Elementti 56: Barium

1、 Elemental JohdantoBarium,
Maa-alkalimetallialkuaine, jonka kemiallinen symboli on Ba, sijaitsee jaksollisen järjestelmän kuudennen jakson ryhmässä IIA. Se on pehmeä, hopeanvalkoinen maa-alkalimetalli ja aktiivisin alkuaine maa-alkalimetallissa. Elementin nimi tulee kreikan sanasta beta alfa ρύς (barys), joka tarkoittaa "raskasta".

2、 Lyhyen historian löytäminen
Maa-alkalimetallien sulfideilla on fosforesenssi, mikä tarkoittaa, että ne jatkavat valon säteilemistä pimeässä valolle altistumisen jälkeen. Bariumyhdisteet alkoivat kiinnittää ihmisten huomion juuri tämän ominaisuuden vuoksi. Vuonna 1602 suutari Casio Lauro Bolognan kaupungissa Italiassa paahtoi bariumsulfaattia sisältävän bariitin yhdessä syttyvien aineiden kanssa ja havaitsi, että se pystyi säteilemään valoa pimeässä, mikä herätti tuolloin tutkijoiden kiinnostuksen. Myöhemmin tämän tyyppistä kiviä kutsuttiin poloniittiksi ja se herätti eurooppalaisten kemistien kiinnostuksen analyyttistä tutkimusta kohtaan. Vuonna 1774 ruotsalainen kemisti CW Scheele havaitsi, että bariumoksidi oli suhteellisen raskas uusi maaperä, jota hän kutsui "Barytaksi" (raskas maaperä). Vuonna 1774 Scheler uskoi, että tämä kivi oli yhdistelmä uutta maaperää (oksidia) ja rikkihappoa. Vuonna 1776 hän lämmitti nitraattia tässä uudessa maaperässä saadakseen puhdasta maaperää (oksidia). Vuonna 1808 brittiläinen kemisti H. Davy käytti elohopeaa katodina ja platinaa anodina bariitin (BaSO4) elektrolysoimiseksi bariumamalgaamin tuottamiseksi. Elohopean poistamiseksi tehdyn tislauksen jälkeen saatiin matalapuhtaista metallia, joka nimettiin kreikan sanan barys (raskas) mukaan. Elementin symboliksi asetetaan Ba, jota kutsutaanbarium.

3, Fysikaaliset ominaisuudet
Bariumon hopeanvalkoinen metalli, jonka sulamispiste on 725 °C, kiehumispiste 1846 °C, tiheys 3,51 g/cm3 ja sitkeys. Bariumin päämalmit ovat bariitti ja arsenopyriitti.

4,Bariumon kemiallinen alkuaine, jolla on kemiallisia ominaisuuksia.
Kemiallinen symboli Ba, atominumero 56, kuuluu jaksollisen järjestelmän IIA ryhmään ja on maa-alkalimetallien jäsen. Bariumilla on suuri kemiallinen aktiivisuus ja se on aktiivisin maa-alkalimetallien joukossa. Potentiaali- ja ionisaatioenergiasta voidaan nähdä, että bariumilla on vahva pelkistyvyys. Itse asiassa, jos vain otetaan huomioon ensimmäisen elektronin menetys, bariumilla on vahvin pelkistyvyys vedessä. Bariumin on kuitenkin suhteellisen vaikeaa menettää toista elektronia. Siksi bariumin pelkistyvyys laskee kaikki tekijät huomioon ottaen merkittävästi. Siitä huolimatta se on myös yksi reaktiivisimmista metalleista happamissa liuoksissa, toiseksi vain litiumin, cesiumin, rubidiumin ja kaliumin jälkeen.

