Element 56: Barium

1. Elementaire introductieBarium,
Het aardalkalimetaal, met het chemische symbool Ba, bevindt zich in groep IIA van de zesde periode van het periodiek systeem. Het is een zacht, zilverwit glanzend aardalkalimetaal en het meest actieve element onder de aardalkalimetalen. De naam van het element is afgeleid van het Griekse woord bèta alfa ρύς (barys), wat "zwaar" betekent.

2. Een korte geschiedenis ontdekken
Sulfiden van aardalkalimetalen vertonen fosforescentie, wat betekent dat ze na blootstelling aan licht nog enige tijd licht blijven uitstralen in het donker. Bariumverbindingen begonnen juist vanwege deze eigenschap de aandacht van mensen te trekken. In 1602 roosterde een schoenmaker genaamd Casio Lauro in Bologna, Italië, een bariet met bariumsulfaat samen met brandbare stoffen en ontdekte dat het licht kon uitstralen in het donker, wat de interesse van wetenschappers in die tijd wekte. Later werd dit type steen poloniet genoemd en wekte het de interesse van Europese chemici voor analytisch onderzoek. In 1774 ontdekte de Zweedse chemicus C.W. Scheele dat bariumoxide een relatief zware nieuwe grondsoort was, die hij "Baryta" (zware grondsoort) noemde. In 1774 geloofde Scheler dat deze steensoort een combinatie was van nieuwe grond (oxide) en zwavelzuur. In 1776 verhitte hij het nitraat in deze nieuwe grondsoort om zuivere grond (oxide) te verkrijgen. In 1808 gebruikte de Britse chemicus H. Davy kwik als kathode en platina als anode om bariet (BaSO4) te elektrolyseren en zo bariumamalgaam te produceren. Na destillatie om kwik te verwijderen, werd een metaal met een lage zuiverheid verkregen, vernoemd naar het Griekse woord barys (zwaar). Het symbool van het element is ingesteld als Ba, wat ook wel bekend staat alsbarium.

3. Fysieke eigenschappen
BariumBarium is een zilverwit metaal met een smeltpunt van 725 °C, een kookpunt van 1846 °C, een dichtheid van 3,51 g/cm³ en een hoge ductiliteit. De belangrijkste bariumertsen zijn bariet en arsenopyriet.

4、Bariumis een scheikundig element met chemische eigenschappen.
Het chemische symbool Ba, atoomnummer 56, behoort tot de groep van het periodiek systeem IIA en is een lid van de aardalkalimetalen. Barium heeft een hoge chemische activiteit en is het meest actieve van alle aardalkalimetalen. Uit de potentiële en ionisatie-energie blijkt dat barium een ​​sterke reduceerbaarheid heeft. Sterker nog, als alleen rekening wordt gehouden met het verlies van het eerste elektron, heeft barium de sterkste reduceerbaarheid in water. Het is echter relatief moeilijk voor barium om het tweede elektron af te staan. Daarom zal de reduceerbaarheid van barium, alle factoren in aanmerking genomen, aanzienlijk afnemen. Desondanks is het ook een van de meest reactieve metalen in zure oplossingen, na lithium, cesium, rubidium en kalium.

