Grundstof 56: Barium

1. Elementær introduktionBarium,
Jordalkalimetalgrundstoffet med det kemiske symbol Ba er placeret i gruppe IIA i den sjette periode i det periodiske system. Det er et blødt, sølvhvidt jordalkalimetal og det mest aktive grundstof i jordalkalimetallerne. Grundstofnavnet kommer fra det græske ord beta alpha ρύς (barys), som betyder "tung".

bariumklump

 

2. En kort historieopdagelse
Sulfider af jordalkalimetaller udviser fosforescens, hvilket betyder, at de fortsætter med at udsende lys i en periode i mørket efter at være blevet udsat for lys. Bariumforbindelser begyndte at tiltrække folks opmærksomhed netop på grund af denne egenskab. I 1602 ristede en skomager ved navn Casio Lauro i byen Bologna, Italien, en baryt indeholdende bariumsulfat sammen med brandfarlige stoffer og opdagede, at den kunne udsende lys i mørket, hvilket vakte interesse hos forskere på det tidspunkt. Senere blev denne type sten kaldt polonit og vakte interesse hos europæiske kemikere for analytisk forskning. I 1774 opdagede den svenske kemiker CW Scheele, at bariumoxid var en relativt tung ny jord, som han kaldte "Baryta" (tung jord). I 1774 mente Scheler, at denne sten var en kombination af ny jord (oxid) og svovlsyre. I 1776 opvarmede han nitratet i denne nye jord for at opnå ren jord (oxid). I 1808 brugte den britiske kemiker H. Davy kviksølv som katode og platin som anode til at elektrolysere baryt (BaSO4) for at producere bariumamalgam. Efter destillation for at fjerne kviksølv blev der opnået et metal med lav renhed, som blev opkaldt efter det græske ord barys (tungt). Grundstofsymbolet er sat som Ba, som kaldesbarium.

3. Fysiske egenskaber
Bariumer et sølvhvidt metal med et smeltepunkt på 725 °C, et kogepunkt på 1846 °C, en densitet på 3,51 g/cm3 og en duktilitet. De vigtigste malme i barium er baryt og arsenopyrit.

atomnummer 56
protonnummer 56
atomradius 14:22
atomvolumen 39,24 cm3/mol
kogepunkt 1846 ℃
Smeltepunkt 725 ℃
Tæthed 3,51 g/cm²3
atomvægt 137,327
Mohs hårdhed 1,25
Trækmodul 13GPa
forskydningsmodul 4,9 GPa
termisk ekspansion 20,6 µm/(m·K) (25 ℃)
termisk ledningsevne 18,4 W/(m·K)
modstand 332 nΩ·m (20℃)
Magnetisk sekvens Paramagnetisk
elektronegativitet 0,89 (Bowlingskala)

4.Bariumer et kemisk element med kemiske egenskaber.
Det kemiske symbol Ba, atomnummer 56, tilhører det periodiske system IIA-gruppen og er et medlem af jordalkalimetallerne. Barium har stor kemisk aktivitet og er det mest aktive blandt jordalkalimetallerne. Ud fra den potentielle energi og ioniseringsenergien kan det ses, at barium har en stærk reducerbarhed. Faktisk har barium, hvis man kun tager tabet af den første elektron i betragtning, den stærkeste reducerbarhed i vand. Det er dog relativt vanskeligt for barium at miste den anden elektron. Derfor, når man tager alle faktorer i betragtning, vil bariums reducerbarhed falde betydeligt. Ikke desto mindre er det også et af de mest reaktive metaller i sure opløsninger, kun overgået af lithium, cæsium, rubidium og kalium.

Tilhørscyklus 6
Etniske grupper IIA
Elektronisk lagfordeling 2-8-18-18-8-2
oxidationstilstand 0 +2
Perifer elektronisk layout 6s2

