Baris yra šarminių žemių metalas, užimantis 56 vietą periodinėje cheminių elementų lentelėje. Medžiagos pavadinimas išvertus iš senovės graikų kalbos reiškia „sunkus“.

Bario savybės

Metalo atominė masė yra 137 g/mmol, o tankis apie 3,7 g/cm 3 . Jis labai lengvas ir minkštas – didžiausias jo kietumas pagal Moso skalę siekia 3 balus. Gyvsidabrio priemaišų atveju bario trapumas žymiai padidėja.

Metalas yra šviesiai sidabriškai pilkos spalvos. Tačiau metalas taip pat garsėja savo žalia spalva, kuri įgyjama dėl cheminės reakcijos, kurioje dalyvauja elemento druskos (pavyzdžiui, bario sulfatas). Jei panardinsime stiklinę lazdelę į barį ir pakelsime ant atviros liepsnos, pamatysime žalią liepsną. Šis metodas leidžia aiškiai nustatyti net minimalų sunkiųjų metalų priemaišų kiekį.

Bario kristalinė gardelė, kurią galima stebėti net ir ne laboratorinėmis sąlygomis, yra kubinės formos. Verta paminėti, kad gryno bario rasti gamtoje taip pat tikslinga. Šiandien žinomos dvi metalo modifikacijos, iš kurių viena yra atspari temperatūros kilimui iki 365 0 C, o kita gali atlaikyti 375-710 0 C temperatūrą. Bario virimo temperatūra yra 1696 0 C.

Baris, kartu su kitais šarminių žemių metalais, pasižymi cheminiu aktyvumu. Grupėje jis užima vidurinę vietą, palikdamas stroncį ir kalcį, kurie gali būti laikomi atvirame ore, tačiau to negalima pasakyti apie barį. Puiki terpė metalui laikyti yra parafino aliejus, į kurį tiesiogiai panardinamas baris arba petroleteris.

Baris reaguoja su deguonimi, tačiau dėl reakcijos prarandamas jo blizgesys, po to metalas pirmiausia įgauna gelsvą atspalvį, vėliau tampa rudas ir ilgainiui įgauna pilką spalvą. Tokia išvaizda būdinga bario oksidui. Kai atmosfera įkaista, baris tampa sprogus.

56-asis Mendelejevo periodinės lentelės elementas taip pat sąveikauja su vandeniu, todėl vyksta reakcija, kuri yra priešinga reakcijai su deguonimi. Tokiu atveju skystis suyra. Šią reakciją vykdo tik grynas metalas, po kurio jis tampa bario hidroksidu. Jei metalo druskos liečiasi su vandenine aplinka, mes nematysime jokios reakcijos, nes nieko nebus. Pavyzdžiui, jo chloridas netirpsta vandenyje ir aktyvią reakciją galima stebėti tik sąveikaujant su rūgštine aplinka.

Metalas lengvai reaguoja su vandeniliu, tačiau tam reikia sukurti tam tikras sąlygas, būtent, padidinti temperatūrą. Šiuo atveju išeiga yra bario hidridas. Kylant temperatūrai, elementas 56 taip pat reaguoja su amoniaku, todėl susidaro nitridas. Jei temperatūra dar pakeliama, gali susidaryti cianidas.

Bario tirpalas turi būdingą mėlyną spalvą, kuri gaunama reaguojant su amoniaku skystame agregate. Jei pridedamas platinos katalizatorius, susidaro bario amidas. Tačiau šios medžiagos taikymo sritis toli gražu nėra plati – ji naudojama tik kaip reagentas.

1 lentelė. Bario savybės
CharakteristikaReikšmė
Atomo savybės
Vardas, simbolis, numeris Baris / Baris (Ba), 56
Atominė masė (molinė masė) 137.327 straipsnio 7 dalies a. e.m. (g/mol)
Elektroninė konfigūracija 6s2
Atominis spindulys 222 val
Cheminės savybės
Kovalentinis spindulys 198 val
Jonų spindulys (+2e) 134 val
Elektronegatyvumas 0,89 (Paulingo skalė)
Elektrodo potencialas -2,906
Oksidacijos būsenos 2
Jonizacijos energija (pirmasis elektronas) 502,5 (5,21) kJ/mol (eV)
Paprastos medžiagos termodinaminės savybės
Tankis (įprastomis sąlygomis) 3,5 g/cm³
Lydymosi temperatūra 1002 tūkst
Virimo temperatūra 1 910 tūkst
Ud. susiliejimo šiluma 7,66 kJ/mol
Ud. garavimo šiluma 142,0 kJ/mol
Molinė šiluminė talpa 28,1 J/(K mol)
Molinis tūris 39,0 cm³/mol
Paprastos medžiagos kristalinė gardelė
Grotelių struktūra kubinis kūno centras
Grotelių parametrai 5,020 Å
Kitos charakteristikos
Šilumos laidumas (300 K) (18,4) W/(m K)
CAS numeris 7440-39-3

Bario gavimas

Pirmą kartą metalą XVIII amžiaus antroje pusėje (1774 m.) gavo chemikai Karlas Scheele ir Johanas Hahnas. Tada buvo gautas metalo oksidas. Po kelerių metų Humphry Davy pavyko pagaminti metalo amalgamą šlapio bario hidroksido elektrolizės būdu gyvsidabrio katodu, kurį jis paveikė šiluma ir išgarino gyvsidabrį, taip gaudamas bario metalą.

Bario metalo gamyba šiuolaikinėmis laboratorinėmis sąlygomis atliekama keliais būdais, susijusiais su atmosfera. Bario atskyrimas atliekamas vakuume dėl pernelyg aktyvios reakcijos, kuri išsiskiria bariui reaguojant su deguonimi.

Bario oksidas ir chloridas gaunami metalotermiškai redukuojant, kai temperatūra didėja iki 1200 0 C.

Be to, grynas metalas gali būti atskirtas nuo jo hidrido ir nitrido naudojant terminį skaidymą. Kalis gaunamas tokiu pat būdu. Šiam procesui atlikti reikalingos specialios kapsulės su visišku sandarumu, taip pat kvarco ar porceliano buvimas. Taip pat barį galima gauti elektrolizės būdu, kurio metu elementą galima išskirti iš išlydyto bario chlorido gyvsidabrio katodu.

