Element 56: baarium

1. Elementaarne sissejuhatusBaarium,
Leelismuldmetall, mille keemiline sümbol on Ba, asub perioodilisussüsteemi kuuenda perioodi IIA rühmas. See on pehme, hõbevalge läikega leelismuldmetall ja leelismuldmetallide seas kõige aktiivsem element. Elemendi nimetus tuleneb kreekakeelsest sõnast beta alfa ρύς (barys), mis tähendab „rasket“.

2. Lühikese ajaloo avastamine
Leelismuldmetallide sulfiidid omavad fosforestsentsi, mis tähendab, et nad kiirgavad pärast valguse käes viibimist pimedas veel teatud aja jooksul valgust. Just selle omaduse tõttu hakkasid baariumiühendid inimeste tähelepanu köitma. 1602. aastal röstis Itaalias Bolognas kingsepp nimega Casio Lauro baariumsulfaati sisaldavat barüüti koos tuleohtlike ainetega ja avastas, et see võib pimedas valgust kiirata, mis äratas tolleaegsete teadlaste huvi. Hiljem hakati seda tüüpi kivi nimetama poloniidiks ja see äratas Euroopa keemikute huvi analüütilise uurimistöö vastu. 1774. aastal avastas Rootsi keemik CW Scheele, et baariumoksiid on suhteliselt raske uus muld, mida ta nimetas „Barytaks“ (raske muld). 1774. aastal uskus Scheler, et see kivi on uue mulla (oksiidi) ja väävelhappe kombinatsioon. 1776. aastal kuumutas ta selles uues mullas olevat nitraati, et saada puhast mulda (oksiidi). 1808. aastal kasutas Briti keemik H. Davy bariidi (BaSO4) elektrolüüsimiseks katoodina elavhõbedat ja anoodina plaatinat, et toota baariumamalgaami. Pärast elavhõbeda destilleerimist saadi madala puhtusastmega metall, mis sai nime kreekakeelse sõna barys (raske) järgi. Elemendi sümboliks on Ba, mida nimetataksebaarium.

3. Füüsikalised omadused
Baariumon hõbevalge metall, mille sulamistemperatuur on 725 °C, keemistemperatuur 1846 °C, tihedus 3,51 g/cm3 ja plastsus. Baariumi peamised maagid on bariit ja arsenopüriit.

4,Baariumon keemiline element, millel on keemilised omadused.
Keemiline sümbol Ba, aatomnumber 56, kuulub perioodilisussüsteemi IIA rühma ja on leelismuldmetallide rühma. Baariumil on suur keemiline aktiivsus ja see on leelismuldmetallide seas kõige aktiivsem. Potentsiaalist ja ionisatsioonienergiast on näha, et baariumil on tugev redutseeritavus. Tegelikult, kui arvestada ainult esimese elektroni kaotust, on baariumil vees kõige tugevam redutseeritavus. Teise elektroni kaotamine on baariumil aga suhteliselt keeruline. Seetõttu väheneb baariumi redutseeritavus kõiki tegureid arvestades märkimisväärselt. Sellest hoolimata on see ka üks reaktiivsemaid metalle happelistes lahustes, jäädes alla vaid liitiumile, tseesiumile, rubiidiumile ja kaaliumile.

