Στοιχείο 56: Βάριο

1. Στοιχειώδης ΕισαγωγήΒάριο,
Το στοιχείο αλκαλικών γαιών, με χημικό σύμβολο Ba, βρίσκεται στην Ομάδα IIA της έκτης περιόδου του περιοδικού πίνακα. Είναι ένα μαλακό, ασημί-λευκό λαμπερό αλκαλικό μέταλλο γαιών και το πιο ενεργό στοιχείο μεταξύ των αλκαλικών γαιών. Το όνομα του στοιχείου προέρχεται από την ελληνική λέξη βήτα άλφα ρύς (βαρύς), που σημαίνει «βαρύ».

2、 Ανακαλύπτοντας μια Σύντομη Ιστορία
Τα σουλφίδια των αλκαλικών γαιών εμφανίζουν φωσφορισμό, που σημαίνει ότι συνεχίζουν να εκπέμπουν φως για ένα χρονικό διάστημα στο σκοτάδι μετά την έκθεσή τους στο φως. Οι ενώσεις βαρίου άρχισαν να προσελκύουν την προσοχή των ανθρώπων ακριβώς λόγω αυτού του χαρακτηριστικού. Το 1602, ένας υποδηματοποιός ονόματι Casio Lauro στην πόλη της Μπολόνια της Ιταλίας, έψησε μια βαρίτη που περιείχε θειικό βάριο μαζί με εύφλεκτες ουσίες και ανακάλυψε ότι μπορούσε να εκπέμπει φως στο σκοτάδι, κάτι που κέντρισε το ενδιαφέρον των μελετητών εκείνης της εποχής. Αργότερα, αυτός ο τύπος πέτρας ονομάστηκε πολωνίτης και κέντρισε το ενδιαφέρον των Ευρωπαίων χημικών στην αναλυτική έρευνα. Το 1774, ο Σουηδός χημικός CW Scheele ανακάλυψε ότι το οξείδιο του βαρίου ήταν ένα σχετικά βαρύ νέο έδαφος, το οποίο ονόμασε «Baryta» (βαρύ έδαφος). Το 1774, ο Scheler πίστευε ότι αυτή η πέτρα ήταν ένας συνδυασμός νέου εδάφους (οξειδίου) και θειικού οξέος. Το 1776, θέρμανε το νιτρικό άλας σε αυτό το νέο έδαφος για να αποκτήσει καθαρό έδαφος (οξείδιο). Το 1808, ο Βρετανός χημικός H. Davy χρησιμοποίησε υδράργυρο ως κάθοδο και πλατίνα ως άνοδο για να ηλεκτρολύσει βαρίτη (BaSO4) και να παράγει αμάλγαμα βαρίου. Μετά από απόσταξη για την απομάκρυνση του υδραργύρου, ελήφθη ένα μέταλλο χαμηλής καθαρότητας και ονομάστηκε έτσι από την ελληνική λέξη βαρύς (βαρύ). Το σύμβολο του στοιχείου ορίζεται ως Ba, το οποίο ονομάζεταιβάριο.

3, Φυσικές ιδιότητες
Βάριοείναι ένα ασημί λευκό μέταλλο με σημείο τήξης 725 °C, σημείο βρασμού 1846 °C, πυκνότητα 3,51g/cm3 και ολκιμότητα. Τα κύρια μεταλλεύματα βαρίου είναι ο βαρίτης και ο αρσενοπυρίτης.

4,Βάριοείναι ένα χημικό στοιχείο με χημικές ιδιότητες.
Το χημικό σύμβολο Ba, με ατομικό αριθμό 56, ανήκει στην ομάδα IIA του περιοδικού συστήματος και είναι μέλος των αλκαλικών γαιών. Το βάριο έχει μεγάλη χημική δραστικότητα και είναι το πιο ενεργό μεταξύ των αλκαλικών γαιών. Από το δυναμικό και την ενέργεια ιονισμού, μπορεί να φανεί ότι το βάριο έχει ισχυρή αναγωγιμότητα. Στην πραγματικότητα, αν λάβουμε υπόψη μόνο την απώλεια του πρώτου ηλεκτρονίου, το βάριο έχει την ισχυρότερη αναγωγιμότητα στο νερό. Ωστόσο, είναι σχετικά δύσκολο για το βάριο να χάσει το δεύτερο ηλεκτρόνιο. Επομένως, λαμβάνοντας υπόψη όλους τους παράγοντες, η αναγωγιμότητα του βαρίου θα μειωθεί σημαντικά. Παρ 'όλα αυτά, είναι επίσης ένα από τα πιο δραστικά μέταλλα σε όξινα διαλύματα, δεύτερο μόνο μετά το λίθιο, το καίσιο, το ρουβίδιο και το κάλιο.