Bario panaudojimas

Atsižvelgiant į visas 56-ojo periodinės lentelės elemento savybes, baris yra gana populiarus metalas. Taigi, jis naudojamas:

  1. Vakuuminių elektroninių prietaisų gamyboje. Šiuo atveju bario metalas arba jo lydinys su aliuminiu naudojamas kaip dujų absorberis. O jo oksidas kietame kitų šarminių žemės metalų oksidų tirpale naudojamas kaip aktyvus netiesioginių kanalų katodų sluoksnis.
  2. Kaip medžiaga, kuri atspari korozijai. Norėdami tai padaryti, metalas kartu su cirkoniu pridedamas prie skystų metalinių aušinimo skysčių, o tai gali žymiai sumažinti agresyvų poveikį vamzdynams. Šis bario panaudojimas rado savo vietą metalurgijos pramonėje.
  3. Baris gali veikti kaip feroelektrinis ir pjezoelektrikas. Tikslinga naudoti bario titanatą, kuris veikia kaip dielektrikas gaminant keraminius kondensatorius, taip pat medžiaga, naudojama pjezoelektriniuose mikrofonuose ir pjezokeraminiuose emiteriuose.
  4. Optiniuose prietaisuose. Naudojamas bario fluoridas, kuris yra pavienių kristalų pavidalo.
  5. Kaip neatsiejamas pirotechnikos elementas. Metalo peroksidas naudojamas kaip oksidatorius. Bario nitratas ir chloratas veikia kaip medžiagos, suteikiančios liepsnai tam tikrą spalvą (žalią).
  6. Branduolinėje-vandenilio energetikoje. Čia bario chromatas aktyviai naudojamas vandenilio ir deguonies gamyboje termocheminiu metodu.
  7. Branduolinėje energetikoje. Metalo oksidas yra neatskiriama tam tikros rūšies stiklo, kuriuo dengiami urano strypai, gamybos proceso sudedamoji dalis.
  8. Kaip cheminis srovės šaltinis. Šiuo atveju gali būti naudojami keli bario junginiai: fluoras, oksidas ir sulfatas. Pirmasis junginys naudojamas kietojo kūno fluoro baterijose kaip fluorido elektrolito komponentas. Oksidas rado savo vietą didelės galios vario oksido baterijose kaip aktyviosios masės komponentas. O pastaroji medžiaga naudojama kaip neigiamo elektrodo aktyviosios masės plėtiklis gaminant švino rūgšties baterijas.
  9. Medicinoje. Bario sulfatas yra netirpi medžiaga, kuri yra visiškai netoksiška. Šiuo atžvilgiu jis naudojamas kaip radioaktyvioji medžiaga tiriant virškinimo traktą.
2 lentelė. Bario panaudojimas
Taikymo sritisTaikymo būdas
Vakuuminiai elektroniniai prietaisai Metalinis baris, dažnai lydinyje su aliuminiu, naudojamas kaip dujų absorberis (geteris) didelio vakuumo elektroniniuose prietaisuose, kaip kieto kitų šarminių žemės metalų – kalcio ir stroncio (CaO, SrO) oksidų tirpalo dalis. ), naudojamas kaip aktyvusis netiesiogiai šildomų katodų sluoksnis.
Antikorozinė medžiaga Baris kartu su cirkoniu dedamas į skystus metalų aušinimo skysčius (natrio, kalio, rubidžio, ličio, cezio lydinius), kad sumažintų pastarųjų agresyvumą vamzdynams ir metalurgijoje.
Feroelektrinis ir pjezoelektrinis Bario titanatas naudojamas kaip dielektrikas keraminių kondensatorių gamyboje ir kaip pjezoelektrinių mikrofonų ir pjezokeraminių emiterių medžiaga.
Optika Bario fluoridas pavienių kristalų pavidalu naudojamas optikoje (lęšiuose, prizmėse).
Pirotechnika Bario peroksidas naudojamas pirotechnikai ir kaip oksidatorius. Bario nitratas ir bario chloratas pirotechnikoje naudojami liepsnai (žaliajai ugniai) nuspalvinti.
Branduolinė-vandenilio energija Bario chromatas naudojamas vandenilio ir deguonies gamyboje termocheminiu metodu (Oak Ridge ciklas, JAV).
Aukštos temperatūros superlaidumas Bario peroksidas kartu su vario ir retųjų žemių metalų oksidais naudojamas superlaidžiai keramikai, veikiančiai skysto azoto ir aukštesnėje temperatūroje, sintetinti.
Atominė energija Bario oksidas naudojamas specialios rūšies stiklui išlydyti – naudojamas urano strypams padengti. Vienas iš plačiai paplitusių tokių stiklų tipų turi tokią sudėtį - (fosforo oksidas - 61%, BaO - 32%, aliuminio oksidas - 1,5%, natrio oksidas - 5,5%). Bario fosfatas taip pat naudojamas stiklo lydymui branduolinėje pramonėje.
Cheminiai srovės šaltiniai Bario fluoridas naudojamas kietojo kūno fluoro akumuliatoriuose kaip fluorido elektrolito komponentas. Bario oksidas naudojamas didelės galios vario oksido baterijose kaip neigiamas elektrodas aktyvus masės didiklis švino-rūgštinių baterijų gamyboje.
Taikymas medicinoje Bario sulfatas, netirpus ir netoksiškas, naudojamas kaip radiokontrastinė medžiaga atliekant medicininius virškinimo trakto tyrimus.

BARIJAS, Ba (lot. Baryum, iš graikų kalbos barys - sunkusis * a. barium; n. Barium; f. barium; i. bario), - Mendelejevo periodinės elementų sistemos 11 grupės pagrindinio pogrupio cheminis elementas, atominis skaičius 56, atominė masė 137,33. Natūralus baris susideda iš septynių stabilių izotopų mišinio; Vyrauja 138 Va (71,66%). Barį 1774 metais BaO pavidalu atrado švedų chemikas K. Scheele. Metalinį barį pirmą kartą gavo anglų chemikas H. Davy 1808 m.

Bario gavimas

Bario metalas gaunamas termiškai redukuojant bario oksido miltelius vakuume 1100-1200°C temperatūroje. Baris naudojamas lydiniuose – su švinu (spausdinimo ir antifrikciniai lydiniai), aliuminiu ir (dujų absorberiai vakuuminėse sistemose). Jo dirbtiniai radioaktyvieji izotopai yra plačiai naudojami.

