov alkalických zemin . Má vysokou chemickou aktivitu.

Historie

Baryum objevili ve formě oxidu BaO v roce 1774 Carl Scheele a Johan Gan [3] . V roce 1808 vyrobil anglický chemik Humphrey Davy amalgám barya elektrolýzou vlhkého hydroxidu barnatého se rtuťovou katodou ; po odpaření rtuti při zahřívání izoloval kovové baryum.

Původ jména

Svůj název dostal od jiné řečtiny. βαρύς - "těžký".

Fyzikální vlastnosti

Kompletní elektronová konfigurace atomu barya je: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2

Baryum je stříbřitě bílý kujný kov . Při prudkém úderu se zlomí. Existují dvě alotropní modifikace barya: α-Ba s kubickou tělesně centrovanou mřížkou je stabilní do 375 °C ( a = 0,501 nm), β-Ba je stabilní nad .

Tvrdost podle Mohse 1,25 [4] .

Chemické vlastnosti

Baryum je kov alkalických zemin . Baryum na vzduchu rychle oxiduje za vzniku směsi oxidu barnatého (BaO) a nitridu barnatého (Ba 3 N 2 ) a při mírném zahřátí se vznítí. Intenzivně reaguje s vodou za vzniku hydroxidu barnatého (Ba (OH) 2 ):

{\mathsf {Ba+2H_{2}O\rightarrow Ba(OH)_{2}+H_{2}\uparrow ))

Aktivně interaguje se zředěnými kyselinami. Mnoho barnatých solí je nerozpustných nebo málo rozpustných ve vodě: síran barnatý (BaSO 4 ), siřičitan barnatý ( BaSO 3 ) , uhličitan barnatý (BaCO 3 ), fosforečnan barnatý (Ba 3 (PO 4 ) 2 . Sulfid barnatý (BaS) je na rozdíl od sirníku vápenatého (CaS) vysoce rozpustný ve vodě. Rozpustné soli barya umožňují stanovit přítomnost kyseliny sírové a jejích rozpustných solí v roztoku vysrážením bílé sraženiny síranu barnatého , nerozpustného ve vodě a kyselinách [5] .

Snadno reaguje s halogeny za vzniku halogenidů .

Při zahřívání vodíkem tvoří hydrid barnatý (BaH 2 ), který zase s hydridem lithným LiH poskytuje komplex Li[BaH 3 ].

{\displaystyle {\mathsf {Ba+H_{2}\rightarrow BaH_{2))))

{\mathsf {BaH_{2}+LiH\rightarrow Li[BaH_{3}]}}

Reaguje na zahřátí amoniakem :

{\mathsf {6Ba+2NH_{3}\rightarrow 3BaH_{2}+Ba_{3}N_{2))}

Nitrid barnatý Ba 3 N 2 při zahřátí reaguje s CO za vzniku kyanidu :

{\mathsf {Ba_{3}N_{2}+2CO\rightarrow Ba(CN)_{2}+2BaO))

S kapalným čpavkem dává tmavě modrý roztok, ze kterého lze izolovat čpavek [Ba(NH 3 ) 6 ], který má zlatý lesk a snadno se rozkládá eliminací NH 3 . V přítomnosti platinového katalyzátoru se amoniak rozkládá za vzniku amidu barnatého :

{\mathsf {[Ba(NH_{3})_{6}]\rightarrow Ba(NH_{2})_{2}+4NH_{3}+H_{2))}

Karbid barya (BaC 2 ) lze získat ohřevem BaO s uhlím v obloukové peci .

{\mathsf {BaO+3C\rightarrow BaC_{2}+CO\uparrow }}

S fosforem tvoří fosfid (Ba 3 P 2 ):

{\displaystyle {\mathsf {3Ba+2P\rightarrow Ba_{3}P_{2))))

Baryum redukuje oxidy , halogenidy a sulfidy mnoha kovů na odpovídající kov.

