Element 56: Barium

1. Elementær introduksjonBarium,
Jordalkalimetallet, med det kjemiske symbolet Ba, befinner seg i gruppe IIA i den sjette perioden i periodesystemet. Det er et mykt, sølvhvitt jordalkalimetall og det mest aktive elementet blant jordalkalimetallene. Elementnavnet kommer fra det greske ordet beta alpha ρύς (barys), som betyr «tung».

2. Oppdag en kort historie
Sulfider av jordalkalimetaller viser fosforescens, som betyr at de fortsetter å sende ut lys en stund i mørket etter å ha blitt utsatt for lys. Bariumforbindelser begynte å tiltrekke seg folks oppmerksomhet nettopp på grunn av denne egenskapen. I 1602 ristet en skomaker ved navn Casio Lauro i byen Bologna, Italia, en barytt som inneholdt bariumsulfat sammen med brennbare stoffer og oppdaget at den kunne sende ut lys i mørket, noe som vekket interessen til forskere på den tiden. Senere ble denne typen stein kalt polonitt og vekket interessen til europeiske kjemikere for analytisk forskning. I 1774 oppdaget den svenske kjemikeren CW Scheele at bariumoksid var en relativt tung ny jord, som han kalte «Baryta» (tung jord). I 1774 trodde Scheler at denne steinen var en kombinasjon av ny jord (oksid) og svovelsyre. I 1776 varmet han opp nitratet i denne nye jorden for å oppnå ren jord (oksid). I 1808 brukte den britiske kjemikeren H. Davy kvikksølv som katode og platina som anode for å elektrolysere barytt (BaSO4) for å produsere bariumamalgam. Etter destillasjon for å fjerne kvikksølv ble det oppnådd et metall med lav renhet, som ble oppkalt etter det greske ordet barys (tungt). Elementsymbolet er satt til Ba, som kallesbarium.

3. Fysiske egenskaper
Bariumer et sølvhvitt metall med et smeltepunkt på 725 °C, kokepunkt på 1846 °C, tetthet på 3,51 g/cm3 og duktilitet. De viktigste malmene i barium er barytt og arsenopyritt.

4.Bariumer et kjemisk element med kjemiske egenskaper.
Det kjemiske symbolet Ba, atomnummer 56, tilhører det periodiske systemet IIA-gruppen og er et medlem av jordalkalimetallene. Barium har høy kjemisk aktivitet og er det mest aktive blant jordalkalimetallene. Fra den potensielle energien og ioniseringsenergien kan man se at barium har sterk reduserbarhet. Faktisk, hvis man bare tar i betraktning tapet av det første elektronet, har barium den sterkeste reduserbarheten i vann. Det er imidlertid relativt vanskelig for barium å miste det andre elektronet. Derfor, med tanke på alle faktorer, vil reduserbarheten til barium avta betydelig. Likevel er det også et av de mest reaktive metallene i sure løsninger, nest etter litium, cesium, rubidium og kalium.