Bario panaudojimas

Baris ir jo junginiai dedami į medžiagas, skirtas apsaugoti nuo radioaktyviosios ir rentgeno spinduliuotės. Plačiai naudojami bario junginiai: oksidas, peroksidas ir hidroksidas (vandenilio peroksidui gaminti), nitridas (pirotechnikoje), sulfatas (kaip kontrastinė medžiaga radiologijoje, tyrimuose), chromatas ir manganatas (dažų gamyboje), titanatas (vienas). svarbiausių feroelektrikų), sulfidų (odos pramonėje) ir kt.

1808 m. Davy Humphrey gavo barį amalgamos pavidalu, elektrolizės būdu iš jo junginių.

Kvitas:

Gamtoje jis sudaro mineralus baritą BaSO 4 ir vyteritą BaCO 3 . Pagaminta aliuminotermijos būdu arba skaidant azidą:
3BaO+2Al=Al 2O 3 +3Ba
Ba(N3)2 =Ba+3N2

Fizinės savybės:

Sidabriškai baltas metalas, turintis aukštesnę lydymosi ir virimo temperatūrą bei didesnį tankį nei šarminių metalų. Labai minkštas. Lydymosi temperatūra = 727°C.

Cheminės savybės:

Baris yra stipriausias reduktorius. Ore jis greitai pasidengia oksido, peroksido ir bario nitrido plėvele, o kaitinamas ar tiesiog sutraiškytas užsidega. Energingai reaguoja su halogenais ir kaitinant su vandeniliu ir siera.
Baris intensyviai reaguoja su vandeniu ir rūgštimis. Jie, kaip ir šarminiai metalai, laikomi žibale.
Junginiuose jo oksidacijos laipsnis yra +2.

Svarbiausios jungtys:

Bario oksidas. Kieta medžiaga, kuri intensyviai reaguoja su vandeniu, sudarydama hidroksidą. Sugeria anglies dioksidą, virsdamas karbonatu. Kaitinamas iki 500°C, jis reaguoja su deguonimi ir susidaro peroksidas
Bario peroksidas BaO 2, balta medžiaga, blogai tirpus, oksidatorius. Naudojamas pirotechnikoje, vandenilio peroksidui gaminti, balikliui.
Bario hidroksidas Ba(OH) 2, Ba(OH) 2 oktahidratas *8H 2 O, bespalvis. kristalas, šarmas. Naudojamas sulfatų ir karbonatų jonams aptikti, augalinių ir gyvulinių riebalų valymui.
Bario druskos bespalviai kristalai medžiagų. Tirpios druskos yra labai nuodingos.
Chloridas baris gaunamas bario sulfatui reaguojant su akmens anglimi ir kalcio chloridu 800°C – 1100°C temperatūroje. Reagentas sulfato jonams. naudojamas odos pramonėje.
Nitratas baris, bario nitratas, žalias pirotechnikos kompozicijų komponentas. Kaitinamas, jis suyra ir susidaro bario oksidas.
Sulfatas baris praktiškai netirpsta vandenyje ir rūgštyse, todėl yra mažai toksiškas. naudojamas popieriui balinti, fluoroskopijai, baritinio betono užpildas (apsauga nuo radioaktyviosios spinduliuotės).

Taikymas:

Bario metalas naudojamas kaip daugelio lydinių komponentas ir deoksidacinė medžiaga vario ir švino gamyboje. Tirpios bario druskos yra nuodingos, MPC 0,5 mg/m 3 . Taip pat žiūrėkite:
S.I. Venetsky Apie retą ir išsibarsčiusį. Pasakojimai apie metalus.

periodinės lentelės 2-osios grupės cheminis elementas, atominis skaičius 56, santykinė atominė masė 137,33. Įsikūręs šeštajame periode tarp cezio ir lantano. Natūralų barį sudaro septyni stabilūs izotopai, kurių masės skaičiai yra 130 (0,101%), 132 (0,097%), 134 (2,42%), 135 (6,59%), 136 (7,81%), 137 (11,32%) ir 138 ( 71,66 proc.). Daugumos cheminių junginių bario oksidacijos būsena yra +2, bet gali būti ir nulinė. Gamtoje baris randamas tik dvivalentės būsenos.Atradimų istorija. 1602 m. Casciarolo (bolonijos batsiuvys ir alchemikas) aplinkiniuose kalnuose pakėlė akmenį, kuris buvo toks sunkus, kad Casciarolas įtarė, kad tai auksas. Bandydamas atskirti auksą nuo akmens, alchemikas kalcinavo jį anglimi. Nors aukso išskirti nebuvo įmanoma, eksperimentas davė akivaizdžiai džiuginančių rezultatų: atvėsęs kalcinavimo produktas tamsoje švytėjo rausvai. Žinia apie tokį neįprastą radinį sukėlė tikrą sensaciją alchemikų bendruomenėje ir neįprastą mineralą, kuris gavo daugybę pavadinimų - saulės akmuo ( Lapis solaris ), Bolonijos akmuo ( Lapis boloniensis ), Bolonijos fosforas (Phosphorum Boloniensis) tapo įvairių eksperimentų dalyviu. Tačiau laikas praėjo, o auksas net nemanė išsiskirti, todėl susidomėjimas naujuoju mineralu pamažu išnyko ir ilgą laiką jis buvo laikomas modifikuota gipso ar kalkių forma. Tik po pusantro šimtmečio, 1774 m., garsūs švedų chemikai Karlas Scheele ir Johanas Hahnas atidžiai ištyrė „Bolonijos akmenį“ ir nustatė, kad jame yra kažkokia „sunkioji žemė“. Vėliau, 1779 m., Guitonas de Morveau pavadino šią „kraštą“ Barot. barotas ) iš graikų kalbos žodžio " barue » sunkus, o vėliau pakeitė pavadinimą į baritas ( baritas ). Šiuo pavadinimu bario žemė pasirodė XVIII amžiaus pabaigos ir XIX amžiaus pradžios chemijos vadovėliuose. Taigi, pavyzdžiui, A.L. Lavoisier (1789) vadovėlyje baritas įtrauktas į druską sudarančių žemiškų paprastų kūnų sąrašą, o baritui suteikiamas kitas pavadinimas - „sunkioji žemė“ ( terre pesante , lat. terra ponderosa). Vis dar nežinomas metalas, esantis minerale, pradėtas vadinti bariu (lot Baris ). XIX amžiaus rusų literatūroje. Taip pat buvo naudojami pavadinimai baritas ir baris. Kitas žinomas bario mineralas buvo natūralus bario karbonatas, kurį 1782 m. atrado Witheringas ir vėliau jo garbei pavadino viteritu. Bario metalą pirmą kartą paruošė anglas Humphry Davy 1808 m., elektrolizuodamas šlapią bario hidroksidą gyvsidabrio katodu ir vėliau išgarindamas gyvsidabrį iš bario amalgamos. Pažymėtina, kad tais pačiais 1808 m., kiek anksčiau nei Davy, bario amalgamą gavo švedų chemikas Jensas Berzelius. Nepaisant pavadinimo, baris pasirodė esąs gana lengvas metalas, kurio tankis yra 3,78 g/cm 3, todėl 1816 m. anglų chemikas Clarkas pasiūlė atmesti pavadinimą „baris“, motyvuodamas tuo, kad jei bario žemė (bario oksidas) iš tikrųjų yra sunkesnis už kitus žemes (oksidus), tada metalas, priešingai, yra lengvesnis už kitus metalus. Clarkas norėjo pavadinti šį elementą plutoniu senovės romėnų dievo, Plutono požeminės karalystės valdovo garbei, tačiau šis pasiūlymas nesulaukė kitų mokslininkų palaikymo, o lengvasis metalas ir toliau buvo vadinamas „sunkiuoju“.Baris gamtoje. Žemės plutoje yra 0,065% bario, jis būna sulfato, karbonato, silikatų ir aliumosilikatų pavidalu. Pagrindiniai bario mineralai yra jau minėtas baritas (bario sulfatas), dar vadinamas sunkiuoju arba persišku špatu, ir viteritas (bario karbonatas). Pasaulio mineraliniai barito ištekliai 1999 m. buvo įvertinti 2 mlrd. tonų, nemaža jų dalis sutelkta Kinijoje (apie 1 mlrd. tonų) ir Kazachstane (0,5 mlrd. tonų). Didelės barito atsargos yra JAV, Indijoje, Turkijoje, Maroke ir Meksikoje. Rusijos barito ištekliai vertinami 10 milijonų tonų, jo gamyba vykdoma trijuose pagrindiniuose telkiniuose, esančiuose Chakasijos, Kemerovo ir Čeliabinsko srityse. Bendra metinė barito gamyba pasaulyje yra apie 7 mln. tonų, Rusija pagamina 5 tūkst. tonų ir importuoja 25 tūkst. tonų barito per metus.Kvitas. Pagrindinės žaliavos bariui ir jo junginiams gaminti yra baritas ir rečiau vyteritas. Redukuojant šiuos mineralus anglimi, koksu arba gamtinėmis dujomis, gaunamas atitinkamai bario sulfidas ir bario oksidas:BaSO 4 + 4C = BaS + 4CO

