Element 56: Baarium

1, elementaarne sissejuhatusBaarium,
Leelismuldmetalli element, mille keemiline sümbol on Ba, asub perioodilisuse tabeli kuuenda perioodi rühmas IIA. See on pehme, hõbevalge läikega leelismuldmetall ja kõige aktiivsem element leelismuldmetallides. Elemendi nimi pärineb kreekakeelsest sõnast beeta alfa ρύς (barys), mis tähendab "raske".

2、 Lühiajaloo avastamine
Leelismuldmetallide sulfiididel on fosforestsents, mis tähendab, et nad kiirgavad pärast valgusega kokkupuudet pimedas teatud aja jooksul valgust. Baariumiühendid hakkasid inimeste tähelepanu köitma just selle omaduse tõttu. 1602. aastal röstis Itaalias Bologna linnas üks kingsepp nimega Casio Lauro baariumsulfaati sisaldavat bariiti koos süttivate ainetega ja avastas, et see võib pimedas valgust kiirata, mis äratas tollastes teadlastes huvi. Hiljem hakati seda tüüpi kive nimetama poloniidiks ja äratas Euroopa keemikutes huvi analüütilise uurimistöö vastu. Aastal 1774 avastas Rootsi keemik CW Scheele, et baariumoksiid on suhteliselt raske uus pinnas, mida ta nimetas "Barytaks" (raske pinnas). 1774. aastal uskus Scheler, et see kivi on uue pinnase (oksiidi) ja väävelhappe kombinatsioon. 1776. aastal kuumutas ta selles uues pinnases nitraati puhta pinnase (oksiidi) saamiseks. 1808. aastal kasutas Briti keemik H. Davy bariidi (BaSO4) elektrolüüsimiseks baariumamalgaami tootmiseks katoodina elavhõbedat ja anoodina plaatinat. Pärast elavhõbeda eemaldamiseks destilleerimist saadi madala puhtusastmega metall, mis sai nime kreekakeelse sõna barys (raske) järgi. Elemendi sümboliks määratakse Ba, mida nimetataksebaarium.

3, füüsikalised omadused
Baariumon hõbevalge metall sulamistemperatuuriga 725 °C, keemistemperatuuriga 1846 °C, tihedusega 3,51 g/cm3 ja elastsusega. Baariumi peamised maagid on bariit ja arsenopüriit.

4,Baariumon keemiliste omadustega keemiline element.
Keemiline sümbol Ba, aatomnumber 56, kuulub perioodilise süsteemi IIA rühma ja on leelismuldmetallide liige. Baariumil on suur keemiline aktiivsus ja see on leelismuldmetallide seas kõige aktiivsem. Potentsiaali- ja ionisatsioonienergiast on näha, et baariumil on tugev redutseeritavus. Tegelikult, kui arvestada ainult esimese elektroni kadu, on baariumil vees kõige tugevam redutseeritavus. Baariumil on aga suhteliselt raske teist elektroni kaotada. Seega, arvestades kõiki tegureid, väheneb baariumi redutseeritavus oluliselt. Sellegipoolest on see ka üks kõige reageerivamaid metalle happelistes lahustes, jäädes alla liitiumile, tseesiumile, rubiidiumile ja kaaliumile.

