Elementti 56: Barium

1. Alkuaineiden esittelyBarium,
Maa-alkalimetalli, jonka kemiallinen merkki on Ba, sijaitsee jaksollisen järjestelmän kuudennen jakson IIA-ryhmässä. Se on pehmeä, hopeanvalkoinen kiiltoinen maa-alkalimetalli ja aktiivisin alkuaine maa-alkalimetalleista. Alkuaineen nimi tulee kreikan sanasta beta alpha ρύς (barys), joka tarkoittaa "raskasta".

2. Lyhyen historian löytäminen
Maa-alkalimetallien sulfidit fosforesensoivat, mikä tarkoittaa, että ne jatkavat valon lähettämistä pimeässä tietyn ajan valolle altistumisen jälkeen. Bariumyhdisteet alkoivat herättää ihmisten huomiota juuri tämän ominaisuuden ansiosta. Vuonna 1602 Bolognan kaupungissa Italiassa toimiva suutari nimeltä Casio Lauro paahtoi bariumsulfaattia sisältävää bariittia yhdessä syttyvien aineiden kanssa ja havaitsi, että se pystyi lähettämään valoa pimeässä, mikä herätti tuolloin tutkijoiden kiinnostuksen. Myöhemmin tätä kiveä kutsuttiin poloniitiksi, ja se herätti eurooppalaisten kemistien kiinnostuksen analyyttiseen tutkimukseen. Vuonna 1774 ruotsalainen kemisti CW Scheele havaitsi, että bariumoksidi oli suhteellisen raskasta uutta maaperää, jota hän kutsui "Barytaksi" (raskas maaperä). Vuonna 1774 Scheler uskoi, että tämä kivi oli uuden maaperän (oksidin) ja rikkihapon yhdistelmä. Vuonna 1776 hän lämmitti tässä uudessa maaperässä olevaa nitraattia saadakseen puhdasta maaperää (oksidia). Vuonna 1808 brittiläinen kemisti H. Davy käytti elohopeaa katodina ja platinaa anodina bariitin (BaSO4) elektrolysoimiseen bariumamalgaamin tuottamiseksi. Elohopean tislauksen jälkeen saatiin alhainen puhtausasteeltaan metalli, joka nimettiin kreikan sanan barys (raskas) mukaan. Alkuaineen symboli on Ba, jota kutsutaanbarium.

3. Fysikaaliset ominaisuudet
BariumBarium on hopeanvalkoinen metalli, jonka sulamispiste on 725 °C, kiehumispiste 1846 °C, tiheys 3,51 g/cm3 ja sitkeys. Bariumin tärkeimmät malmit ovat bariitti ja arseenipyriitti.

4,Bariumon kemiallinen alkuaine, jolla on kemiallisia ominaisuuksia.
Kemiallinen merkki Ba, järjestysluku 56, kuuluu jaksolliseen järjestelmään IIA ja on maa-alkalimetallien ryhmä. Bariumilla on suuri kemiallinen aktiivisuus ja se on maa-alkalimetallien aktiivisin ryhmä. Potentiaali- ja ionisaatioenergiasta voidaan nähdä, että bariumilla on voimakas pelkistyvyys. Itse asiassa, jos otetaan huomioon vain ensimmäisen elektronin menetys, bariumilla on voimakkain pelkistyvyys vedessä. Bariumin on kuitenkin suhteellisen vaikea menettää toista elektronia. Siksi kaikki tekijät huomioon ottaen bariumin pelkistyvyys heikkenee merkittävästi. Se on kuitenkin myös yksi reaktiivisimmista metalleista happamissa liuoksissa, toiseksi reaktiivisimmissa metalleissa vain litiumin, cesiumin, rubidiumin ja kaliumin jälkeen.