BaSO 4 + 2CH 4 = BaS + 2C + 4H 2 O

BaCO 3 + C = BaO + 2CO

Bario metalas gaunamas redukuojant aliuminio oksidu.

BaO + 2 Al = 3 Ba + Al 2 O 3

Pirmą kartą šis procesas

cc atliko rusų fizikinis chemikas N. N. Beketovas. Taip jis apibūdino savo eksperimentus: „Paėmiau bevandenį bario oksidą ir, įdėdamas į jį tam tikrą kiekį bario chlorido, kaip srautą, sudėjau šį mišinį kartu su molio (aliuminio) gabalėliais į anglies tiglį ir keletą pakaitinau. valandų. Atvėsinęs tiglį radau jame visai kitokio tipo ir fizinių savybių metalo lydinį nei molis. Šis lydinys yra stambios kristalinės struktūros, labai trapus, šviežias lūžis turi silpną gelsvą blizgesį; analizė parodė, kad 100 valandų jis susideda iš 33,3 bario ir 66,7 molio arba, kitaip, vienoje bario dalyje buvo dvi dalys molio...“ Šiais laikais redukavimo procesas su aliuminiu vykdomas vakuume nuo 1100 iki 1250° temperatūroje. C , o susidaręs baris išgaruoja ir kondensuojasi ant vėsesnių reaktoriaus dalių.

Be to, baris gali būti gaunamas elektrolizės būdu iš išlydyto bario ir kalcio chloridų mišinio.

Paprasta medžiaga. Baris yra sidabriškai baltas kalusis metalas, kuris dūžta stipriai trenkus. Lydymosi temperatūra 727°C, virimo temperatūra 1637°C, tankis 3,780 g/cm 3 . Esant normaliam slėgiui, jis egzistuoja dviem alotropinėmis modifikacijomis: iki 375° C stabilus a - Ba su kubinėmis kūno centro grotelėmis, stabiliomis aukštesnėje nei 375 ° C temperatūroje b-Ba . Esant padidintam slėgiui, susidaro šešiakampė modifikacija. Metalo baris yra labai chemiškai aktyvus, jis intensyviai oksiduojasi ore, sudarydamas plėvelę, kurioje yra BaO, BaO 2 ir Ba 3 N 2, šiek tiek įkaitus ar palietus, užsidega.2Ba + O2 = 2BaO; Ba + O 2 = BaO 2; 3Ba + N 2 = Ba 3 N 2,Todėl baris laikomas po žibalo arba parafino sluoksniu. Baris intensyviai reaguoja su vandeniu ir rūgščių tirpalais, sudarydamas bario hidroksidą arba atitinkamas druskas:Ba + 2H 2 O = Ba(OH) 2 + H 2