Získání

Hlavní surovinou pro získávání barya je barytový koncentrát (80-95 % BaSO 4 ), který se zase získává flotací barytu . Síran barnatý se dále redukuje koksem nebo zemním plynem :

{\mathsf {BaSO_{4}+4C\rightarrow BaS+4CO\uparrow }}

{\mathsf {BaSO_{4}+2CH_{4}\rightarrow BaS+2C+4H_{2}O))

Dále se sulfid po zahřátí hydrolyzuje na hydroxid barnatý (Ba (OH) 2 ) nebo se působením CO 2 přemění na nerozpustný uhličitan barnatý (BaCO 3 ), který se pak převede na oxid barnatý (BaO) (kalcinace při 800 °C pro Ba(OH) 2 a nad 1000 °C pro BaCO3 ) :

{\mathsf {BaS+2H_{2}O\rightarrow Ba(OH)_{2}+H_{2}S\uparrow ))

{\mathsf {BaS+H_{2}O+CO_{2}\rightarrow BaCO_{3}+H_{2}S\uparrow }}

{\mathsf {BaCO_{3}\rightarrow BaO+CO_{2}\uparrow }}

Kovové baryum se získává elektrolýzou bezvodé taveniny chloridu barnatého :

{\mathsf {BaCl_{2}\rightarrow Ba+Cl_{2}\uparrow }}

Kvalitativní a kvantitativní analýza

Kvalitativně se baryum v roztocích prokazuje srážením síranu barnatého (BaSO 4 ), který se od odpovídajících síranů vápenatých a síranů strontnatých odlišuje extrémně nízkou rozpustností v anorganických kyselinách.

Rhodizonát sodný odděluje charakteristickou červenohnědou sraženinu od neutrálních barnatých solí. Reakce je velmi citlivá, specifická, umožňuje stanovit 1 díl baryových iontů na 210 000 hmotnostních dílů roztoku [6] .

Sloučeniny barya barví plamen žlutozeleně (vlnová délka 455 a 493 nm).

Baryum je kvantifikováno gravimetricky jako BaSO 4 nebo BaCrO 4 .

Aplikace

Vakuová elektronická zařízení

Kov barya, často ve slitině s hliníkem , se používá jako getr ( getter ) ve vysokovakuových elektronických zařízeních, protože aktivně reaguje s mnoha plyny.

Oxid barnatý , jako součást pevného roztoku oxidů jiných kovů alkalických zemin - vápníku a stroncia (CaO, SrO), se používá jako aktivní vrstva nepřímo žhavených katod .

Antikorozní materiál

Baryum se přidává spolu se zirkoniem do chladiv tekutých kovů (slitiny sodíku, draslíku, rubidia, lithia, cesia), aby se snížila agresivita cesia na potrubí a v metalurgii.

Feroelektrické a piezoelektrické

Titaničitan barnatý se používá jako dielektrikum při výrobě keramických kondenzátorů a jako materiál pro piezoelektrické mikrofony a piezokeramické zářiče .

Optika

Fluorid barnatý se používá ve formě monokrystalů v optice (čočky, hranoly).

Pyrotechnika

Peroxid barnatý se používá pro pyrotechniku a jako oxidační činidlo. Dusičnan barnatý a chlorečnan barnatý se používají v pyrotechnice k barvení plamenů (zelený oheň).

Energie atomového vodíku

Chroman barnatý se používá při výrobě vodíku a kyslíku termochemickou metodou (cyklus Oak Ridge, USA).

Vysokoteplotní supravodivost

Peroxid barnatý se spolu s oxidy mědi a kovů vzácných zemin a také kuprát barnatý [7] , používají pro syntézu supravodivé keramiky pracující při teplotách kapalného dusíku a vyšších.

Nukleární energie

Oxid barnatý se používá k tavení speciálního typu skla používaného k potahování uranových tyčí. Jeden z rozšířených typů takových skel má následující složení: oxid fosforečný - 61%, BaO - 32%, oxid hlinitý - 1,5%, oxid sodný - 5,5%. Při výrobě skla pro jaderný průmysl se také používá fosforečnan barnatý .

Chemické zdroje proudu

Fluorid barnatý se používá v pevných fluorových bateriích jako součást fluoridového elektrolytu.

Oxid barnatý se používá ve výkonných bateriích z oxidu mědi jako složka aktivní hmoty (oxid barnatý-oxid mědi).

Síran barnatý se používá jako expandér aktivní hmoty s negativní elektrodou při výrobě olověných akumulátorů.

Aplikace v lékařství

Síran barnatý , nerozpustný a netoxický, se používá jako rentgenkontrastní činidlo při lékařském vyšetření gastrointestinálního traktu.

