В Китае давно оценили свойства металла бария. С периода Западного Чжоу до конца династии Хань в империи пользовались красителями на основе бария. Это хань синий и хань фиолетовый (их еще называют китайским синим и китайским пурпурным). Аналогов таких пигментов не найдено в других странах мира.
Все началось с алхимии ?
История открытия этого тяжелого металла похожа на приключенческий роман.
А началось все с алхимии. Ее приверженцы всегда искали вещество, которое превратит любой металл в золото. Самим золотишком тоже не пренебрегали.
В 1602 году итальянский алхимик Касциароло обнаружил в горах около Болоньи очень тяжелый камень. Теперь известно, что это был сульфат бария, тяжелый шпат. Заподозрив в нем наличие золота, алхимик начал опыты с камнем. Сенсацией стало то, что прокаленный с олифой и углем камень засветился мрачным красноватым цветом.
Рентгеноскопия в IDM Clinic
Событие вызвало сумятицу в рядах алхимиков. Они с азартом кинулись исследовать необычный минерал.
Позднее характеристики минерала исследовали минералоги.
Несколько названий получил тяжелый шпат:
- болонский фосфор;
- солнечный камень;
- болонский камень;
- барот;
- барит.
Под двумя последними названиями минерал появляется в учебниках уже химии.
Барий в пробирке
В минерале обнаружили «землю» (так назывались оксиды элементов). Назвали ее баритом. Было определено, что в тяжелом шпате содержится неизвестный металл, который без особой фантазии назвали барий (Barium) — тяжелый.
Познавательно: русские химики, как и зарубежные, называли барием металл, а баритом окись бария. А вот минералог Страхов дал свое название — тяжелец.
Свойства ?
Химический элемент барий (Barium) в периодической таблице Менделеева находится в VI периоде, во 2 группе. Барий относится к металлам.
Рекомендуем: ПАЛЛАДИЙ — звездный металл, брат платины
Строением атома обусловлены свойства металла, его высокая химическая активность. Это сильнейший восстановитель. По этой причине его, как и металлический натрий, хранят в керосине или петролейном эфире.
- Охотно взаимодействует с галогенами.
- При нагреве реагирует с серой и водородом.
- Энергично взаимодействует с кислотами.
Это щелочноземельный металл, ковкий, мягкий. Цвет имеет серебристо-белый.
У металла много изотопов. Природный барий состоит из 6 стабильных изотопов, и одного нестабильного. Период полураспада у него больше, чем возраст Вселенной.
Чаще всего проявляет степень окисления +2. Встречаются соединения со степенью окисления +1 (BaCl).
Как не умереть при обследовании с сульфатом бария?
| Барий / Barium (Ba), 56 |
| 137,327(7)[1] а. е. м. (г/моль) |
| [Xe] 6s2 |
| 222 пм |
| 198 пм |
| (+2e) 134 пм |
| 0,89 (шкала Полинга) |
| -2,906 |
| +2 |
| 502,5 (5,21) кДж/моль (эВ) |
| 3,5 г/см³ |
| 1 002 K |
| 1 910 K |
| 7,66 кДж/моль |
| 142,0 кДж/моль |
| 28,1[2] Дж/(K·моль) |
| 39,0 см³/моль |
| кубическая объёмноцентрированная |
| 5,020 Å |
| (300 K) (18.4) Вт/(м·К) |
| 7440-39-3 |
Важно: все растворимые соли бария ядовиты.
Добыча ⛏️
Основные местонахождения месторождений находятся в Англии, Румынии, на территории бывших республик СССР.
Главная руда — барит, тяжелый шпат.
- барит;
- витерит;
- нитробарит;
- цельзиан;
- гиалофан.
Металл из минералов ?
В получении бария лидирует Китай (более 50%).
Применение ⚙️
Области использования Barium и его соединений обширна.
| Соединение бария | Применение |
| Хроматы и манганаты | Наполнители в производстве резин и бумаги. Хорошие пигменты |
| Титанат | Хороший сегнетоэлектрик |
| Оксиды, пероксиды, гидроксиды | В пиротехнике; в производстве перекиси водорода |
| Перхлорат | Отличный осушитель |
| Платиноцианид | Для производства флуоресцирующих экранов |
| Цирконат | Обладает хорошими огнеупорными свойствами; применяется в производстве керамических изделий |
| Сульфид | С его помощью получают соли бария |
| Ацетат | Для окрашивания ситцевых и шерстяных тканей |
Рекомендуем: РУТЕНИЙ — загадочный, как русская душа
Активный металл применяют в производстве типографских шрифтов. Металл входит в состав антифрикционных сплавов.
Барий металлический Ba 99,9%
Радиоактивные изотопы Barium востребованы в медицине.
Металл и человек ?