5. Pääyhdisteet
1). Bariumoksidi hapettuu hitaasti ilmassa muodostaen bariumoksidia, joka on väritön kuutiokide. Liukenee happoon, liukenematon asetoniin ja ammoniakkiveteen. Reagoi veden kanssa muodostaen bariumhydroksidia, joka on myrkyllistä. Palaessaan se säteilee vihreää liekkiä ja muodostaa bariumperoksidia.
2). Bariumperoksidi reagoi rikkihapon kanssa muodostaen vetyperoksidia. Tämä reaktio perustuu vetyperoksidin valmistuksen periaatteeseen laboratoriossa.
3). Bariumhydroksidi reagoi veden kanssa muodostaen bariumhydroksidia ja vetykaasua. Bariumhydroksidin alhaisesta liukoisuudesta ja sen korkeasta sublimaatioenergiasta johtuen reaktio ei ole yhtä voimakas kuin alkalimetallien, ja tuloksena oleva bariumhydroksidi peittää näkymän. Liuokseen lisätään pieni määrä hiilidioksidia bariumkarbonaattisakan muodostamiseksi, ja ylimäärä hiilidioksidia lisätään edelleen bariumkarbonaattisakan liuottamiseksi ja liukoisen bariumbikarbonaatin muodostamiseksi.
4). Aminobarium voi liueta nestemäiseen ammoniakkiin muodostaen sinisen liuoksen, jossa on paramagnetismia ja johtavuutta ja joka olennaisesti muodostaa ammoniakkielektroneja. Pitkän varastoinnin jälkeen ammoniakissa oleva vety pelkistyy vetykaasuksi ammoniakkielektronien toimesta, ja kokonaisreaktio on barium, joka reagoi nestemäisen ammoniakin kanssa muodostaen aminobariumia ja vetykaasua.
5). Bariumsulfiitti on valkoinen kide tai jauhe, myrkyllinen, liukenee heikosti veteen ja hapettuu vähitellen bariumsulfaatiksi, kun se asetetaan ilmaan. Liuota hapettamattomiin vahvoihin happoihin, kuten kloorivetyhappoon, jolloin muodostuu pistävä hajuinen rikkidioksidikaasu. Kun kohtaat hapettavia happoja, kuten laimeaa typpihappoa, se voidaan muuntaa bariumsulfaatiksi.
6). Bariumsulfaatilla on vakaat kemialliset ominaisuudet, ja veteen liuennut bariumsulfaatin osa on täysin ionisoitunut, mikä tekee siitä vahvan elektrolyytin. Bariumsulfaatti ei liukene laimeaan typpihappoon. Käytetään pääasiassa maha-suolikanavan varjoaineena.
Bariumkarbonaatti on myrkyllistä ja lähes liukenematon kylmään veteen. Liukenee heikosti hiilidioksidia sisältävään veteen ja liukenee laimeaan kloorivetyhappoon. Se reagoi natriumsulfaatin kanssa muodostaen liukenemattomamman valkoisen bariumsulfaatin sakan – vesiliuoksessa olevien saostumien välinen konversiotrendi: se on helppo muuntaa kohti liukenemattomampaa suuntaa.

6、 Sovelluskentät
1. Sitä käytetään teollisiin tarkoituksiin bariumsuolojen, metalliseosten, ilotulitteiden, ydinreaktoreiden jne. valmistukseen. Se on myös erinomainen hapettumisenestoaine kuparin jalostukseen. Käytetään laajasti seoksissa, mukaan lukien lyijy-, kalsium-, magnesium-, natrium-, litium-, alumiini- ja nikkeliseokset. Bariummetallia voidaan käyttää kaasunpoistoaineena hivenkaasujen poistamiseen tyhjiö- ja katodisädeputkista sekä kaasunpoistoaineena metallien jalostukseen. Bariumnitraattia sekoitettuna kaliumkloraatin, magnesiumjauheen ja hartsin kanssa voidaan käyttää merkkisoittimien ja ilotulitteiden valmistukseen. Liukoisia bariumyhdisteitä käytetään yleisesti hyönteismyrkkyinä, kuten bariumkloridia, erilaisten kasvintuholaisten torjuntaan. Sitä voidaan käyttää myös suolaveden ja kattilaveden jalostukseen elektrolyyttisen kaustisen soodan valmistukseen. Käytetään myös pigmenttien valmistukseen. Tekstiili- ja nahkateollisuus käyttää sitä peittausaineena ja tekosilkin mattaaineena.
2. Lääketieteelliseen käyttöön tarkoitettu bariumsulfaatti on röntgentutkimuksen apuväline. Hajuton ja mauton valkoinen jauhe, aine, joka voi tarjota positiivisen kontrastin kehossa röntgentutkimuksen aikana. Lääketieteellinen bariumsulfaatti ei imeydy maha-suolikanavassa eikä aiheuta allergisia reaktioita. Se ei sisällä liukoisia bariumyhdisteitä, kuten bariumkloridia, bariumsulfidia ja bariumkarbonaattia. Käytetään pääasiassa maha-suolikanavan kuvantamiseen, joskus muihinkin tutkimustarkoituksiin

7、 Valmistusmenetelmä
Teollinen tuotantometallista bariumiaon jaettu kahteen vaiheeseen: bariumoksidin tuotanto ja metallin lämpöpelkistys (alumiinin lämpöpelkistys). 1000-1200 ℃,metallista bariumiavoidaan saada pelkistämällä bariumoksidi metallialumiinilla ja puhdistaa sitten tyhjötislauksella. Alumiinin lämpöpelkistysmenetelmä metallisen bariumin valmistamiseksi: Erilaisten ainesosien suhteiden vuoksi bariumoksidin alumiinin pelkistämiseen voi olla kaksi reaktiota. Reaktioyhtälö on: molemmat reaktiot voivat tuottaa vain pienen määrän bariumia lämpötilassa 1000-1200 ℃. Siksi tyhjöpumppua on käytettävä jatkuvasti siirtämään bariumhöyryä reaktiovyöhykkeestä kylmälle kondensaatiovyöhykkeelle, jotta reaktio etenee edelleen oikealle. Reaktion jälkeinen jäännös on myrkyllistä ja se on käsiteltävä ennen hävittämistä