5. Peamised ühendid
1). Baariumoksiid oksüdeerub õhus aeglaselt, moodustades baariumoksiidi, mis on värvitu kuubiline kristall. Lahustub happes, ei lahustu atsetoonis ja ammoniaakvees. Reageerib veega, moodustades baariumhüdroksiidi, mis on mürgine. Põlemisel eraldab see rohelist leeki ja tekitab baariumperoksiidi.
2). Baariumperoksiid reageerib väävelhappega, moodustades vesinikperoksiidi. See reaktsioon põhineb vesinikperoksiidi laboris valmistamise põhimõttel.
3). Baariumhüdroksiid reageerib veega, moodustades baariumhüdroksiidi ja vesinikgaasi. Baariumhüdroksiidi madala lahustuvuse ja kõrge sublimatsioonienergia tõttu ei ole reaktsioon nii intensiivne kui leelismetallidel ning saadud baariumhüdroksiid varjab vaadet. Lahusesse juhitakse väike kogus süsinikdioksiidi, moodustades baariumkarbonaadi saendi, ja liigne süsinikdioksiid lahustatakse baariumkarbonaadi saendiku abil ja tekib lahustuv baariumvesinikkarbonaat.
4). Aminobaarium võib lahustuda vedelas ammoniaagis, tekitades sinise paramagnetilise ja juhtivusega lahuse, mis moodustab sisuliselt ammoniaagi elektrone. Pärast pikka säilitamist redutseerub ammoniaagis olev vesinik ammoniaagi elektronide toimel vesinikgaasiks ja kogu reaktsiooni tulemuseks on baariumi reageerimine vedela ammoniaagiga, mille tulemuseks on aminobaarium ja vesinikgaas.
5). Baariumsulfit on valge kristall või pulber, mürgine, vees vähelahustuv ja õhu käes järk-järgult oksüdeerub baariumsulfaadiks. Lahustub mitteoksüdeerivates tugevates hapetes, näiteks vesinikkloriidhappes, moodustades terava lõhnaga vääveldioksiidi gaasi. Oksüdeerivate hapetega, näiteks lahjendatud lämmastikhappega, kokkupuutel võib see muutuda baariumsulfaadiks.
6). Baariumsulfaadil on stabiilsed keemilised omadused ja vees lahustunud osa baariumsulfaadist on täielikult ioniseeritud, muutes selle tugevaks elektrolüüdiks. Baariumsulfaat ei lahustu lahjendatud lämmastikhappes. Kasutatakse peamiselt seedetrakti kontrastainena.
Baariumkarbonaat on mürgine ja külmas vees peaaegu lahustumatu. See lahustub vähe süsinikdioksiidi sisaldavas vees ja lahjendatud vesinikkloriidhappes. See reageerib naatriumsulfaadiga, moodustades lahustumatuma valge baariumsulfaadi saendi – konversioonitrend vesilahuses olevate sandite vahel: seda on lihtne muuta lahustumatuma suunas.

6. Rakendusvaldkonnad
1. Seda kasutatakse tööstuslikel eesmärkidel baariumisoolade, sulamite, ilutulestiku, tuumareaktorite jms tootmisel. See on ka suurepärane deoksüdeerija vase rafineerimiseks. Laialdaselt kasutatakse sulamites, sealhulgas plii, kaltsiumi, magneesiumi, naatriumi, liitiumi, alumiiniumi ja nikli sulamites. Baariumi saab kasutada gaasieraldajana vaakumtorudest ja elektronkiiretorudest jääkgaaside eemaldamiseks, samuti metallide rafineerimiseks gaasieraldajana. Baariumnitraati, mis on segatud kaaliumkloraadi, magneesiumipulbri ja vaiguga, saab kasutada signaalrakettide ja ilutulestiku valmistamiseks. Lahustuvaid baariumiühendeid kasutatakse tavaliselt insektitsiididena, näiteks baariumkloriidina, mitmesuguste taimekahjurite tõrjeks. Seda saab kasutada ka soolvee ja katlavee rafineerimiseks elektrolüütilise naatriumhüdroksiidi tootmiseks. Kasutatakse ka pigmentide valmistamiseks. Tekstiili- ja nahatööstus kasutab seda peitsi ja matistava ainena tehissiidile.
2. Meditsiiniliseks kasutamiseks mõeldud baariumsulfaat on röntgenuuringute abivahend. Lõhnatu ja maitsetu valge pulber, aine, mis võib röntgenuuringu ajal organismis positiivset kontrasti anda. Meditsiiniline baariumsulfaat ei imendu seedetraktis ega põhjusta allergilisi reaktsioone. See ei sisalda lahustuvaid baariumiühendeid, nagu baariumkloriid, baariumsulfiid ja baariumkarbonaat. Kasutatakse peamiselt seedetrakti pildistamiseks, aeg-ajalt ka muudel uuringutel.

7. Valmistamismeetod
Tööstuslik tootminemetalliline baariumjaguneb kaheks etapiks: baariumoksiidi tootmine ja metalli termiline redutseerimine (alumiiniumi termiline redutseerimine). Temperatuuril 1000–1200 ℃metalliline baariumsaab baariumoksiidi redutseerimisel metallilise alumiiniumiga ja seejärel puhastades vaakumdestillatsiooni teel. Alumiiniumi termilise redutseerimise meetod metallilise baariumi saamiseks: Erinevate koostisosade suhete tõttu võib baariumoksiidi alumiiniumi redutseerimisel toimuda kaks reaktsiooni. Reaktsioonivõrrand on järgmine: mõlemad reaktsioonid võivad toota vaid väikese koguse baariumi temperatuuril 1000–1200 ℃. Seetõttu tuleb baariumiauru pidevaks ülekandmiseks reaktsioonitsoonist külma kondensatsioonitsooni kasutada vaakumpumpa, et reaktsioon saaks edasi liikuda. Reaktsioonijärgne jääk on mürgine ja seda tuleb enne kõrvaldamist töödelda.