5. Belangrijkste verbindingen
1). Bariumoxide oxideert langzaam in de lucht tot bariumoxide, een kleurloos kubisch kristal. Oplosbaar in zuur, onoplosbaar in aceton en ammoniakwater. Reageert met water tot bariumhydroxide, dat giftig is. Bij verbranding ontstaat een groene vlam en ontstaat bariumperoxide.
2). Bariumperoxide reageert met zwavelzuur tot waterstofperoxide. Deze reactie is gebaseerd op het principe van de bereiding van waterstofperoxide in het laboratorium.
3). Bariumhydroxide reageert met water tot bariumhydroxide en waterstofgas. Door de lage oplosbaarheid van bariumhydroxide en de hoge sublimatie-energie is de reactie minder intens dan die van alkalimetalen, en het resulterende bariumhydroxide zal het zicht belemmeren. Een kleine hoeveelheid koolstofdioxide wordt aan de oplossing toegevoegd om een ​​bariumcarbonaatneerslag te vormen, en overtollig koolstofdioxide wordt toegevoegd om de bariumcarbonaatneerslag op te lossen en oplosbaar bariumbicarbonaat te genereren.
4). Aminobarium kan oplossen in vloeibare ammoniak, waardoor een blauwe oplossing ontstaat met paramagnetisme en geleidbaarheid, die in wezen ammoniakelektronen vormt. Na een lange opslagperiode wordt de waterstof in ammoniak door ammoniakelektronen gereduceerd tot waterstofgas, en de totale reactie is barium dat reageert met vloeibare ammoniak om aminobarium en waterstofgas te produceren.
5). Bariumsulfiet is een wit kristal of poeder, giftig, slecht oplosbaar in water en oxideert geleidelijk tot bariumsulfaat wanneer het in de lucht wordt gebracht. Los het op in niet-oxiderende sterke zuren zoals zoutzuur en er ontstaat zwaveldioxidegas met een scherpe geur. Bij contact met oxiderende zuren zoals verdund salpeterzuur kan het worden omgezet in bariumsulfaat.
6). Bariumsulfaat heeft stabiele chemische eigenschappen en het in water opgeloste deel van bariumsulfaat is volledig geïoniseerd, waardoor het een sterke elektrolyt is. Bariumsulfaat is onoplosbaar in verdund salpeterzuur. Het wordt voornamelijk gebruikt als gastro-intestinaal contrastmiddel.
Bariumcarbonaat is giftig en vrijwel onoplosbaar in koud water. Het is licht oplosbaar in water met koolstofdioxide en oplosbaar in verdund zoutzuur. Het reageert met natriumsulfaat en produceert een minder oplosbaar wit neerslag van bariumsulfaat – de omzettingstrend tussen neerslagen in waterige oplossing: het is gemakkelijk om te zetten naar een minder oplosbare richting.

6. Toepassingsgebieden
1. Het wordt gebruikt voor industriële doeleinden bij de productie van bariumzouten, legeringen, vuurwerk, kernreactoren, enz. Het is ook een uitstekende deoxidator voor het raffineren van koper. Het wordt veel gebruikt in legeringen, waaronder lood-, calcium-, magnesium-, natrium-, lithium-, aluminium- en nikkellegeringen. Bariummetaal kan worden gebruikt als ontgassingsmiddel om sporengassen uit vacuümbuizen en kathodestraalbuizen te verwijderen, en als ontgassingsmiddel voor het raffineren van metalen. Bariumnitraat gemengd met kaliumchloraat, magnesiumpoeder en colofonium kan worden gebruikt voor de productie van signaalfakkels en vuurwerk. Oplosbare bariumverbindingen, zoals bariumchloride, worden vaak gebruikt als insecticiden ter bestrijding van diverse plantenplagen. Het kan ook worden gebruikt voor het raffineren van pekel en ketelwater voor de productie van elektrolytische natronloog. Het wordt ook gebruikt voor de bereiding van pigmenten. De textiel- en leerindustrie gebruikt het als beitsmiddel en als matteringsmiddel voor kunstzijde.
2. Bariumsulfaat voor medisch gebruik is een hulpmiddel bij röntgenonderzoek. Het is een geurloos en smaakloos wit poeder, een stof die positief contrast kan bieden in het lichaam tijdens röntgenonderzoek. Medisch bariumsulfaat wordt niet opgenomen in het maag-darmkanaal en veroorzaakt geen allergische reacties. Het bevat geen oplosbare bariumverbindingen zoals bariumchloride, bariumsulfide en bariumcarbonaat. Het wordt voornamelijk gebruikt voor gastro-intestinale beeldvorming, maar af en toe ook voor andere onderzoeksdoeleinden.

7. Bereidingswijze
De industriële productie vanmetallisch bariumis verdeeld in twee stappen: de productie van bariumoxide en thermische reductie van metaal (thermische reductie van aluminium). Bij 1000-1200 ℃,metallisch bariumKan worden verkregen door bariumoxide te reduceren met metallisch aluminium en vervolgens te zuiveren door vacuümdestillatie. Thermische aluminiumreductiemethode voor de productie van metallisch barium: Vanwege verschillende verhoudingen van de ingrediënten kunnen er twee reacties zijn voor de aluminiumreductie van bariumoxide. De reactievergelijking is: beide reacties kunnen slechts een kleine hoeveelheid barium produceren bij 1000-1200 °C. Daarom moet een vacuümpomp worden gebruikt om continu bariumdamp van de reactiezone naar de koude condensatiezone te transporteren, zodat de reactie naar rechts kan blijven verlopen. Het residu na de reactie is giftig en moet worden behandeld voordat het kan worden afgevoerd.