Být v přírodě

Obsah barya v zemské kůře je 0,05 % hmotnosti; v mořské vodě je průměrný obsah barya 0,02 mg/l. Baryum je aktivní, patří do podskupiny kovů alkalických zemin a je poměrně silně vázáno v minerálech. Hlavními minerály jsou baryt ( BaSO 4 ) a witherit ( BaCO 3 ).

Vzácné baryové minerály: Celsian nebo baryový živec ( aluminosilikát barnatý ), hyalofan (směs hlinitokřemičitan barnatý a draselný ), nitrobarit ( dusičnan barnatý ) atd.

Typy vkladů

Minerálními asociacemi se barytové rudy dělí na monominerální a komplexní. Komplexy se dále dělí na baryt-sulfid (obsahují sulfidy olova , zinku , někdy měď a pyrit železa , méně často Sn , Ni , Au , Ag ), baryt-kalcit (obsahují až 75 % kalcitu ), železo-baryt (obsahují magnetit , hematit a v horních zónách goethit a hydrogoethit) a baryt-fluorit (kromě barytu a fluoritu obvykle obsahují křemen a kalcit a jako drobné nečistoty jsou někdy přítomny sulfidy zinku , olova , mědi a rtuti ).

Z praktického hlediska jsou největší zájem o hydrotermální žilná monominerální, baryt-sulfidová a baryt-fluoritová ložiska. Průmyslový význam mají také některá metasomatická depozita listů a eluviální rýhy. Sedimentární ložiska, která jsou typickými chemickými sedimenty vodních nádrží, jsou vzácná a nehrají významnou roli.

Barytové rudy zpravidla obsahují další užitečné složky ( fluorit , galenit , sfalerit , měď , zlato v průmyslových koncentracích), proto se používají v kombinaci.

Izotopy

Izotopy barya jsou známy s hmotnostními čísly od 114 do 153 a 10 jadernými izomery . Přírodní baryum se skládá ze směsi šesti stabilních izotopů ( 132 Ba, 134 Ba, 135 Ba, 136 Ba, 137 Ba, 138 Ba) a jednoho izotopu s obrovským poločasem rozpadu , mnohem delším, než je stáří vesmíru ( 130 Ba ).

Biologická role

Baryum je toxický stopový prvek . V lidském těle mají ionty barya výrazný účinek na hladké svaly .

Denní potřeba barya v lidském těle nebyla jasně stanovena; průměrný denní příjem barya v těle se pohybuje v rozmezí 0,3-1 miligramů [8] .

Obsah barya v lidském těle je 20-22 mg.

V mikromnožstvích se baryum nachází ve všech orgánech a tkáních, ale nejvyšší koncentrace tohoto stopového prvku se vyskytuje v mozku , slezině , svalech a také v oční čočce (baryum se nachází ve všech oblastech oka ). Asi 90 % celkových stopových prvků je soustředěno v kostech a zubech.

Toxicita

Baryum a některé jeho sloučeniny mohou být toxické, pokud je překročen maximální koncentrační limit v potravinách a vodě. Maximální přípustná koncentrace barya v pitné vodě je 0,7 mg/dm³ a v souladu s ruskými hygienickými normami je normalizována podle sanitárně-toxikologického limitního znaku škodlivosti; třída nebezpečnosti - 2 (vysoce nebezpečné látky) [9] .

Kontakt kovového barya s kůží a sliznicemi vede k chemickým popáleninám [10] . Vzhledem k dobré rozpustnosti ve vodě ze solí barya je nejnebezpečnější chlorid [11] , dále dusitany , chlornan , jodid , bromid , sulfid , chlorečnan , bromičnan a manganistan . Oxid barnatý , peroxid barnatý , superoxid barya a žíravina barytu mohou také způsobit chemické popáleniny při kontaktu s pokožkou ve velkém množství .

Barya dobře rozpustné ve vodě se ve střevě rychle vstřebávají. Smrt může nastat během několika hodin po srdečním selhání.

Příznaky otravy rozpustnými barnatými solemi

Příznaky akutní otravy rozpustnými barnatými solemi: slinění, pálení v ústech a jícnu. Bolesti žaludku, kolika, nevolnost, zvracení, průjem, vysoký krevní tlak, tvrdý nepravidelný puls, křeče, později možná obrna, cyanóza obličeje a končetin (studené končetiny), silný studený pot, svalová slabost, zejména končetin , dosáhnout toho, že otrávená osoba nemůže hýbat hlavou. Porucha chůze a řeči v důsledku paralýzy svalů hltanu a jazyka. Dušnost, závratě, tinitus, rozmazané vidění.