Воздействие на человека металла изучено медиками. Чистый BaSO4 почти не опасен. Он используется при рентгеновском исследовании ЖКТ.
Растворимые соединения токсичны для живых организмов (BaCO3 — крысиный яд ☢️).
Особенно уязвимы для ионов металла:
- глаза;
- сердце;
- иммунная система;
- кожа.
Интересно: барий находят во всех частях глаза.
Похожие публикации
Мне 42 года и я специалист в области минералогии. Здесь на сайте я делюсь информацией про камни и их свойства — задавайте вопросы и пишите комментарии!
Источник: themineral.ru
Барий. Свойства бария. Применение бария
Тяжеловес в легком весе. Так можно представить барий. Его имя переводится с греческого, как «тяжелый». В сравнении с другими щелочноземельными элементами, вещество, действительно увесисто. В «сражении» же с металлами из иных групп, как правило, проигрывает.
Имя бария связано с историей его открытия. В 17-ом веке была актуальна идея выделения золота из бросовых материалов. Сапожник из Болони Касциароло нашел исключительно тяжелый камень. Золото, как известно, металл не из легких. Вот мужчина и заподозрил его присутствие в булыжнике.
Выделить драгоценность не удалось. Зато, после прокаливания камень начал светиться красным. Явление привлекло внимание химика Карла Шееле. Он установил присутствие в породе нового элемента – «тяжелой земли». Когда же в 1808-ом году Гэмфри Дэви из Англии выделил эту «землю», она оказалась легкой.
Но, менять название не стали.
Химические и физические свойства бария
Атомная масса бария равна 137-ми граммам на моль. Металл не только легкий, но и мягкий. Твердость по шкале Мооса не превышает 3-х баллов. Материал ковкий и слегка вязкий. Плотность элемента около 3,7 граммов на кубический сантиметр.
Если присутствуют загрязнения ртутью , барий становится хрупким.
Цвет элемента серебристо-серый. Но, визитной карточкой бария считается зеленый. Он проявляется в характерной для 56-го вещества реакции. В ней участвуют соли элемента, к примеру, сульфат бария.
Если погрузить в него стеклянную палочку и поднести к горелке, вспыхнет зеленое пламя. Так можно определить присутствие даже ничтожно малых примесей тяжелого металла.
Барий – вещество с кубической решеткой. Ее можно лицезреть не только в лабораторных условиях. Металл встречается в чистом виде и в природе. Известно 2-е модификации элемента. Одна из них устойчива до 365-ти градусов Цельсия, другая – от 375-ти до 710-ти.
Закипает барий при температуре в 1696 градусов Цельсия.
Синтезировано несколько радиоактивных изотопов металла. Формула бария с атомной массой 140 – результат распада тория, плутония и урана. Изотоп извлекают хроматографическим способом, то есть абсорбируют, ориентируясь на цвет вещества.
133-ий барий образуется в процессе облучении цезия. На него воздействуют ядрами одного из изотопов водорода – дейтронами. Выделенная при этом радиоактивная форма щелочноземельного металла распадается чуть больше, чем за 3-е суток. Цикл 140-го бария длиннее, только на полураспад уходит 13,5 дней.
Как и все щелочноземельные металлы, барий химически активен. В группе числится в середнячках, опережая, к примеру, стронций и кальций . Последние хранят на воздухе. С барием такое не пройдет. 56-ой элемент помещают под парафиновое масло, или же петролевый эфир.
Взаимодействие бария с кислородом приводит к потере блеска. После, материал желтеет, коричневеет и, в итоге, становится серым. Так выглядит оксид бария – итог его разрушения на воздухе. Если атмосферу нагреть, 56-ой металл в ней взорвется.
Взаимодействие элемента с водой обратно реакции с кислородом. Здесь разлагается уже жидкость. Процесс возможен лишь при контакте с чистым металлом. После реакции он переходит в гидроксид бария.
Если же изначально поместить в воду не самородный элемент, а его соли, ничего не произойдет. Хлорид бария, и не только, не растворимы в H2O, активно взаимодействуют лишь с кислотами.
Барий легко реагирует с водородом. Единственное условие – нагрев. Образуется гидрид металла. При нагреве реакция протекает и с аммиаком. Получается нитрид.
Он может перейти в цианид, если продолжить повышать температуру.
Раствор бария синего цвета – итог взаимодействия все с тем же аммиаком, но в жидком виде. Из смеси выделяют аммиакат. У него золотистый цвет, вещество легко разлагается.
Стоит добавить платиновый катализатор, и получишь амид бария. Правда, применяется он лишь как реактив. А каково использование других соединений металла и его самого?