Ba + 2HCl = BaCl 2 + H 2

Su halogenais baris sudaro halogenidus, kaitinant vandeniliu ir azotu, atitinkamai hidridus ir nitridus.Ba + Cl 2 = BaCl 2; Ba + H 2 = BaH 2Bario metalas ištirpsta skystame amoniake ir susidaro tamsiai mėlynas tirpalas, iš kurio galima išskirti amoniaką Ba(NH 3) 6 auksinio blizgesio kristalai, lengvai suyra, išsiskiriant amoniakui. Šiame junginyje bario oksidacijos būsena yra nulinė.Taikymas pramonėje ir moksle. Bario metalo naudojimas yra labai ribotas dėl didelio cheminio reaktyvumo bario junginiai naudojami daug plačiau. Bario lydinys su aliuminio Alba lydiniu, kurio sudėtyje yra 56 proc. Ba geterių (vakuuminėje technologijoje likusių dujų absorbentų) pagrindas. Norint gauti patį geterį, baris iš lydinio išgarinamas kaitinant vakuuminėje prietaiso kolboje, dėl ko ant šaltų kolbos dalių susidaro „bario veidrodis“. Mažais kiekiais baris naudojamas metalurgijoje išlydytam variui ir švinui išvalyti nuo sieros, deguonies ir azoto priemaišų. Baris pridedamas prie spausdinimo, o bario ir nikelio lydinys naudojamas radijo vamzdžių ir uždegimo žvakių elektrodų dalims karbiuratorių varikliuose gaminti. Be to, yra ir nestandartinių bario naudojimo būdų. Vienas iš jų – dirbtinių kometų kūrimas: iš erdvėlaivio išsiskiriantys bario garai saulės spindulių lengvai jonizuojasi ir virsta ryškiu plazminiu debesiu. Pirmoji dirbtinė kometa buvo sukurta 1959 metais sovietų automatinės tarpplanetinės stoties Luna-1 skrydžio metu. Aštuntojo dešimtmečio pradžioje vokiečių ir amerikiečių fizikai, tyrinėdami Žemės elektromagnetinį lauką, virš Kolumbijos išleido 15 kilogramų mažyčių bario miltelių. Susidaręs plazmos debesis driekėsi išilgai magnetinio lauko linijų, todėl buvo galima išsiaiškinti jų padėtį. 1979 metais aurorai tirti buvo panaudotos bario dalelių čiurkšlės.Bario junginiai. Dvivalenčiai bario junginiai kelia didžiausią praktinį susidomėjimą.

Bario oksidas(

BaO ): tarpinis produktas gaminant ugniai atsparų barį (lydymosi temperatūra apie 2020°). C ) balti milteliai, reaguoja su vandeniu, sudarydamas bario hidroksidą, sugeria anglies dioksidą iš oro, virsdamas karbonatu:BaO + H2O = Ba(OH)2; BaO + CO 2 = BaCO 3Kaitinamas ore 500600° temperatūroje C , bario oksidas reaguoja su deguonimi, sudarydamas peroksidą, kuris toliau kaitinant iki 700° C grįžta į oksidą, atskirdamas deguonį:2BaO + O 2 = 2BaO 2; 2BaO2 = 2BaO + O2Taip deguonis buvo gaunamas iki XIX amžiaus pabaigos, kol buvo sukurtas deguonies išlaisvinimo būdas distiliuojant skystą orą.

Laboratorijoje bario oksidą galima paruošti kalcinuojant bario nitratą:

2Ba(NO3)2 = 2BaO + 4NO2 + O2Dabar bario oksidas naudojamas kaip vandenį šalinanti medžiaga, bario peroksido gamybai ir keraminiams magnetams iš bario ferato (tam bario ir geležies oksido miltelių mišinys sukepinamas po presu stipriame magnetiniame lauke), tačiau pagrindinis bario oksido panaudojimas yra termojoninių katodų gamyba. 1903 m. jaunas vokiečių mokslininkas Wehnelt išbandė kietųjų kūnų elektronų emisijos dėsnį, kurį netrukus atrado anglų fizikas Richardsonas. Pirmasis iš eksperimentų su platinos viela visiškai patvirtino dėsnį, tačiau kontrolinis eksperimentas nepavyko: elektronų srautas smarkiai viršijo tikėtiną. Kadangi metalo savybės negalėjo pasikeisti, Wehnelt manė, kad platinos paviršiuje yra kokių nors priemaišų. Išbandęs galimus paviršiaus teršalus, jis įsitikino, kad papildomus elektronus išspinduliuoja bario oksidas, kuris buvo eksperimente naudoto vakuuminio siurblio tepalo dalis. Tačiau mokslo pasaulis ne iš karto pripažino šį atradimą, nes jo stebėjimo nepavyko atkurti. Tik praėjus beveik ketvirčiui amžiaus, anglas Kohleris parodė, kad norint turėti didelę termoizaciją, bario oksidas turi būti kaitinamas esant labai žemam deguonies slėgiui. Šį reiškinį galima paaiškinti tik 1935 metais. Vokiečių mokslininkas Pohlas pasiūlė, kad elektronus išspinduliuoja nedidelė okside esančio bario priemaiša: esant žemam slėgiui, dalis deguonies iš oksido išgaruoja, o likęs baris lengvai jonizuojasi ir susidaro. laisvieji elektronai, kurie kaitinant palieka kristalą:2BaO = 2Ba + O2; Ba = Ba 2+ + 2 e Šios hipotezės teisingumą galutinai nustatė šeštojo dešimtmečio pabaigoje sovietų chemikai A. Bundelis ir P. Kovtunas, išmatavę bario priemaišų koncentraciją okside ir palyginę ją su termojoninių elektronų emisijos srautu. Dabar bario oksidas yra aktyvi daugumos termioninių katodų dalis. Pavyzdžiui, elektronų pluoštą, kuris formuoja vaizdą televizoriaus ekrane ar kompiuterio monitoriuje, skleidžia bario oksidas.

Bario hidroksidas, oktahidratas(

Ba(OH)2 8 H2O ). Balti milteliai, gerai tirpūs karštame vandenyje (daugiau nei 50 % 80° temperatūroje C ), blogiau esant šalčiui (3,7 % esant 20° C ). Oktahidrato lydymosi temperatūra 78° C , įkaitinus iki 130° C jis tampa bevandenis Ba(OH ) 2 . Bario hidroksidas gaunamas ištirpinant oksidą karštame vandenyje arba kaitinant bario sulfidą perkaitintų garų sraute. Bario hidroksidas lengvai reaguoja su anglies dioksidu, todėl jo vandeninis tirpalas, vadinamas „barito vandeniu“, naudojamas analitinėje chemijoje kaip reagentas. CO 2. Be to, „barito vanduo“ yra sulfato ir karbonato jonų reagentas. Bario hidroksidas naudojamas sulfato jonams pašalinti iš augalinių ir gyvulinių aliejų bei pramoninių tirpalų, gauti rubidžio ir cezio hidroksidus, kaip tepalų sudedamoji dalis.

