Frumefni 56: Baríum

1. Inngangur að frumefnumBaríum,
Jarðalkalímálmurinn, með efnatáknið Ba, er í flokki IIA í sjötta lotukerfinu. Hann er mjúkur, silfurhvítur gljáandi jarðalkalímálmur og virkasta frumefnið í jarðalkalímálmum. Nafn frumefnisins kemur frá gríska orðinu beta alpha ρύς (barys), sem þýðir „þungur“.

2、Að uppgötva stutta sögu
Súlfíð jarðalkalímálma sýna fosfórljómun, sem þýðir að þau halda áfram að gefa frá sér ljós um tíma í myrkrinu eftir að hafa verið útsett fyrir ljósi. Baríumsambönd fóru að vekja athygli fólks einmitt vegna þessa eiginleika. Árið 1602 ristaði skósmiður að nafni Casio Lauro í borginni Bologna á Ítalíu barít sem innihélt baríumsúlfat ásamt eldfimum efnum og uppgötvaði að það gat gefið frá sér ljós í myrkrinu, sem vakti áhuga fræðimanna á þeim tíma. Síðar var þessi tegund steins kölluð pólonít og vakti áhuga evrópskra efnafræðinga á greiningarrannsóknum. Árið 1774 uppgötvaði sænski efnafræðingurinn CW Scheele að baríumoxíð væri tiltölulega þung ný jarðvegur, sem hann kallaði „Baryta“ (þungur jarðvegur). Árið 1774 taldi Scheler að þessi steinn væri blanda af nýjum jarðvegi (oxíði) og brennisteinssýru. Árið 1776 hitaði hann nítratið í þessum nýja jarðvegi til að fá hreinan jarðveg (oxíð). Árið 1808 notaði breski efnafræðingurinn H. Davy kvikasilfur sem bakskaut og platínu sem anóðu til að rafgreina barít (BaSO4) til að framleiða baríumamalgam. Eftir eimingu til að fjarlægja kvikasilfur fékkst málmur með litla hreinleika sem var nefndur eftir gríska orðinu barys (þungur). Frumefnistáknið er Ba, sem kallast ...baríum.

3. Eðlisfræðilegir eiginleikar
Baríumer silfurhvítur málmur með bræðslumark 725°C, suðumark 1846°C, eðlisþyngd 3,51g/cm3 og teygjanleika. Helstu málmgrýti baríums eru barít og arsenópýrít.

4.Baríumer frumefni með efnafræðilega eiginleika.
Efnatáknið Ba, með sætistölu 56, tilheyrir lotukerfinu IIA og er meðlimur jarðalkalímálma. Baríum hefur mikla efnafræðilega virkni og er virkasta jarðalkalímálminn. Af stöðuorku og jónunarorku má sjá að baríum hefur sterka afoxunarhæfni. Reyndar, ef aðeins er tekið tillit til taps fyrstu rafeindarinnar, hefur baríum sterkustu afoxunarhæfni í vatni. Hins vegar er tiltölulega erfitt fyrir baríum að missa aðra rafeindina. Þess vegna, miðað við alla þætti, mun afoxunarhæfni baríums minnka verulega. Engu að síður er það einnig einn af hvarfgjarnustu málmunum í súrum lausnum, næst á eftir litíum, sesíum, rúbidíum og kalíum.

