Grundämne 56: Barium

1. Elementär introduktionBarium,
Jordalkalimetallen, med den kemiska symbolen Ba, finns i grupp IIA i den sjätte perioden i det periodiska systemet. Det är en mjuk, silvervit glansig jordalkalimetall och det mest aktiva elementet i jordalkalimetallarna. Elementnamnet kommer från det grekiska ordet beta alpha ρύς (barys), vilket betyder "tung".

2、En kortfattad historia
Sulfider av jordalkalimetaller uppvisar fosforescens, vilket innebär att de fortsätter att avge ljus under en viss tid i mörkret efter att ha exponerats för ljus. Bariumföreningar började dra till sig människors uppmärksamhet just på grund av denna egenskap. År 1602 rostade en skomakare vid namn Casio Lauro i staden Bologna, Italien, en baryt som innehöll bariumsulfat tillsammans med brandfarliga ämnen och upptäckte att den kunde avge ljus i mörkret, vilket väckte intresse hos forskare vid den tiden. Senare kallades denna typ av sten polonit och väckte intresse hos europeiska kemister för analytisk forskning. År 1774 upptäckte den svenske kemisten CW Scheele att bariumoxid var en relativt tung ny jord, som han kallade "Baryta" (tung jord). År 1774 trodde Scheler att denna sten var en kombination av ny jord (oxid) och svavelsyra. År 1776 upphettade han nitratet i denna nya jord för att erhålla ren jord (oxid). År 1808 använde den brittiske kemisten H. Davy kvicksilver som katod och platina som anod för att elektrolysera baryt (BaSO4) för att producera bariumamalgam. Efter destillation för att avlägsna kvicksilver erhölls en metall med låg renhet som fick sitt namn efter det grekiska ordet barys (tung). Elementsymbolen är Ba, vilket kallasbarium.

3. Fysiska egenskaper
Bariumär en silvervit metall med en smältpunkt på 725 °C, kokpunkt på 1846 °C, densitet på 3,51 g/cm3 och duktilitet. De viktigaste malmerna av barium är baryt och arsenopyrit.

4.Bariumär ett kemiskt grundämne med kemiska egenskaper.
Den kemiska symbolen Ba, atomnummer 56, tillhör den periodiska gruppen IIA och är en medlem av jordalkalimetaller. Barium har hög kemisk aktivitet och är den mest aktiva bland jordalkalimetaller. Från den potentiella energin och joniseringsenergin kan man se att barium har stark reducerbarhet. Faktum är att om man bara beaktar förlusten av den första elektronen, har barium den starkaste reducerbarheten i vatten. Det är dock relativt svårt för barium att förlora den andra elektronen. Därför, med tanke på alla faktorer, kommer bariums reducerbarhet att minska avsevärt. Ändå är det också en av de mest reaktiva metallerna i sura lösningar, näst efter litium, cesium, rubidium och kalium.