Применение бария
Поскольку чистый металл требует особой техники хранения, применяют его нечасто. Закрыть глаза на неудобство элемента готовы специалисты вакуумных технологий. Уж очень хорошо барий поглощает остаточные газы, то есть служит геттером.
В качестве очистителя металл применяют и при производстве некоторых сплавов свинца и меди . Здесь элемент впитывает не только газы, но и примеси серы , а так же, раскисляет смеси.
Как компонент сплавов 56-ой элемент применяют в дуэте со свинцом. Смесь идет на производство подшипников. Сплавы с барием, так же, вытесняют используемые ранее полиграфические составы из свинца и сурьмы. Щелочноземельный металл лучше упрочняет сплав.
Сплав с никелем – сырье для изготовления электродов запальных свечей. Они нужны в двигателях внутреннего сгорания и радиолампах. На этом применение чистого бария заканчивается. В игру вступают соединения металла.
Тяжелый камень, найденный когда-то в Болони, — известный краситель. По химическому составу порода является сернокислым барием, относится к классу шпатов . Сырье измельчают и добавляют в литопоний. Это белая краска известна кроющей способностью.
На фото лампа, для производства которой используется барий
Бариевая порода присутствует и в дорогих сортах бумаги , к примеру, предназначенных для печати денег. Сульфат бария утяжеляет банкноты, делает их более плотными и белыми.
Интересно, что изначально болонский камень в красящей промышленности использовали нелегально. Дешевым компонентом разбавляли свинцовые белила. Качество продукта снижалось, зато предприниматели обогащались. В современных красителях бариевый шпат – добавка улучшающая, а не ухудшающая их параметры.
Осадки бария, в том числе сернокислую форму, применяют и в медицине. Шпат задерживает рентгеновские лучи. Сульфат бария добавляют в кашу и дают пациенту с подозрением на заболевания желудочно-кишечного тракта. После этого результаты рентгенографии проще расшифровывать.
Уравнения бария свидетельствуют о способности поглощать не только рентгеновские, но и гамма-лучи. Так что, соединения 56-го элемента защищают многие атомные реакторы.
Карбонат бария нужен для приготовления стекломассы. Нитрат бария – составная эмалей . Раствор гидроксида бария эффективно очищает животные жиры и растительные масла. В качестве яда используют раствор хлорида бария.
На фото салют — ещё одна отрасль, применяющая элемент барий
Из 56-го металла, так же, получают родизонат натрия. Барий используют даже для инъекций статуе Сфинкса. Песчаное изваяние разрушается. Тяжелый металл помогает укрепить конструкцию.
Добыча бария
Метод металлотермического восстановления применяют к окиси и хлориду бария. Из последнего соединения элемент выделяют с помощью карбида кальция. С окисью работает порошок алюминия. Требуется нагрев до 1200-от градусов Цельсия.
Из гидрида и нитрида 56-го элемента тоже можно выделить чистый барий. Калий получают подобным образом, то есть не путем восстановления, а по средствам термического разложения.
Процесс проходит в герметичных капсулах и кварца или фарфора. Применяют и электролиз. Он подходит для работы с расплавленным хлоридом бария. Катод берут ртутный.
Цена бария
На металлический барий цены на рынке договорные. Товар специфический, редко запрашиваемый. Реализуют элемент, как правило, химические лаборатории и металлургические предприятия. Стоимость соединений металла – не секрет.
Хлористый барий, к примеру, обходится в 50-70 рублей за килограмм. Баритовый песок можно приобрести и по 10 рублей за 1000 граммов. Килограмм гидроокиси оценивают примерно в 80-90 рублей. За сернокислый барий просят минимум 50 рублей, обычно, около ста. При оптовых поставках ценник, зачастую, немного скидывают.
Источник: tvoi-uvelirr.ru
Барий — польза, возможности и опасность металла
Первое название этого химического элемента – тяжелая земля. Свойства бария ценят атомщики, врачи, металлурги. Его влияние на человека бывает фатальным.
Что представляет собой
Барий – это химический элемент, занимающий ячейку 56 таблицы Менделеева:
- Изначально это мягкое, пластичное с вязкой структурой вещество серебристого цвета.
- Относится к щелочноземельным металлам.
- Подобно другим элементам этого сегмента, наделен повышенной химической активностью.
- По составу – конгломерат семи стабильных изотопов. Две трети (72%) приходится на Ba138. Синтезированы радиоактивные изотопы.
Самый востребованный из искусственных изотопов – Ba140. Этот продукт урано-торие-плутониевого распада служит маркером радиоактивности.
Международное обозначение – Ba (Barium).
Как был открыт
История открытия вещества связана с именами европейских ученых:
- Первым продуктом стал оксид вещества. Его получили шведские химики Юхан Ган и Карл Шееле.