5. Tärkeimmät yhdisteet
1). Bariumoksidi hapettuu hitaasti ilmassa muodostaen bariumoksidia, joka on väritön kuutiollinen kide. Liukenee happoon, ei liukene asetoniin ja ammoniakkiveteen. Reagoi veden kanssa muodostaen bariumhydroksidia, joka on myrkyllistä. Palaessaan se sytyttää vihreän liekin ja tuottaa 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 alhaisen liukoisuuden ja korkean sublimaatioenergian vuoksi reaktio ei ole yhtä voimakas kuin alkalimetallien, ja syntyvä bariumhydroksidi peittää näkymän. Liuokseen johdetaan pieni määrä hiilidioksidia bariumkarbonaattisakan muodostamiseksi, ja ylimääräinen hiilidioksidi liukenee bariumkarbonaattisakan muodostamiseksi ja liukoisen bariumbikarbonaatin muodostamiseksi.
4). Aminobarium voi liueta nestemäiseen ammoniakkiin, jolloin muodostuu sininen paramagnetismia ja johtavuutta omaava liuos, joka muodostaa olennaisesti ammoniakkielektroneja. Pitkän varastoinnin jälkeen ammoniakin vety pelkistyy vetykaasuksi ammoniakkielektronien vaikutuksesta, ja kokonaisreaktio on bariumin reagointi nestemäisen ammoniakin kanssa, jolloin muodostuu aminobariumia ja vetykaasua.
5). Bariumsulfiitti on valkoinen kide tai jauhe, myrkyllinen, niukkaliukoinen veteen ja hapettuu vähitellen bariumsulfaatiksi ilmassa. Se liukenee ei-hapettaviin vahvoihin happoihin, kuten suolahappoon, jolloin muodostuu pistävän hajuista rikkidioksidikaasua. Hapettavien happojen, kuten laimean typpihapon, kanssa se voi muuttua bariumsulfaatiksi.
6). Bariumsulfaatilla on vakaat kemialliset ominaisuudet, ja veteen liuennut osa bariumsulfaatista ionisoituu täysin, mikä tekee siitä vahvan elektrolyytin. Bariumsulfaatti ei liukene laimeaan typpihappoon. Käytetään pääasiassa ruoansulatuskanavan varjoaineena.
Bariumkarbonaatti on myrkyllistä ja lähes liukenematonta kylmään veteen. Se liukenee niukasti hiilidioksidia sisältävään veteen ja laimeaan suolahappoon. Se reagoi natriumsulfaatin kanssa muodostaen liukenemattomamman valkoisen bariumsulfaattisakan – konversiotrendi vesiliuoksen saostumien välillä: se on helppo muuntaa liukenemattomampaan suuntaan.

6, Sovelluskentät
1. Sitä käytetään teollisiin tarkoituksiin bariumsuolojen, metalliseosten, ilotulitteiden, ydinreaktoreiden jne. tuotannossa. Se on myös erinomainen hapettumisenestoaine kuparin puhdistukseen. Sitä käytetään laajalti metalliseoksissa, mukaan lukien lyijy, kalsium, magnesium, natrium, litium, alumiini ja nikkeliseokset. Bariummetallia voidaan käyttää kaasunpoistoaineena jälkikaasujen poistamiseen tyhjiöputkista ja katodisädeputkista sekä kaasunpoistoaineena metallien puhdistuksessa. Bariumnitraattia sekoitettuna kaliumkloraattiin, magnesiumjauheeseen ja hartsiin voidaan käyttää signaalirakettien ja ilotulitteiden valmistukseen. Liukoisia bariumyhdisteitä käytetään yleisesti hyönteismyrkkyinä, kuten bariumkloridina, erilaisten kasvituholaisten torjuntaan. Sitä voidaan käyttää myös suolaveden ja kattilaveden puhdistukseen elektrolyyttisen lipeätuotannon yhteydessä. Käytetään myös pigmenttien valmistukseen. Tekstiili- ja nahkateollisuus käyttää sitä peittausaineena ja tekosilkin matta-aineena.
2. Lääketieteelliseen käyttöön tarkoitettu bariumsulfaatti on röntgentutkimuksen apulääke. Hajuton ja mauton valkoinen jauhe, aine, joka voi antaa positiivisen varjoaineen kehossa röntgentutkimuksen aikana. Lääketieteellinen bariumsulfaatti ei imeydy ruoansulatuskanavaan eikä aiheuta allergisia reaktioita. Se ei sisällä liukoisia bariumyhdisteitä, kuten bariumkloridia, bariumsulfidia ja bariumkarbonaattia. Käytetään pääasiassa ruoansulatuskanavan kuvantamiseen, toisinaan myös muihin tutkimustarkoituksiin.

7, Valmistusmenetelmä
Teollinen tuotantometallinen bariumon jaettu kahteen vaiheeseen: bariumoksidin tuotantoon ja metallin terminen pelkistykseen (alumiinin terminen pelkistys). 1000–1200 ℃:ssametallinen bariumvoidaan saada pelkistämällä bariumoksidi metallisella alumiinilla ja puhdistamalla se sitten tyhjötislauksella. Alumiinin terminen pelkistysmenetelmä metallisen bariumin tuottamiseksi: Erilaisten ainesosien suhteiden vuoksi bariumoksidin alumiinipelkisteyksessä voi olla kaksi reaktiota. Reaktioyhtälö on: molemmat reaktiot voivat tuottaa vain pienen määrän bariumia 1000–1200 ℃:ssa. Siksi on käytettävä tyhjiöpumppua bariumhöyryn jatkuvaan siirtämiseen reaktiovyöhykkeestä kylmään lauhdutusvyöhykkeeseen, jotta reaktio voi jatkua oikealle. Reaktion jälkeinen jäännös on myrkyllistä ja se on käsiteltävä ennen hävittämistä.