Στοιχείο 56: Βάριο

1, Στοιχειώδης ΕισαγωγήΒάριο,
Το στοιχείο μετάλλου αλκαλικής γαίας, με το χημικό σύμβολο Ba, βρίσκεται στην Ομάδα ΙΙΑ της έκτης περιόδου του περιοδικού πίνακα. Είναι ένα μαλακό, ασημί λευκό μέταλλο αλκαλικής γαίας και το πιο ενεργό στοιχείο στα μέταλλα των αλκαλικών γαιών. Το όνομα του στοιχείου προέρχεται από την ελληνική λέξη βήτα άλφα ρύς (barys), που σημαίνει «βαρύ».

2, Ανακαλύπτοντας μια σύντομη ιστορία
Τα σουλφίδια των μετάλλων των αλκαλικών γαιών παρουσιάζουν φωσφορισμό, που σημαίνει ότι συνεχίζουν να εκπέμπουν φως για ένα χρονικό διάστημα στο σκοτάδι αφού εκτεθούν στο φως. Οι ενώσεις βαρίου άρχισαν να τραβούν την προσοχή των ανθρώπων ακριβώς λόγω αυτού του χαρακτηριστικού. Το 1602, ένας τσαγκάρης ονόματι Casio Lauro στην πόλη της Μπολόνια της Ιταλίας, έψησε έναν βαρίτη που περιείχε θειικό βάριο μαζί με εύφλεκτες ουσίες και ανακάλυψε ότι μπορούσε να εκπέμπει φως στο σκοτάδι, γεγονός που προκάλεσε το ενδιαφέρον των μελετητών εκείνη την εποχή. Αργότερα, αυτός ο τύπος λίθου ονομάστηκε πολωνίτης και κέντρισε το ενδιαφέρον των Ευρωπαίων χημικών για την 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 χώμα). Το 1774, ο Scheler πίστευε ότι αυτή η πέτρα ήταν ένας συνδυασμός νέου εδάφους (οξείδιο) και θειικού οξέος. Το 1776, θέρμανε τα νιτρικά άλατα σε αυτό το νέο έδαφος για να αποκτήσει καθαρό χώμα (οξείδιο). Το 1808, ο Βρετανός χημικός H. Davy χρησιμοποίησε τον υδράργυρο ως κάθοδο και την πλατίνα ως άνοδο για την ηλεκτρολύση του βαρίτη (BaSO4) για την παραγωγή αμαλγάματος βαρίου. Μετά την απόσταξη για την απομάκρυνση του υδραργύρου, ελήφθη ένα μέταλλο χαμηλής καθαρότητας και πήρε το όνομά του από την ελληνική λέξη barys (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 3,51 g/cm3 και ολκιμότητα. Τα κύρια μεταλλεύματα του βαρίου είναι ο βαρίτης και ο αρσενοπυρίτης.