5. Hovedforbindelser
1). Bariumoksid oksiderer sakte i luft og danner bariumoksid, som er en fargeløs kubisk krystall. Løselig i syre, uløselig i aceton og ammoniakkvann. Reagerer med vann og danner bariumhydroksid, som er giftig. Når det brenner, avgir det en grønn flamme og genererer bariumperoksid.
2). Bariumperoksid reagerer med svovelsyre for å produsere hydrogenperoksid. Denne reaksjonen er basert på prinsippet om å fremstille hydrogenperoksid i laboratoriet.
3). Bariumhydroksid reagerer med vann og produserer bariumhydroksid og hydrogengass. På grunn av den lave løseligheten til bariumhydroksid og dens høye sublimeringsenergi, er reaksjonen ikke like intens som for alkalimetaller, og det resulterende bariumhydroksidet vil skjule sikten. En liten mengde karbondioksid tilsettes løsningen for å danne et bariumkarbonatbunnfall, og overflødig karbondioksid tilsettes videre for å løse opp bariumkarbonatbunnfallet og generere løselig bariumbikarbonat.
4). Aminobarium kan løses opp i flytende ammoniakk, og generere en blå løsning med paramagnetisme og konduktivitet, som i hovedsak danner ammoniakkelektroner. Etter lang lagringsperiode vil hydrogenet i ammoniakk reduseres til hydrogengass av ammoniakkelektroner, og den totale reaksjonen er barium som reagerer med flytende ammoniakk for å produsere aminobarium og hydrogengass.
5). Bariumsulfitt er en hvit krystall eller et hvitt pulver, giftig, litt løselig i vann, og oksideres gradvis til bariumsulfat når det plasseres i luft. Løses opp i ikke-oksiderende sterke syrer som saltsyre for å danne svoveldioksidgass med en skarp lukt. Når det kommer i kontakt med oksiderende syrer som fortynnet salpetersyre, kan det omdannes til bariumsulfat.
6). Bariumsulfat har stabile kjemiske egenskaper, og den delen av bariumsulfatet som er oppløst i vann er fullstendig ionisert, noe som gjør det til en sterk elektrolytt. Bariumsulfat er uløselig i fortynnet salpetersyre. Brukes hovedsakelig som et kontrastmiddel for mage-tarmkanalen.
Bariumkarbonat er giftig og nesten uløselig i kaldt vann. Litt løselig i vann som inneholder karbondioksid og løselig i fortynnet saltsyre. Det reagerer med natriumsulfat og produserer et mer uløselig hvitt bunnfall av bariumsulfat – konverteringstendensen mellom bunnfall i vandig løsning: det er lett å omdanne til en mer uløselig retning.

6. Bruksområder
1. Det brukes til industrielle formål i produksjon av bariumsalter, legeringer, fyrverkeri, kjernereaktorer, etc. Det er også et utmerket deoksidasjonsmiddel for raffinering av kobber. Mye brukt i legeringer, inkludert bly, kalsium, magnesium, natrium, litium, aluminium og nikkellegeringer. Bariummetall kan brukes som et avgassingsmiddel for å fjerne sporgasser fra vakuumrør og katodestrålerør, samt et avgassingsmiddel for raffinering av metaller. Bariumnitrat blandet med kaliumklorat, magnesiumpulver og kolofonium kan brukes til å produsere signalbluss og fyrverkeri. Løselige bariumforbindelser brukes ofte som insektmidler, som bariumklorid, for å bekjempe forskjellige planteskadegjørere. Det kan også brukes til raffinering av saltlake og kjelevann for produksjon av elektrolytisk kaustisk soda. Brukes også til å fremstille pigmenter. Tekstil- og lærindustrien bruker det som et beisemiddel og et matteringsmiddel for kunstig silke.
2. Bariumsulfat til medisinsk bruk er et hjelpemiddel for røntgenundersøkelse. Lukt- og smakløst hvitt pulver, et stoff som kan gi positiv kontrast i kroppen under røntgenundersøkelse. Medisinsk bariumsulfat absorberes ikke i mage-tarmkanalen og forårsaker ikke allergiske reaksjoner. Det inneholder ikke løselige bariumforbindelser som bariumklorid, bariumsulfid og bariumkarbonat. Brukes hovedsakelig til gastrointestinal avbildning, av og til til andre undersøkelsesformål.

7. Tilberedningsmetode
Den industrielle produksjonen avmetallisk bariumer delt inn i to trinn: produksjon av bariumoksid og termisk reduksjon av metall (termisk reduksjon av aluminium). Ved 1000–1200 ℃,metallisk bariumkan oppnås ved å redusere bariumoksid med metallisk aluminium, og deretter renses ved vakuumdestillasjon. Termisk reduksjonsmetode for aluminium for produksjon av metallisk barium: På grunn av forskjellige ingrediensforhold kan det være to reaksjoner for aluminiumreduksjon av bariumoksid. Reaksjonsligningen er: begge reaksjonene kan bare produsere en liten mengde barium ved 1000-1200 ℃. Derfor må en vakuumpumpe brukes til kontinuerlig å overføre bariumdamp fra reaksjonssonen til den kalde kondensasjonssonen for at reaksjonen skal fortsette å bevege seg mot høyre. Resten etter reaksjonen er giftig og må behandles før avhending.