- Спустя 34 года (1808 год) их английский коллега Гемфри Дэви «добыл» амальгаму бария, применив электролиз увлажненного гидроксида на катоде ртути, затем нагрев состав до температуры испарения ртути. Остатком был металл барий.
Название металла отражает «массивность» его оксида: древнегреческое βαρύς означает «тяжёлый». Не случайно Карл Шееле окрестил свое детище «тяжелой землей». Хотя в группу тяжелых металлов барий не входит.
Нахождение в природе
В природе чистый барий не найден. Он представлен минералами, самые распространенные – барит (тяжелый шпат) и витерит.
Вещество не относится к редким.
Большой выбор украшений из натуральных камней и минералов со скидкой -50%
Тонна земной коры содержит 500 грамм бария, литр морской воды – 0,02 мг.
Для разработки рентабельны баритовые, с добавкой сульфидов и флюоритов гидротермальные жилы. Промышленный интерес представляют месторождения метасоматических пластов и россыпей.
Технология получения
Исходник для промышленного извлечения бария – сульфитовый продукт (82-96%). Его добывают флотацией барита. Цель металлургов – получение бария в виде металла. Методика предусматривает восстановление оксида порошковым алюминием при высоких температурах.
- Сульфат бария восстанавливают газом либо углем.
- Сульфид нагревают.
- Полученный гидроксид становится карбонатом, затем оксидом (850-1100°C).
- Из оксида восстанавливают металлическую форму бария. Задействуется алюминий и термовоздействие (1220-1260°С).
Процесс происходит в вакууме. Алгоритм работы аппаратуры позволяет проводить в режиме нон-стоп полный технологический цикл: восстановление, дистилляция, конденсация, плавка металла.
Продукт повышенной чистоты (примесей менее 0,001%) получают плавкой либо двойной вакуумной перегонкой.
Физико-химические характеристики
Барий наделен типичными для щелочноземельных металлов свойствами:
- Пластичен, хорошо куется, мягок (2 балла из 10 по Моосу).
- Хрупок, от сильного удара разрушается.
- Строение кристаллической решетки представлено двумя модификациями в зависимости от температуры (граница – 374,9°C).
По свойствам химический элемент барий сродни кальцию и стронцию, но более активен.
Активность проявляется даже при комнатных температурах:
- На воздухе окисляется.
- Бурно взаимодействует с галогенами, фосфором, водой, разбавленными кислотами.
- Восстанавливает до металла большинство оксидов, галогенидов, сульфидов.
Загорается даже при малом нагреве. Эту характеристику нейтрализуют погружением активного металла в парафин либо керосин.
| Барий / Barium (Ba), 56 |
| 137,327(7) а. е. м. (г/моль) |
| [Xe] 6s2 |
| 222 пм |
| 198 пм |
| (+2e) 134 пм |
| 0,89 (шкала Полинга) |
| -2,906 |
| +2 |
| 502,5 (5,21) кДж/моль (эВ) |
| 3,5 г/см³ |
| 1 002 K |
| 1 910 K |
| 7,66 кДж/моль |
| 142,0 кДж/моль |
| 28,1 Дж/(K·моль) |
| 39,0 см³/моль |
| кубическая объёмноцентрированная |
| 5,020 Å |
| (300 K) (18.4) Вт/(м·К) |
| 7440-39-3 |
Вещество легко опознать по цвету пламени: соединения бария делают его желтовато-зеленым.
Где используется
Утилитарные характеристики металла (пластичность, ковкость, вязкость) обеспечили востребованность промышленниками и учеными. Чаще это соединения, сплавы, чем чистый металл. Область использования – от атомной станции до салюта.
Атом, химия
Материал востребован серьезными отраслями:
- Источники тока (химические). Фторид – компонент электролита во фторионных, оксид – в медных, сульфат – в свинцово-кислотных аккумуляторах.
- Сверхпроводники. Смесь оксидов бария, меди, редкоземельных элементов – ингредиент при производстве керамики-сверхпроводника.
- Атомная промышленность. Оксид добавляют к стеклу-облицовке урановых стержней.
Это компонент «щита» рентгеновских и ядерных установок. Так используется свойство металла стягивать на себя рентген- и гамма-лучи.
Другие отрасли промышленности
Применение нашлось металлу и сплавам (особенно с алюминием) в гражданском сегменте:
- «Впитыватель» газа в высоковакуумной электронике.
- Добавка (с цирконием) в жидкие теплоносители для повышения порога коррозийности (трубопроводы, металлургическое оборудование).
- В металлургии это раскислитель, очиститель меди, свинца от примесей.
- Фторид – основа линз, призм, другой продукции оптического назначения.
- Бариево-никелевый сплав – материал электродов свечей зажигания двигателей.
Нарасхват идут соединения элемента:
Источник: jgems.ru