Властивості барію

Барій. (Barium; від греч.тяжелий), Ва – хім. елемент VII групи періодичної системи елементів; ат. н. 56, ат. м. 137,34. Сріблясто-білий метал. У з’єднаннях виявляє ступінь окислення +2. Природний Б. складається з семи стабільних ізотопів, серед яких брало переважає ізотоп 138Ва (71,66%). Б. у вигляді окису відкрив в 1774 швед, хімік К. Шеєле.
Металевий Б. отримав в 1808 англ. хімік Г. Деві. Зміст Б. в земній корі – 5 X 10% У вільному стані в природі не зустрічається. З мінералів пром. значення мають барит і менш поширений вітерит. Найважливіші неорганічні сполуки: окис BaO, перекис BaO2, гідроокис Ва (ОН) 2, карбонат ВаС03, сульфат BaS04 і хлорид ВаС12. Кристалічна решітка Барію кубічна об’емноцентрірованная з періодом а = 5,019 А; щільність 3,76 г / см3; tпл 710 ° С; tкип 1637 -1640 ° С; температурний коеф лінійного розширення (т-ра 0 – 100 ° С) 1,9 • 10 град; питома теплоємність 0,068 кал / г • град; питомий електричний опір 6 • 10-5 ом • см, твердість по Брінеллю 4,2, за шкалою Мооса 2. По хім. св-вам сходити з кальцієм, стронцієм і радієм. На повітрі швидко окислюється. При нагріванні на повітрі легко запалюється і згорає. Енергійно розкладає воду. З воднем утворює гідрид ВаН2. При нагріванні з’єднується безпосередньо з азотом, сіркою і галогенами. Осн. сировиною для здобуття Б. і його з’єднань слугує барит, к-рий відновлюють вугіллям в полум’яних печах.
Утворений розчинний сульфід Б. переробляють на ін. Солі металу. Металевий Б. отримують термічним відновленням його окису порошком алюмінію при т-рі 1100- 1200 ° С Процес ведуть в електровакуумних апаратах періодичної дії, де послідовно проходять відновлення, отгонка, конденсація і виливок металу в злиток.
Технічний продукт містить 96-98% металу. Подвійною перегонкою у вакуумі при т-рі 900 ° С вміст домішок знижують до 1 X 10-4%. Сплави Б. отримують електролізом розплаву суміші хлоридів. Практичне застосування металевого Б. невелика. Б. і його сплави з магнієм і алюмінієм використовують для поглинання залишкових газів в техніці високого вакууму (див. Геттера). Б. вводять в деякі антифрикційні матеріали. Сплави свинець – барій витісняють поліграфічні сплави свинець – сурма. Сплави Б. з нікелем застосовують для виготовлення електродів запальних свічок двигунів і в радіолампах. Сульфат BaS04 застосовують як білий пігмент, а також у произове лінолеуму та паперу. Титанат BaTi03 – один з найважливіших сегнетоелектрі-чеських матеріалів. Окис ВаО використовують при виготовленні скла, емалей і термокаталізаторов. Перекис Ва02 служить для отримання перекису водню, для відбілювання тканин, її використовують також як каталізатор крекінг-процесу, як один з компонентів запальних сумішей в алюмотермії і піротехніці.
Фторид BaF2 застосовується при виготовленні емалей і оптичних стекол. Цирконат BaZr03 – високоякісний вогнетривкий матеріал. Рентгенівське і радіоактивне випромінювання збуджує жовто-зелену флуоресценцію комплексної солі Ва [Pt (CN) 4], на чому засновано застосування спец. екранів, покритих цією сіллю. З’єднання Б. ховаю поглинають рентгенівські промені і гамма-випромінювання, внаслідок чого їх вводять до складу захисних матеріалів в рентгенівських установках і ядерних реакторах. Пофарбовані солі Б. є пігментами: хромат ВаСг04 – жовтий, манганат ВаМп04 – зелений. Розчинні солі В. отруйні.
Характеристика елемента. Властивості барію найбільш близькі до властивостей лужних металів. Структура атома барію така, що перший потенціал іонізації (5,21 еВ) розташований між значеннями для літію і натрію. Однак іон Ва + поки не виявлений, так як при реакціях віддаляються від атома відразу ж два електрони з 6s² – орбіталі. Сумарний потенціал іонізації (I1 + I2) невеликий і становить 9,95 еВ. Утворений Ва²⁺-іон (Rіон = 1.29 А) поляризує аніони слабо, тому у з’єднаннях барію зв’язку іонного типу, а його комплексні іони нестійкі.
Властивості простої речовини і з’єднанні. Барій трохи твердіше свинцю і м’якше цинку. У вільному вигляді має сріблясто-білий блиск, але на повітрі блиск втрачається, з’являється спочатку коричнево-жовта, а потім сіра плівка -суміш оксиду, пероксиду і нітриду: ВаО, ВаO2 і Ва3N2. Освіта всіх трьох речовин йде з виділенням значної кількості теплоти. Найбільш стійкий пероксид барію ВАО2, що утворюється з оксиду при нагріванні до 500 ° С, але близько 800 ° С ВаO2 розкладається на оксид і кисень, що раніше застосовувалося для отримання кисню з повітря. Пероксид стронцію SrО2 виходить значно важче і менш стійкий, ніж ВАО2. Дією кисню підлогу тиском і при підвищеній температурі на пероксиди можуть бути отримані супероксиди типу ВАО4. Взаємодія металів НЛ-підгрупи з воднем йде при нагріванні, при цьому виникають тверді гідриди іонного типу: CaН2, SrH2, ВаН2. Барію хімічно активніше кальцію та стронцію і реагує з неметалами більш енергійно. Вже при звичайній температурі він реагує з оксидом вуглецю (IV):
5ВА + 2CO2 = BaC2 + 4BaO
При високій температурі Ва відновлює оксид вуглецю (II):
Ва + СО = ВаО + С
Ba + 2C = BaC2
Оксид барію ВаО з водою дає луг (баритова вода):
ВаО + Н2О = Ва (ОН) 2
а пероксид барію ВАО2 служить для одержання пероксиду водню але оборотної реакції:
BaO2 + 2H2O ⇄ Ва (ОН) 2 + Н2O
Рівновага легко зміщується вправо навіть під дією таких кислот, як вугільна:
Ва (OH) 2 + CO2 = ВаСО3 ↓ + H2O
Отримання і використання. Барій досить поширений елемент. Входить до складу багатьох важкорозчинних мінералів.
Головні його природні сполуки: Інтер ВаСОз і важкий шпат. Отримання барного здійснюється електролізом розплавленого хлориду. При цьому враховується, що, ВаСl2 отруйний. Метал нестійкий на повітрі, тому його зберігають під шаром гасу. З сполук барію найціннішим є титанат барію – один з найважливіших сегнетоелектриків. Для медицини цікавий сульфат барію. Завдяки здатності сильно поглинати рентгенівські
промені ця сіль («Барієва каша») поживе в рентгеноскопії шлунково-кишкового тракту. BaSO4 нерастворим ні у воді, ні в слабкій соляній кислоті (міститься в шлунковому соку) і завдяки своїй низькій розчинності знайшов застосування в рентгенології. Стійкість його до дії кислот, підстав і його білий колір зумовлюють застосування для виготовлення кислотостійких замазок і емалей. Карбонати, сульфати, фториди і середні фосфати барію труднорастворимая у воді, що використовується в аналітичній хімії.

Посилання на основну публікацію