4,Βάριοείναι ένα χημικό στοιχείο με χημικές ιδιότητες.
Το χημικό σύμβολο Ba, ατομικός αριθμός 56, ανήκει στην ομάδα του περιοδικού συστήματος IIA και είναι μέλος των μετάλλων των αλκαλικών γαιών. Το βάριο έχει μεγάλη χημική δράση και είναι το πιο δραστικό μεταξύ των μετάλλων των αλκαλικών γαιών. Από το δυναμικό και την ενέργεια ιονισμού, μπορεί να φανεί ότι το βάριο έχει ισχυρή αναγωγιμότητα. Στην πραγματικότητα, αν ληφθεί υπόψη μόνο η 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. Ωστόσο, 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 για να σχηματίσει οξείδιο του βαρίου, το οποίο είναι ένας άχρωμος κυβικός κρύσταλλος. Διαλυτό σε οξύ, αδιάλυτο σε ακετόνη και αμμωνιακό νερό. Αντιδρά με το νερό για να σχηματίσει 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 το θειικό οξύ για την παραγωγή υπεροξειδίου του υδρογόνου. Αυτή η αντίδραση βασίζεται στην αρχή της παρασκευής υπεροξειδίου του υδρογόνου στο εργαστήριο.
3). Το υδροξείδιο του βαρίου αντιδρά με το νερό και 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 υδροξείδιο του βαρίου που προκύπτει θα κρύψει τη θέα. Μια μικρή ποσότητα διοξειδίου του άνθρακα εισάγεται στο διάλυμα για να σχηματιστεί ένα ίζημα ανθρακικού βαρίου και η περίσσεια διοξειδίου του άνθρακα εισάγεται περαιτέρω για να διαλυθεί το ίζημα ανθρακικού βαρίου και να δημιουργηθεί διαλυτό όξινο ανθρακικό βάριο.
4). Το αμινοβάριο μπορεί να διαλυθεί σε υγρή αμμωνία, δημιουργώντας ένα μπλε διάλυμα με παραμαγνητισμό και αγωγιμότητα, το οποίο ουσιαστικά σχηματίζει ηλεκτρόνια αμμωνίας. Μετά από μια μακρά περίοδο αποθήκευσης, το υδρογόνο στην αμμωνία θα αναχθεί σε αέριο υδρογόνο από ηλεκτρόνια αμμωνίας και η συνολική αντίδραση είναι το βάριο που αντιδρά με την υγρή αμμωνία για να παράγει αμινοβάριο και αέριο υδρογόνο.
5). Το θειώδες βάριο είναι ένας λευκός κρύσταλλος ή σκόνη, τοξικός, ελαφρώς διαλυτός στο νερό και βαθμιαία οξειδώνεται σε θειικό βάριο όταν τοποθετείται στον αέρα. Διαλύστε σε μη οξειδωτικά ισχυρά οξέα όπως το υδροχλωρικό οξύ για να δημιουργήσετε αέριο διοξείδιο του θείου με έντονη οσμή. Όταν συναντάμε οξειδωτικά οξέα όπως το αραιό νιτρικό οξύ, μπορεί να μετατραπεί σε θειικό βάριο.
6). Το θειικό βάριο έχει σταθερές χημικές ιδιότητες και το τμήμα του θειικού βαρίου που διαλύεται στο νερό ιονίζεται πλήρως, καθιστώντας το ισχυρό ηλεκτρολύτη. Το θειικό βάριο είναι αδιάλυτο σε αραιό νιτρικό οξύ. Χρησιμοποιείται κυρίως ως γαστρεντερικό σκιαγραφικό.
Το ανθρακικό βάριο είναι τοξικό και σχεδόν αδιάλυτο σε κρύο νερό. 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 εξαιρετικός αποοξειδωτικός για τον καθαρισμό του χαλκού. Χρησιμοποιείται ευρέως σε κράματα, συμπεριλαμβανομένων των κραμάτων μολύβδου, ασβεστίου, μαγνησίου, νατρίου, λιθίου, αλουμινίου και νικελίου. Το μέταλλο βάριο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως παράγοντας απαέρωσης για την αφαίρεση 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 και πυροτεχνημάτων. Οι διαλυτές ενώσεις βαρίου χρησιμοποιούνται συνήθως ως εντομοκτόνα, όπως το χλωριούχο βάριο, για τον έλεγχο διαφόρων παρασίτων των φυτών. Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τον καθαρισμό άλμης και νερού λέβητα για παραγωγή ηλεκτρολυτικής καυστικής σόδας. Χρησιμοποιείται επίσης για την παρασκευή χρωστικών. Οι βιομηχανίες κλωστοϋφαντουργικών και δερμάτινων ειδών το χρησιμοποιούν ως μυρωδάτο και ως ψάθα για τεχνητό μετάξι.
2. Το θειικό βάριο για ιατρική χρήση είναι ένα βοηθητικό φάρμακο για εξέταση με ακτίνες Χ. Άοσμη και άγευστη λευκή σκόνη, μια ουσία που μπορεί να προσφέρει θετική αντίθεση στο σώμα κατά την ακτινογραφία. Το ιατρικό θειικό βάριο δεν απορροφάται στο γαστρεντερικό σωλήνα και δεν προκαλεί αλλεργικές αντιδράσεις. Δεν περιέχει διαλυτές ενώσεις βαρίου όπως χλωριούχο βάριο, θειούχο βάριο και ανθρακικό βάριο. Χρησιμοποιείται κυρίως για γαστρεντερική απεικόνιση, περιστασιακά χρησιμοποιείται για άλλους σκοπούς εξέτασης

7, Μέθοδος προετοιμασίας
Η βιομηχανική παραγωγή τωνμεταλλικό βάριοχωρίζεται σε δύο στάδια: την παραγωγή οξειδίου του βαρίου και τη θερμική αναγωγή μετάλλων (θερμική αναγωγή αλουμινίου). Στους 1000-1200 ℃,μεταλλικό βάριομπορεί να ληφθεί με αναγωγή του οξειδίου του βαρίου με μεταλλικό αλουμίνιο και στη συνέχεια να καθαριστεί με απόσταξη υπό κενό. Μέθοδος θερμικής αναγωγής αλουμινίου για την παραγωγή μεταλλικού βαρίου: Λόγω διαφορετικών αναλογιών συστατικών, μπορεί να υπάρξουν δύο αντιδράσεις για την αναγωγή του οξειδίου του βαρίου από αλουμίνιο. Η εξίσωση αντίδρασης είναι: και οι δύο αντιδράσεις μπορούν να παράγουν μόνο μια μικρή ποσότητα βαρίου στους 1000-1200 ℃. Επομένως, πρέπει να χρησιμοποιηθεί μια 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 χρειάζεται επεξεργασία πριν από την απόρριψη