Bario karbonatas(

BaCO 3). Gamtoje mineralas yra nuvytęs. Balti milteliai, netirpūs vandenyje, tirpūs stipriose rūgštyse (išskyrus sieros rūgštį). Kaitinamas iki 1000°C, suyra ir išsiskiria CO 2: BaCO 3 = BaO + CO 2

Bario karbonatas dedamas į stiklą, kad padidintų jo lūžio rodiklį, taip pat į emalius ir glazūras.

Bario sulfatas(

BaSO 4). Gamtoje baritas (sunkusis arba persinis špatas) yra pagrindinis bario baltųjų miltelių mineralas (lydymosi temperatūra apie 1680°). C ), praktiškai netirpsta vandenyje (2,2 mg/l esant 18° C ), lėtai tirpsta koncentruotoje sieros rūgštyje.

Dažų gamyba jau seniai siejama su bario sulfatu. Tiesa, iš pradžių jo panaudojimas buvo nusikalstamo pobūdžio: susmulkintas baritas buvo maišomas su švino baltumu, o tai gerokai sumažino galutinio produkto savikainą, o kartu pablogino dažų kokybę. Tačiau tokie modifikuoti baltieji buvo parduodami ta pačia kaina, kaip ir įprasti baltieji, todėl dažų augalų savininkai atnešė nemažą pelną. Gamybos ir vidaus prekybos departamentas dar 1859 m. gavo informaciją apie Jaroslavlio gamyklų savininkų apgaulingas machinacijas, kurios į švino baltą pridėjo sunkaus špato, kuris „apgauna vartotojus dėl tikrosios gaminio kokybės, taip pat buvo gautas prašymas uždrausti sakė, kad gamintojai švino baltojo gamyboje naudoja špatą. Tačiau šie skundai nepasiteisino. Pakanka pasakyti, kad 1882 m. Jaroslavlyje buvo įkurta sparnų gamykla, kuri 1885 m. pagamino 50 tūkstančių svarų susmulkinto sunkaus špato. Dešimtojo dešimtmečio pradžioje D.I. Mendelejevas rašė: „...Baritas yra maišomas į baltos spalvos mišinį daugelyje gamyklų, nes iš užsienio atvežtoje baltoje yra šis mišinys, kad sumažintų kainą.

Bario sulfatas yra litopono dalis – netoksiški balti dažai, pasižymintys dideliu slepiamumu ir labai paklausūs rinkoje. Litoponui gaminti sumaišomi vandeniniai bario sulfido ir cinko sulfato tirpalai, kurių metu vyksta mainų reakcija ir nusėda smulkiai kristalinio bario sulfato ir cinko sulfido litopono mišinys, o tirpale lieka grynas vanduo.

BaS + ZnSO 4 = BaSO 4 Ї + ZnS Ї

Gaminant brangių rūšių popierių, bario sulfatas atlieka užpildo ir svorio agento vaidmenį, todėl popierius tampa baltesnis ir tankesnis, jis taip pat naudojamas kaip gumos ir keramikos užpildas.

Daugiau nei 95% pasaulyje išgaunamo barito sunaudojama ruošiant darbinius sprendimus giliųjų gręžinių gręžimui.

Bario sulfatas stipriai sugeria rentgeno ir gama spindulius. Ši savybė plačiai naudojama medicinoje diagnozuojant virškinamojo trakto ligas. Tam pacientui duodama bario sulfato suspensijos vandenyje arba jos mišinio su manų kruopomis „bario koše“, kurią reikia nuryti, o po to nušviečiamas rentgenu. Tos virškinamojo trakto dalys, pro kurias praeina „bario košė“, paveikslėlyje atrodo kaip tamsios dėmės. Taip gydytojas gali susidaryti vaizdą apie skrandžio ir žarnyno formą bei nustatyti ligos vietą. Bario sulfatas taip pat naudojamas barito betonui gaminti, naudojamas statant atomines elektrines ir atomines elektrines, apsaugančias nuo prasiskverbiančios spinduliuotės.

Bario sulfidas(

BaS ). Tarpinis produktas gaminant barį ir jo junginius. Prekybinis produktas yra pilki purūs milteliai, blogai tirpūs vandenyje. Bario sulfidas naudojamas litoponui gaminti, odos pramonėje kailių plaukams šalinti ir grynam vandenilio sulfidui gaminti. BaS daugelio fosforinių medžiagų, kurios švyti sugėrusios šviesos energiją, komponentas. Būtent tai Casciarolo gavo kalcinuodamas baritą su anglimi. Pats bario sulfidas nešviečia: reikia pridėti aktyvinančių medžiagų – bismuto, švino ir kitų metalų druskų.

Bario titanatas(

BaTiO 3). Vienas iš pramoniniu požiūriu svarbiausių bario baltumo ugniai atsparių junginių (lydymosi temperatūra 1616° C ) kristalinė medžiaga, netirpi vandenyje. Bario titanatas gaunamas sulydant titano dioksidą su bario karbonatu maždaug 1300° temperatūroje C: BaCO 3 + TiO 2 = BaTiO 3 + CO 2

Bario titanatas yra vienas geriausių feroelektrikų ( cm. Taip pat FERROELEKTIKA), labai vertingos elektros medžiagos. 1944 metais sovietų fizikas B. M. Vul atrado nepaprastus bario titanato feroelektrinius gebėjimus (labai didelę dielektrinę konstantą), išlaikančius juos plačiame temperatūrų diapazone – nuo ​​beveik absoliutaus nulio iki +125°.