5. Κύριες ενώσεις
1). Το οξείδιο του βαρίου οξειδώνεται αργά στον αέρα και σχηματίζει οξείδιο του βαρίου, το οποίο είναι ένας άχρωμος κυβικός κρύσταλλος. Διαλυτό σε οξύ, αδιάλυτο σε ακετόνη και αμμωνία σε νερό. Αντιδρά με νερό και σχηματίζει υδροξείδιο του βαρίου, το οποίο είναι τοξικό. Όταν καίγεται, εκπέμπει μια πράσινη φλόγα και παράγει υπεροξείδιο του βαρίου.
2). Το υπεροξείδιο του βαρίου αντιδρά με θειικό οξύ για να παράγει υπεροξείδιο του υδρογόνου. Αυτή η αντίδραση βασίζεται στην αρχή της παρασκευής υπεροξειδίου του υδρογόνου στο εργαστήριο.
3). Το υδροξείδιο του βαρίου αντιδρά με νερό για να παράγει υδροξείδιο του βαρίου και αέριο υδρογόνο. Λόγω της χαμηλής διαλυτότητας του υδροξειδίου του βαρίου και της υψηλής ενέργειας εξάχνωσής του, η αντίδραση δεν είναι τόσο έντονη όσο αυτή των αλκαλικών μετάλλων και το προκύπτον υδροξείδιο του βαρίου θα αποκρύψει την ορατότητα. Μια μικρή ποσότητα διοξειδίου του άνθρακα εισάγεται στο διάλυμα για να σχηματίσει ένα ίζημα ανθρακικού βαρίου και η περίσσεια διοξειδίου του άνθρακα εισάγεται περαιτέρω για να διαλυθεί το ίζημα ανθρακικού βαρίου και να παραχθεί διαλυτό όξινο ανθρακικό βάριο.
4). Το αμινοβάριο μπορεί να διαλυθεί σε υγρή αμμωνία, παράγοντας ένα μπλε διάλυμα με παραμαγνητισμό και αγωγιμότητα, το οποίο ουσιαστικά σχηματίζει ηλεκτρόνια αμμωνίας. Μετά από μακρά περίοδο αποθήκευσης, το υδρογόνο στην αμμωνία θα αναχθεί σε αέριο υδρογόνο από ηλεκτρόνια αμμωνίας και η συνολική αντίδραση είναι η αντίδραση του βαρίου με υγρή αμμωνία για την παραγωγή αμινοβάριου και αερίου υδρογόνου.
5). Το θειώδες βάριο είναι ένας λευκός κρύσταλλος ή σκόνη, τοξικός, ελαφρώς διαλυτός στο νερό και οξειδώνεται σταδιακά σε θειικό βάριο όταν τοποθετείται στον αέρα. Διαλύεται σε μη οξειδωτικά ισχυρά οξέα όπως το υδροχλωρικό οξύ για να παράγει αέριο διοξείδιο του θείου με έντονη οσμή. Όταν συναντά οξειδωτικά οξέα όπως το αραιό νιτρικό οξύ, μπορεί να μετατραπεί σε θειικό βάριο.
6). Το θειικό βάριο έχει σταθερές χημικές ιδιότητες και το μέρος του θειικού βαρίου που διαλύεται στο νερό είναι πλήρως ιονισμένο, καθιστώντας το ισχυρό ηλεκτρολύτη. Το θειικό βάριο είναι αδιάλυτο σε αραιό νιτρικό οξύ. Χρησιμοποιείται κυρίως ως γαστρεντερικό σκιαγραφικό μέσο.
Το ανθρακικό βάριο είναι τοξικό και σχεδόν αδιάλυτο σε κρύο νερό. Είναι ελαφρώς διαλυτό σε νερό που περιέχει διοξείδιο του άνθρακα και διαλυτό σε αραιό υδροχλωρικό οξύ. Αντιδρά με θειικό νάτριο για να παράγει ένα πιο αδιάλυτο λευκό ίζημα θειικού βαρίου - η τάση μετατροπής μεταξύ ιζημάτων σε υδατικό διάλυμα: είναι εύκολο να μετατραπεί προς μια πιο αδιάλυτη κατεύθυνση.