5. Huvudföreningar
1). Bariumoxid oxiderar långsamt i luft och bildar bariumoxid, som är en färglös kubisk kristall. Löslig i syra, olöslig i aceton och ammoniakvatten. Reagerar med vatten och bildar bariumhydroxid, vilket är giftigt. Vid förbränning avger den en grön låga och genererar bariumperoxid.
2). Bariumperoxid reagerar med svavelsyra för att producera väteperoxid. Denna reaktion är baserad på principen att framställa väteperoxid i laboratoriet.
3). Bariumhydroxid reagerar med vatten för att producera bariumhydroxid och vätgas. På grund av bariumhydroxidens låga löslighet och dess höga sublimeringsenergi är reaktionen inte lika intensiv som alkalimetallernas, och den resulterande bariumhydroxiden kommer att skymma sikten. En liten mängd koldioxid tillsätts i lösningen för att bilda en bariumkarbonatfällning, och överskott av koldioxid tillsätts ytterligare för att lösa upp bariumkarbonatfällningen och generera lösligt bariumbikarbonat.
4). Aminobarium kan lösas upp i flytande ammoniak och generera en blå lösning med paramagnetism och konduktivitet, vilket i huvudsak bildar ammoniakelektroner. Efter en lång lagringsperiod reduceras vätet i ammoniaken till vätgas av ammoniakelektroner, och den totala reaktionen är barium som reagerar med flytande ammoniak för att producera aminobarium och vätgas.
5). Bariumsulfit är en vit kristall eller ett vitt pulver, giftigt, något lösligt i vatten och oxideras gradvis till bariumsulfat när det placeras i luft. Lös upp det i icke-oxiderande starka syror som saltsyra för att generera svaveldioxidgas med en stickande lukt. När det stöter på oxiderande syror som utspädd salpetersyra kan det omvandlas till bariumsulfat.
6). Bariumsulfat har stabila kemiska egenskaper, och den del av bariumsulfatet som är löst i vatten är fullständigt joniserad, vilket gör det till en stark elektrolyt. Bariumsulfat är olösligt i utspädd salpetersyra. Används huvudsakligen som kontrastmedel för magtarmkanalen.
Bariumkarbonat är giftigt och nästan olösligt i kallt vatten. Det är lättlösligt i vatten som innehåller koldioxid och lösligt i utspädd saltsyra. Det reagerar med natriumsulfat för att producera en mer olöslig vit fällning av bariumsulfat – omvandlingstrend mellan fällningar i vattenlösning: det är lätt att omvandla till en mer olöslig riktning.

6. Användningsfält
1. Det används för industriella ändamål vid produktion av bariumsalter, legeringar, fyrverkerier, kärnreaktorer etc. Det är också ett utmärkt deoxidationsmedel för raffinering av koppar. Används i stor utsträckning i legeringar, inklusive bly-, kalcium-, magnesium-, natrium-, litium-, aluminium- och nickellegeringar. Bariummetall kan användas som avgasningsmedel för att avlägsna spårgaser från vakuumrör och katodstrålerör, samt som avgasningsmedel för raffinering av metaller. Bariumnitrat blandat med kaliumklorat, magnesiumpulver och kolofonium kan användas för att tillverka signalfacklor och fyrverkerier. Lösliga bariumföreningar används ofta som insekticider, såsom bariumklorid, för att bekämpa olika växtskadegörare. Det kan också användas för raffinering av saltlake och pannvatten för produktion av elektrolytisk kaustiksoda. Används även för att framställa pigment. Textil- och läderindustrin använder det som betningsmedel och matteringsmedel för konstsilke.
2. Bariumsulfat för medicinskt bruk är ett hjälpmedel för röntgenundersökning. Luktfritt och smaklöst vitt pulver, ett ämne som kan ge positiv kontrast i kroppen under röntgenundersökning. Medicinskt bariumsulfat absorberas inte i mag-tarmkanalen och orsakar inte allergiska reaktioner. Det innehåller inte lösliga bariumföreningar såsom bariumklorid, bariumsulfid och bariumkarbonat. Används huvudsakligen för gastrointestinal avbildning, används ibland för andra undersökningsändamål.

7. Beredningsmetod
Den industriella produktionen avmetalliskt bariumär uppdelad i två steg: produktion av bariumoxid och termisk reduktion av metall (termisk reduktion av aluminium). Vid 1000-1200 ℃,metalliskt bariumkan erhållas genom att reducera bariumoxid med metalliskt aluminium och sedan renas genom vakuumdestillation. Termisk reduktionsmetod för aluminium för att producera metalliskt barium: På grund av olika ingrediensförhållanden kan det finnas två reaktioner för aluminiumreduktion av bariumoxid. Reaktionsekvationen är: båda reaktionerna kan endast producera en liten mängd barium vid 1000-1200 ℃. Därför måste en vakuumpump användas för att kontinuerligt överföra bariumånga från reaktionszonen till den kalla kondensationszonen för att reaktionen ska fortsätta att röra sig åt höger. Återstoden efter reaktionen är giftig och måste behandlas före bortskaffande.