C . Ši aplinkybė, taip pat didelis bario titanato mechaninis stiprumas ir atsparumas drėgmei, prisidėjo prie to, kad jis tapo vienu iš svarbiausių feroelektrikų, naudojamų, pavyzdžiui, gaminant elektrinius kondensatorius. Bario titanatas, kaip ir visi feroelektriniai gaminiai, turi ir pjezoelektrinių savybių: veikiant slėgiui jis keičia savo elektrines charakteristikas. Veikiant kintamam elektriniam laukui, jo kristaluose atsiranda virpesių, todėl jie naudojami pjezoelementuose, radijo grandinėse ir automatinėse sistemose. Bario titanatas buvo naudojamas bandant aptikti gravitacines bangas.Kiti bario junginiai. Nitratas ir chloratas (Ba (ClO 3) 2) baris yra neatskiriama fejerverkų dalis, pridėjus šių junginių liepsna įgauna ryškiai žalią spalvą. Bario peroksidas yra aliuminotermijos uždegimo mišinių komponentas. Tetracianoplatinatas ( II) baris (Ba[Pt(CN ) 4 ]) švyti veikiant rentgeno ir gama spinduliams. Vokiečių fizikas 1895 m Vilhelmas Rentgenas, stebėdamas šios medžiagos švytėjimą, jis pasiūlė naujos spinduliuotės, vėliau pavadintos rentgeno, egzistavimą. Dabar tetracianoplatinatas ( II ) baris dengia šviečiančius prietaisų ekranus. Bario tiosulfatas ( BaS2O 3) bespalviam lakui suteikia perlamutrinį atspalvį, o sumaišius su klijais galima pasiekti visišką perlamutro imitaciją.Bario junginių toksikologija. Visos tirpios bario druskos yra nuodingos. Fluoroskopijoje naudojamas bario sulfatas yra praktiškai netoksiškas. Mirtina bario chlorido dozė – 0,80,9 g, bario karbonato – 24 g. Nurijus nuodingų bario junginių, atsiranda deginimo pojūtis burnoje, skrandžio skausmas, seilėtekis, pykinimas, vėmimas, galvos svaigimas, raumenų silpnumas, dusulys. atsiranda kvėpavimas, sulėtėja širdies ritmas ir sumažėja kraujospūdis. Pagrindinis apsinuodijimo bariu gydymo būdas – skrandžio plovimas ir vidurius laisvinančių vaistų vartojimas.

Pagrindiniai į žmogaus organizmą patenkančio bario šaltiniai yra maistas (ypač jūros gėrybės) ir geriamasis vanduo. Remiantis Pasaulio sveikatos organizacijos rekomendacija, bario kiekis geriamajame vandenyje neturi viršyti 0,7 mg/l, Rusijoje galioja daug griežtesni 0,1 mg/l standartai.

Jurijus Krutjakovas

LITERATŪRA Figurovskis N.A. Elementų atradimo istorija ir jų pavadinimų kilmė. M., Nauka, 1970 m
Venetsky S.I. Apie retus ir išsibarsčiusius. Pasakos apie metalus. M., neMetalurgija, 1980 m
Populiari cheminių elementų biblioteka. Pagal. red.neI.V.Petryanova-Sokolova M., Mokslas, 1983 m.
Spalvotųjų, retųjų ir tauriųjų metalų pasaulinės ir vidaus rinkos būklės ir perspektyvų informacija ir analitinė apžvalga. 18 laida. Baritas. M., 2002 m

IIA grupėje yra tik metalai – Be (berilis), Mg (magnis), Ca (kalcis), Sr (stroncis), Ba (baris) ir Ra (radis). Pirmojo šios grupės atstovo – berilio – cheminės savybės labiausiai skiriasi nuo kitų šios grupės elementų cheminių savybių. Jo cheminės savybės daugeliu atžvilgių yra net panašesnės į aliuminį nei kitų IIA grupės metalų (vadinamasis „įstrižainės panašumas“). Magnis savo cheminėmis savybėmis taip pat ryškiai skiriasi nuo Ca, Sr, Ba ir Ra, bet vis tiek turi daug panašesnių cheminių savybių nei su beriliu. Dėl didelio kalcio, stroncio, bario ir radžio cheminių savybių panašumo jie yra sujungti į vieną šeimą, vadinamą šarminių žemių metalai.

Visi IIA grupės elementai priklauso s-elementai, t.y. yra visi jų valentiniai elektronai s- žemesnio lygio Taigi visų šios grupės cheminių elementų išorinio elektroninio sluoksnio elektroninė konfigūracija turi formą ns 2 , Kur n– laikotarpio, kuriame yra elementas, numeris.

Dėl IIA grupės metalų elektroninės sandaros ypatumų šie elementai, be nulio, gali turėti tik vieną vienintelę oksidacijos būseną, lygią +2. Paprastos medžiagos, kurias sudaro IIA grupės elementai, dalyvaudamos bet kokiose cheminėse reakcijose, gali tik oksiduotis, t.y. paaukoti elektronus:

Aš 0 – 2e — → Aš +2

Kalcis, stroncis, baris ir radis pasižymi itin dideliu cheminiu reaktyvumu. Jų suformuotos paprastos medžiagos yra labai stiprios reduktorius. Magnis taip pat yra stiprus reduktorius. Metalų redukcinis aktyvumas paklūsta bendriesiems periodinio D.I. įstatymo dėsniams. Mendelejevas ir didėja pogrupiu žemyn.

Sąveika su paprastomis medžiagomis

su deguonimi

Be kaitinimo berilis ir magnis nereaguoja nei su atmosferos deguonimi, nei su grynu deguonimi dėl to, kad jie yra padengti plonomis apsauginėmis plėvelėmis, kurias sudaro atitinkamai BeO ir MgO oksidai. Jų saugojimui nereikia jokių specialių apsaugos nuo oro ir drėgmės būdų, kitaip nei šarminių žemių metalų, kurie laikomi po jiems inertiško skysčio, dažniausiai žibalo, sluoksniu.

Be, Mg, Ca, Sr, deginant deguonyje, susidaro oksidai, kurių sudėtis yra MeO, o Ba - bario oksido (BaO) ir bario peroksido (BaO 2) mišinys:

2Mg + O2 = 2MgO

2Ca + O2 = 2CaO

2Ba + O 2 = 2BaO

Ba + O 2 = BaO 2

Pažymėtina, kad šarminiams žemės metalams ir magniui degant ore, taip pat įvyksta šalutinė šių metalų reakcija su oro azotu, dėl kurios, be metalų junginių su deguonimi, atsiranda nitridai, kurių bendra formulė Me 3 N. Taip pat susidaro 2.

su halogenais

Berilis su halogenais reaguoja tik aukštoje temperatūroje, o kiti IIA grupės metalai - jau kambario temperatūroje:

Mg + I 2 = MgI 2 – Magnio jodidas

Ca + Br 2 = CaBr 2 – kalcio bromidas

Ba + Cl 2 = BaCl 2 – bario chloridas

su IV–VI grupių nemetalais

Visi IIA grupės metalai kaitinant reaguoja su visais IV-VI grupių nemetalais, tačiau priklausomai nuo metalo padėties grupėje bei nemetalų aktyvumo, reikalingas įvairus kaitinimo laipsnis. Kadangi berilis yra chemiškai inertiškiausias iš visų IIA grupės metalų, vykstant jo reakcijai su nemetalais, reikia daug naudoti. O aukštesnė temperatūra.