V případě těžké otravy nastává smrt náhle nebo během jednoho dne. K těžké otravě dochází při požití 0,2–0,5 g rozpustných barnatých solí, smrtelná dávka je 0,8–0,9 g.

Pomoc při otravě

Pro první pomoc je nutné vypláchnout žaludek 1% roztokem síranu sodného nebo hořečnatého . Klystýry z 10% roztoků stejných solí. Požití roztoku stejných solí (20,0 dílů soli na 150,0 dílů vody) v polévkové lžíci každých 5 minut. Emetika k odstranění výsledného nerozpustného síranu barnatého ze žaludku . Intravenózně 10-20 ml 3% roztoku síranu sodného . Subkutánně - kafr , kofein , lobelin - dle indikace. Teplé nohy. Uvnitř slizové polévky a mléko.

Úložiště

Kovové baryum je skladováno v petroleji nebo pod vrstvou parafínu (kvůli jeho chemické reaktivitě) [12] .

Ceny

Ceny kovového barya v ingotech o čistotě 99,9 % se pohybují kolem 30 USD za 1 kg.

Viz také

stopové prvky

Poznámky

↑ Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg , Glenda O'Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang-Kun Zhu. Atomové hmotnosti prvků 2011 (IUPAC Technical Report ) // Pure and Applied Chemistry . - 2013. - Sv. 85 , č. 5 . - S. 1047-1078 . - doi : 10.1351/PAC-REP-13-03-02 .
↑ Editorial: Knunyants I. L. (šéfredaktor). Chemická encyklopedie: v 5 svazcích - Moskva: Sovětská encyklopedie, 1988. - T. 1. - S. 241. - 623 s. — 100 000 výtisků.
↑ Barium archivováno 11. srpna 2011 na Wayback Machine . // Populární knihovna chemických prvků. - M .: Nakladatelství "Nauka", 1977.
↑ Cookery A.S. Tvrdost minerálů. - Akademie věd Ukrajinské SSR, 1963. - S. 197-208. — 304 s.
↑ Khodakov Yu . _ _ - 18. vyd. - M . : Vzdělávání , 1987. - S. 212 . — 240 s. — 1 630 000 výtisků.
↑ N. S. Frumina, N. N. Goryunova, S. N. Eremenko. Analytická chemie barya . — M .: Nauka , 1977. (Ruština)
↑ Otvorem obohacený měďnatan barnatý se ukazuje jako vysokoteplotní supravodič . Staženo 26. 5. 2019. Archivováno z originálu 26. 5. 2019. (neurčitý)
↑ název= https://www.pharmacognosy.com.ua_Barium : kouzelník pro hladké svaly
↑ name= https://books.Google.ru_Metody koncentrace a separace stopových prvků
↑ název = https://safework.ru_Barium
↑ název= https://safework.ru_Chlorid barnatý
↑ název=www.safework.ru_Barium

Literatura

Barium // Encyklopedický slovník Brockhaus a Efron : v 86 svazcích (82 svazcích a 4 dodatečné). - Petrohrad. , 1890-1907.

Odkazy

Slovníky a encyklopedie

V bibliografických katalozích
BNE : XX540454 BNF : 12203013v GND : 4140300-9 J9U : 987007283148305171 LCCN : sh85011853 LNB : 000302070 NDL : 00560541 NKC : ph163873

Periodický systém chemických prvků D. I. Mendělejeva

osm

já

Čs

alkalických kovů	kovy alkalických zemin	Lanthanoidy	aktinidy	přechodné kovy
lehké kovy	Polokovy	nekovy	Halogeny	vzácné plyny

Řady elektrochemické aktivity kovů
Eu , Sm , Li , Cs , Rb , K , Ra , Ba , Sr , Ca , Na , Ac , La , Ce , Pr , Nd , Pm , Gd , Tb , Mg , Y , Dy , Am , Ho , Er , Tm , Lu , Sc , Pu , Th , Np , U , Hf , Be , Al , Ti , Zr , Yb , Mn , V , Nb , Pa , Cr , Zn , Ga , Fe , Cd , In , Ti , Co , Ni , Te , Mo , Sn , Pb , H 2 , W , Sb , Bi , Ge , Re , Cu , Tc , Te , Rh , Po , Hg , Ag , Pd , Os , Ir , Pt , Au