5. Helstu efnasambönd
1). Baríumoxíð oxast hægt í lofti og myndar baríumoxíð, sem er litlaus teningskristall. Leysanlegt í sýru, óleysanlegt í asetoni og ammoníakvatni. Hvarfast við vatn og myndar baríumhýdroxíð, sem er eitrað. Þegar það brennur gefur það frá sér grænan loga og myndar baríumperoxíð.
2). Baríumperoxíð hvarfast við brennisteinssýru til að mynda vetnisperoxíð. Þessi viðbrögð byggjast á meginreglunni um að búa til vetnisperoxíð á rannsóknarstofu.
3). Baríumhýdroxíð hvarfast við vatn og myndar baríumhýdroxíð og vetnisgas. Vegna lágrar leysni baríumhýdroxíðs og mikillar undirþjöppunarorku er viðbrögðin ekki eins öflug og viðbrögð alkalímálma og baríumhýdroxíðið sem myndast mun skyggja á útsýnið. Lítið magn af koltvísýringi er bætt út í lausnina til að mynda baríumkarbónatfellingu og umfram koltvísýringur er bætt við til að leysa upp baríumkarbónatfellinguna og mynda leysanlegt baríumbíkarbónat.
4). Amínóbaríum getur leyst upp í fljótandi ammóníaki og myndað bláa lausn með paramagnetískum eiginleikum og leiðni, sem í raun myndar ammóníaksrafeindir. Eftir langa geymslutíma verður vetnið í ammóníaki afoxað í vetnisgas með ammóníaksrafeindum og heildarhvarfið er baríum sem hvarfast við fljótandi ammóníak til að framleiða amínóbaríum og vetnisgas.
5). Baríumsúlfít er hvítt kristall eða duft, eitrað, lítillega leysanlegt í vatni og oxast smám saman í baríumsúlfat þegar það er sett í loft. Leysist upp í sterkum sýrum sem ekki oxa, svo sem saltsýru, til að mynda brennisteinsdíoxíðgas með sterkri lykt. Þegar það kemst í snertingu við oxandi sýrur eins og þynnta saltpéturssýru getur það breyst í baríumsúlfat.
6). Baríumsúlfat hefur stöðuga efnafræðilega eiginleika og sá hluti baríumsúlfats sem er uppleystur í vatni er fullkomlega jónaður, sem gerir það að sterkum raflausn. Baríumsúlfat er óleysanlegt í þynntri saltpéturssýru. Aðallega notað sem skuggaefni í meltingarvegi.
Baríumkarbónat er eitrað og næstum óleysanlegt í köldu vatni. Lítillega leysanlegt í vatni sem inniheldur koltvísýring og leysanlegt í þynntri saltsýru. Það hvarfast við natríumsúlfat og myndar óleysanlegra hvítt botnfall af baríumsúlfati – umbreytingarþróun milli botnfalla í vatnslausn: auðvelt er að breyta því í óleysanlegri átt.

6. Umsóknarsvið
1. Það er notað í iðnaðarskyni við framleiðslu á baríumsöltum, málmblöndum, flugeldum, kjarnaofnum o.s.frv. Það er einnig frábært afoxunarefni til að hreinsa kopar. Víða notað í málmblöndum, þar á meðal blýi, kalsíum, magnesíum, natríum, litíum, ál og nikkel málmblöndum. Baríummálmur getur verið notaður sem afgasunarefni til að fjarlægja snefilmagn úr lofttæmisrörum og katóðugeislarörum, sem og afgasunarefni til að hreinsa málma. Baríumnítrat blandað með kalíumklórati, magnesíumdufti og kólóni er hægt að nota til að framleiða merkjablys og flugelda. Leysanleg baríumsambönd eru almennt notuð sem skordýraeitur, svo sem baríumklóríð, til að stjórna ýmsum plöntum. Það er einnig hægt að nota til að hreinsa saltpækil og ketilvatn til framleiðslu á rafgreiningarsóda. Einnig notað til að búa til litarefni. Textíl- og leðuriðnaðurinn notar það sem beituefni og möttuefni fyrir gervi silki.
2. Baríumsúlfat til lækninga er hjálparlyf við röntgenmyndatöku. Lyktar- og bragðlaust hvítt duft, efni sem getur veitt jákvæðan andstæðu í líkamanum við röntgenmyndatöku. Læknisfræðilegt baríumsúlfat frásogast ekki í meltingarveginn og veldur ekki ofnæmisviðbrögðum. Það inniheldur ekki leysanleg baríumsambönd eins og baríumklóríð, baríumsúlfíð og baríumkarbónat. Aðallega notað við myndgreiningu á meltingarvegi, stundum notað í öðrum rannsóknartilgangi.

7. Undirbúningsaðferð
Iðnaðarframleiðsla ámálmbaríumskiptist í tvö skref: framleiðsla á baríumoxíði og varmaafoxun málma (varmaafoxun áls). Við 1000-1200 ℃,málmbaríumHægt er að fá það með því að afoxa baríumoxíð með málmáli og síðan hreinsa það með lofttæmis eimingu. Varmaafoxunaraðferð fyrir ál til að framleiða málmbaríum: Vegna mismunandi hlutfölla innihaldsefna geta verið tvær viðbrögð við afoxun á baríumoxíði úr áli. Viðbragðsjafnan er: bæði viðbrögðin geta aðeins framleitt lítið magn af baríum við 1000-1200 ℃. Þess vegna verður að nota lofttæmisdælu til að flytja baríumgufu stöðugt frá viðbragðssvæðinu yfir í kalda þéttingarsvæðið til þess að viðbrögðin haldi áfram að færast til hægri. Leifar eftir viðbrögðin eru eitraðar og þarf að meðhöndla þær áður en þeim er fargað.