Reikėtų pažymėti, kad metalams reaguojant su anglimi gali susidaryti skirtingos prigimties karbidai. Yra karbidų, kurie priklauso metanidams ir paprastai laikomi metano dariniais, kuriuose visi vandenilio atomai pakeisti metalu. Juose, kaip ir metane, yra -4 oksidacijos būsenos anglies, o kai jos hidrolizuojamos arba sąveikauja su neoksiduojančiomis rūgštimis, vienas iš produktų yra metanas. Taip pat yra ir kito tipo karbidai – acetilenidai, kuriuose yra C 2 2- jonų, kurie iš tikrųjų yra acetileno molekulės fragmentas. Karbidai, tokie kaip acetilenidai, hidrolizės arba sąveikos su neoksiduojančiomis rūgštimis metu sudaro acetileną kaip vieną iš reakcijos produktų. Karbido tipas – metanidas arba acetilenidas – gaunamas tam tikram metalui reaguojant su anglimi, priklauso nuo metalo katijono dydžio. Mažo spindulio metalo jonai dažniausiai sudaro metanidus, o didesni jonai – acetilenidus. Antrosios grupės metalų atveju metanidas gaunamas beriliui sąveikaujant su anglimi:

Likę II A grupės metalai su anglimi sudaro acetilenidus:

Su siliciu IIA grupės metalai sudaro silicidus - Me 2 Si tipo junginius, su azotu - nitridus (Me 3 N 2), su fosforu - fosfidus (Me 3 P 2):

su vandeniliu

Visi šarminių žemių metalai kaitinant reaguoja su vandeniliu. Kad magnis reaguotų su vandeniliu, vien kaitinimo, kaip ir šarminių žemių metalų atveju, be aukštos temperatūros, reikia ir padidinto vandenilio slėgio. Berilis jokiomis sąlygomis nereaguoja su vandeniliu.

Sąveika su sudėtingomis medžiagomis

su vandeniu

Visi šarminių žemių metalai aktyviai reaguoja su vandeniu, sudarydami šarmus (tirpius metalų hidroksidus) ir vandenilį. Magnis su vandeniu reaguoja tik verdamas dėl to, kad kaitinant vandenyje ištirpsta apsauginė oksido plėvelė MgO. Berilio atveju apsauginė oksido plėvelė yra labai atspari: vanduo su ja nereaguoja nei verdant, nei net esant raudonai karštai temperatūrai:

su neoksiduojančiomis rūgštimis

Visi II grupės pagrindinio pogrupio metalai reaguoja su neoksiduojančiomis rūgštimis, nes jie yra aktyvumo eilutėje į kairę nuo vandenilio. Tokiu atveju susidaro atitinkamos rūgšties ir vandenilio druska. Reakcijų pavyzdžiai:

Be + H 2 SO 4 (praskiestas) = ​​BeSO 4 + H 2

Mg + 2HBr = MgBr 2 + H2

Ca + 2CH 3 COOH = (CH 3 COO) 2 Ca + H 2

su oksiduojančiomis rūgštimis

− praskiesta azoto rūgštis

Visi IIA grupės metalai reaguoja su praskiesta azoto rūgštimi. Šiuo atveju redukcijos produktai vietoj vandenilio (kaip neoksiduojančių rūgščių atveju) yra azoto oksidai, daugiausia azoto oksidas (I) (N 2 O), o labai praskiestos azoto rūgšties atveju – amonis. nitratas (NH 4 NO 3):

4Ca + 10HNO3 ( razb .) = 4Ca(NO 3) 2 + N 2 O + 5H 2 O

4Mg + 10HNO3 (labai neryškus)= 4Mg(NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O

− koncentruota azoto rūgštis

Koncentruota azoto rūgštis įprastoje (arba žemoje) temperatūroje pasyvina berilį, t.y. su juo nereaguoja. Verdant reakcija yra įmanoma ir vyksta daugiausia pagal lygtį:

Magnis ir šarminių žemių metalai reaguoja su koncentruota azoto rūgštimi, sudarydami daugybę skirtingų azoto redukcijos produktų.

− koncentruota sieros rūgštis

Berilis pasyvinamas koncentruota sieros rūgštimi, t.y. normaliomis sąlygomis su juo nereaguoja, tačiau reakcija vyksta verdant ir susidaro berilio sulfatas, sieros dioksidas ir vanduo:

Be + 2H 2 SO 4 → BeSO 4 + SO 2 + 2H 2 O

Barį pasyvuoja ir koncentruota sieros rūgštis, nes susidaro netirpus bario sulfatas, tačiau kaitinant bario sulfatas ištirpsta koncentruotoje sieros rūgštyje, nes jis virsta bario vandenilio sulfatu.

Likę pagrindinės IIA grupės metalai reaguoja su koncentruota sieros rūgštimi bet kokiomis sąlygomis, taip pat ir šaltyje. Priklausomai nuo metalo aktyvumo, reakcijos temperatūros ir rūgšties koncentracijos, sieros kiekis gali redukuotis iki SO 2, H 2 S ir S:

Mg + H2SO4 ( konc. .) = MgSO 4 + SO 2 + H 2 O

3Mg + 4H2SO4 ( konc. .) = 3MgSO 4 + S↓ + 4H 2 O

4Ca + 5H2SO4 ( konc. .) = 4CaSO4 +H2S + 4H2O

su šarmais

Magnis ir šarminiai žemės metalai nesąveikauja su šarmais, o berilis susiliejimo metu lengvai reaguoja tiek su šarmų tirpalais, tiek su bevandeniais šarmais. Be to, kai reakcija vyksta vandeniniame tirpale, reakcijoje dalyvauja ir vanduo, o produktai yra šarminių arba šarminių žemės metalų tetrahidroksoberilatai ir vandenilio dujos:

Be + 2KOH + 2H 2 O = H2 + K 2 - Kalio tetrahidroksoberiliatas

Vykdant reakciją su kietu šarmu sintezės metu, susidaro šarminių arba šarminių žemių metalų ir vandenilio berilatai

Be + 2KOH = H 2 + K 2 BeO 2 - kalio berilatas

su oksidais

Šarminių žemių metalai, taip pat magnis, kaitinant gali redukuoti mažiau aktyvius metalus ir kai kuriuos nemetalus iš jų oksidų, pavyzdžiui:

Metalų redukavimo iš jų oksidų magniu metodas vadinamas magniu.