5. Hovedforbindelser
1). Bariumoxid oxideres langsomt i luft og danner bariumoxid, som er en farveløs kubisk krystal. Opløselig i syre, uopløselig i acetone og ammoniakvand. Reagerer med vand og danner bariumhydroxid, som er giftigt. Ved forbrænding afgiver det en grøn flamme og genererer bariumperoxid.
2). Bariumperoxid reagerer med svovlsyre og producerer hydrogenperoxid. Denne reaktion er baseret på princippet om fremstilling af hydrogenperoxid i laboratoriet.
3). Bariumhydroxid reagerer med vand og producerer bariumhydroxid og hydrogengas. På grund af bariumhydroxids lave opløselighed og høje sublimeringsenergi er reaktionen ikke så intens som alkalimetallernes, og den resulterende bariumhydroxid vil sløre udsynet. En lille mængde kuldioxid tilsættes opløsningen for at danne et bariumcarbonatbundfald, og overskydende kuldioxid tilsættes yderligere for at opløse bariumcarbonatbundfaldet og generere opløseligt bariumbicarbonat.
4). Aminobarium kan opløses i flydende ammoniak og generere en blå opløsning med paramagnetisme og ledningsevne, som i bund og grund danner ammoniakelektroner. Efter lang tids opbevaring vil hydrogenet i ammoniak blive reduceret til hydrogengas af ammoniakelektroner, og den samlede reaktion er barium, der reagerer med flydende ammoniak for at producere aminobarium og hydrogengas.
5). Bariumsulfit er en hvid krystal eller et hvidt pulver, giftigt, let opløseligt i vand og oxideres gradvist til bariumsulfat, når det udsættes for luft. Det opløses i ikke-oxiderende stærke syrer, såsom saltsyre, for at danne svovldioxidgas med en skarp lugt. Når det kommer i kontakt med oxiderende syrer, såsom fortyndet salpetersyre, kan det omdannes til bariumsulfat.
6). Bariumsulfat har stabile kemiske egenskaber, og den del af bariumsulfatet, der er opløst i vand, er fuldstændig ioniseret, hvilket gør det til en stærk elektrolyt. Bariumsulfat er uopløseligt i fortyndet salpetersyre. Anvendes hovedsageligt som et kontrastmiddel i mave-tarmkanalen.
Bariumcarbonat er giftigt og næsten uopløseligt i koldt vand. Det er let opløseligt i vand indeholdende kuldioxid og opløseligt i fortyndet saltsyre. Det reagerer med natriumsulfat og producerer et mere uopløseligt hvidt bundfald af bariumsulfat – omdannelsestendensen mellem bundfald i vandig opløsning: det er let at omdanne til en mere uopløselig retning.

6. Anvendelsesfelter
1. Det bruges til industrielle formål i produktionen af ​​bariumsalte, legeringer, fyrværkeri, atomreaktorer osv. Det er også en fremragende deoxidator til raffinering af kobber. Det er meget udbredt i legeringer, herunder bly-, calcium-, magnesium-, natrium-, lithium-, aluminium- og nikkellegeringer. Bariummetal kan bruges som et afgasningsmiddel til at fjerne sporgasser fra vakuumrør og katodestrålerør, samt som et afgasningsmiddel til raffinering af metaller. Bariumnitrat blandet med kaliumchlorat, magnesiumpulver og harpiks kan bruges til at fremstille signalblus og fyrværkeri. Opløselige bariumforbindelser bruges almindeligvis som insekticider, såsom bariumchlorid, til at bekæmpe forskellige planteskadedyr. Det kan også bruges til raffinering af saltlage og kedelvand til produktion af elektrolytisk kaustisk soda. Det bruges også til fremstilling af pigmenter. Tekstil- og læderindustrien bruger det som et bejdsemiddel og et matteringsmiddel til kunstig silke.
2. Bariumsulfat til medicinsk brug er et hjælpelægemiddel til røntgenundersøgelse. Lugt- og smagløst hvidt pulver, et stof, der kan give positiv kontrast i kroppen under røntgenundersøgelse. Medicinsk bariumsulfat absorberes ikke i mave-tarmkanalen og forårsager ikke allergiske reaktioner. Det indeholder ikke opløselige bariumforbindelser såsom bariumchlorid, bariumsulfid og bariumcarbonat. Anvendes hovedsageligt til mave-tarmbilleddannelse, lejlighedsvis til andre undersøgelsesformål.

7. Tilberedningsmetode
Den industrielle produktion afmetallisk bariumer opdelt i to trin: produktion af bariumoxid og termisk reduktion af metal (termisk reduktion af aluminium). Ved 1000-1200 ℃,metallisk bariumkan opnås ved at reducere bariumoxid med metallisk aluminium og derefter renses ved vakuumdestillation. Termisk reduktionsmetode for aluminium til fremstilling af metallisk barium: På grund af forskellige ingrediensforhold kan der være to reaktioner til aluminiumreduktion af bariumoxid. Reaktionsligningen er: begge reaktioner kan kun producere en lille mængde barium ved 1000-1200 ℃. Derfor skal en vakuumpumpe bruges til kontinuerligt at overføre bariumdamp fra reaktionszonen til den kolde kondensationszone for at reaktionen kan fortsætte med at bevæge sig til højre. Resten efter reaktionen er giftig og skal behandles før bortskaffelse.


Opslagstidspunkt: 12. september 2024