5.Peamised ühendid
1). Baariumoksiid oksüdeerub õhus aeglaselt, moodustades baariumoksiidi, mis on värvitu kuupkristall. Lahustub happes, ei lahustu atsetoonis ja ammoniaagi vees. Reageerib veega, moodustades baariumhüdroksiidi, mis on toksiline. Põlemisel eraldab see rohelist leeki ja tekitab baariumperoksiidi.
2). Baariumperoksiid reageerib väävelhappega, moodustades vesinikperoksiidi. See reaktsioon põhineb vesinikperoksiidi valmistamise põhimõttel laboris.
3). Baariumhüdroksiid reageerib veega, moodustades baariumhüdroksiidi ja gaasilise vesiniku. Baariumhüdroksiidi vähese lahustuvuse ja selle kõrge sublimatsioonienergia tõttu ei ole reaktsioon nii intensiivne kui leelismetallide puhul ja tekkiv baariumhüdroksiid varjab vaadet. Lahusesse lisatakse väike kogus süsinikdioksiidi, et moodustada baariumkarbonaadi sade, ja täiendavalt lisatakse üleliigne süsinikdioksiid, et lahustada baariumkarbonaadi sade ja tekitada lahustuv baariumvesinikkarbonaat.
4). Aminobaarium võib lahustuda vedelas ammoniaagis, tekitades paramagnetismi ja juhtivusega sinise lahuse, mis moodustab sisuliselt ammoniaagi elektrone. Pärast pikka ladustamist redutseeritakse ammoniaagis olev vesinik gaasiliseks vesinikuks ammoniaagi elektronide toimel ja kogu reaktsioon on baarium, mis reageerib vedela ammoniaagiga, saades aminobaariumi ja vesinikgaasi.
5). Baariumsulfit on valge kristall või pulber, mürgine, vees kergelt lahustuv ja õhku asetades oksüdeerub järk-järgult baariumsulfaadiks. Terava lõhnaga vääveldioksiidi tekitamiseks lahustada mitteoksüdeerivates tugevates hapetes, nagu vesinikkloriidhape. Oksüdeerivate hapetega, näiteks lahjendatud lämmastikhappega kokku puutudes saab selle muundada baariumsulfaadiks.
6). Baariumsulfaadil on stabiilsed keemilised omadused ja osa vees lahustunud 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., Lahustub vähesel määral süsihappegaasi sisaldavas vees ja lahustub lahjendatud vesinikkloriidhappes. See reageerib naatriumsulfaadiga, moodustades enam lahustumatu valge baariumsulfaadi sademe – vesilahuses sademete vahelise konversioonitrend: seda on lihtne muuta lahustumatuma suunas.

6、 Rakendusväljad
1. Seda kasutatakse tööstuslikel eesmärkidel baariumisoolade, sulamite, ilutulestiku, tuumareaktorite jms tootmisel. Samuti on see suurepärane desoksüdeerija vase rafineerimiseks. Laialdaselt kasutatav sulamites, sealhulgas plii, kaltsiumi, magneesiumi, naatriumi, liitiumi, alumiiniumi ja niklisulamid. Baariummetalli saab kasutada degaseeriva ainena vaakumtorudest ja elektronkiiretorudest jääkgaaside eemaldamiseks, samuti degaseeriva ainena metallide rafineerimiseks. Baariumnitraati, mis on segatud kaaliumkloraadi, magneesiumipulbri ja kampoliga, saab kasutada signaalrakettide ja ilutulestike valmistamiseks. Erinevate taimekahjurite tõrjeks kasutatakse tavaliselt insektitsiididena lahustuvaid baariumiühendeid, näiteks baariumkloriidi. Seda saab kasutada ka soolvee ja katlavee rafineerimiseks elektrolüütilise seebikivi tootmiseks. Kasutatakse ka pigmentide valmistamiseks. Tekstiili- ja nahatööstus kasutab seda kunstsiidi peitsina ja matistajana.
2. Meditsiiniline baariumsulfaat on röntgenuuringu abiravim. Lõhnatu ja maitsetu valge pulber, aine, mis võib röntgenuuringu ajal anda kehas positiivse kontrasti. Meditsiiniline baariumsulfaat ei imendu seedetraktis ega põhjusta allergilisi reaktsioone. See ei sisalda lahustuvaid baariumiühendeid, nagu baariumkloriid, baariumsulfiid ja baariumkarbonaat. Peamiselt kasutatakse seedetrakti pildistamiseks, aeg-ajalt kasutatakse ka muudel uuringutel

7 、 Ettevalmistusmeetod
Tööstuslik tootminemetalliline baariumjaguneb kaheks etapiks: baariumoksiidi tootmine ja metalli termiline redutseerimine (alumiiniumi termiline redutseerimine). 1000-1200 ℃ juures,metalliline baariumvõib saada baariumoksiidi redutseerimisel metallilise alumiiniumiga ja seejärel puhastada vaakumdestilleerimisega. Alumiiniumi termilise redutseerimise meetod metallilise baariumi tootmiseks: Erinevate koostisosade suhete tõttu võib baariumoksiidi alumiiniumi redutseerimiseks olla kaks reaktsiooni. Reaktsioonivõrrand on järgmine: mõlemad reaktsioonid võivad toota ainult väikese koguse baariumi temperatuuril 1000–1200 ℃. Seetõttu tuleb kasutada vaakumpumpa baariumiauru pidevaks ülekandmiseks reaktsioonitsoonist külma kondensatsioonitsooni, et reaktsioon liiguks jätkuvalt paremale. Reaktsioonijärgsed jäägid on mürgised ja seda tuleb enne kõrvaldamist töödelda