6, Πεδία εφαρμογής
1. Χρησιμοποιείται για βιομηχανικούς σκοπούς στην παραγωγή αλάτων βαρίου, κραμάτων, πυροτεχνημάτων, πυρηνικών αντιδραστήρων κ.λπ. Είναι επίσης ένα εξαιρετικό αποξειδωτικό για τον καθαρισμό του χαλκού. Χρησιμοποιείται ευρέως σε κράματα, συμπεριλαμβανομένων των κραμάτων μολύβδου, ασβεστίου, μαγνησίου, νατρίου, λιθίου, αλουμινίου και νικελίου. Το μεταλλικό βάριο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως παράγοντας απαέρωσης για την απομάκρυνση ιχνών αερίων από σωλήνες κενού και καθοδικούς σωλήνες, καθώς και ως παράγοντας απαέρωσης για τον καθαρισμό μετάλλων. Το νιτρικό βάριο αναμεμειγμένο με χλωρικό κάλιο, σκόνη μαγνησίου και κολοφώνιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή φωτοβολίδων σήματος και πυροτεχνημάτων. Οι διαλυτές ενώσεις βαρίου χρησιμοποιούνται συνήθως ως εντομοκτόνα, όπως το χλωριούχο βάριο, για τον έλεγχο διαφόρων φυτικών παρασίτων. Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τον καθαρισμό άλμης και νερού λέβητα για την παραγωγή ηλεκτρολυτικής καυστικής σόδας. Χρησιμοποιείται επίσης για την παρασκευή χρωστικών ουσιών. Οι βιομηχανίες κλωστοϋφαντουργίας και δέρματος το χρησιμοποιούν ως πρόσμικτο και ως παράγοντα ματίσματος για τεχνητό μετάξι.
2. Το θειικό βάριο για ιατρική χρήση είναι ένα βοηθητικό φάρμακο για ακτινογραφική εξέταση. Άοσμη και άγευστη λευκή σκόνη, μια ουσία που μπορεί να παρέχει θετική αντίθεση στο σώμα κατά τη διάρκεια της ακτινογραφικής εξέτασης. Το ιατρικό θειικό βάριο δεν απορροφάται στο γαστρεντερικό σωλήνα και δεν προκαλεί αλλεργικές αντιδράσεις. Δεν περιέχει διαλυτές ενώσεις βαρίου όπως χλωριούχο βάριο, σουλφίδιο βαρίου και ανθρακικό βάριο. Χρησιμοποιείται κυρίως για γαστρεντερική απεικόνιση, περιστασιακά χρησιμοποιείται για άλλους σκοπούς εξέτασης.

7, Μέθοδος παρασκευής
Η βιομηχανική παραγωγή τουμεταλλικό βάριοχωρίζεται σε δύο στάδια: την παραγωγή οξειδίου του βαρίου και τη θερμική αναγωγή μετάλλου (θερμική αναγωγή αλουμινίου). Στους 1000-1200 ℃,μεταλλικό βάριομπορεί να ληφθεί με αναγωγή του οξειδίου του βαρίου με μεταλλικό αλουμίνιο και στη συνέχεια καθαρισμό με απόσταξη κενού. Μέθοδος θερμικής αναγωγής αλουμινίου για την παραγωγή μεταλλικού βαρίου: Λόγω των διαφορετικών αναλογιών συστατικών, μπορεί να υπάρχουν δύο αντιδράσεις για την αναγωγή του οξειδίου του βαρίου με αλουμίνιο. Η εξίσωση αντίδρασης είναι: και οι δύο αντιδράσεις μπορούν να παράγουν μόνο μια μικρή ποσότητα βαρίου στους 1000-1200 ℃. Επομένως, πρέπει να χρησιμοποιηθεί αντλία κενού για τη συνεχή μεταφορά ατμών βαρίου από τη ζώνη αντίδρασης στη ζώνη ψυχρής συμπύκνωσης, προκειμένου η αντίδραση να συνεχίσει να κινείται προς τα δεξιά. Το υπόλειμμα μετά την αντίδραση είναι τοξικό και πρέπει να υποβληθεί σε επεξεργασία πριν από την απόρριψη.