Барий атомының құрамы. Барий

Барий – екінші топтың негізгі топшасының элементі, Д.И. Барий). Қарапайым зат – күмістей ақ түсті жұмсақ, иілгіш сілтілі жер металы. Жоғары химиялық белсенділікке ие.

Барийді BaO оксиді ретінде 1774 жылы Карл Шееле ашқан. 1808 жылы ағылшын химигі Хамфри Дэви ылғалды барий гидроксидін сынап катодымен электролиздеу арқылы барий амальгамасын алды; Сынап қыздырғанда буланғаннан кейін барий металын бөлді.

1774 жылы швед химигі Карл Вильгельм Шееле мен оның досы Йохан Готлиб Хан ең ауыр минералдардың бірі - ауыр шпаты BaSO 4-ті зерттеді. Олар бұрын белгісіз «ауыр жерді» оқшаулай алды, ол кейіннен барит деп аталды (грек тілінен βαρυς - ауыр). Ал 34 жылдан кейін Хамфри Дэви ылғалды барит жерін электролизге ұшыратып, одан жаңа элемент - барий алды. Дәл сол 1808 жылы Дэвиден біршама ертерек Джене Якоб Берцелиус және оның әріптестері кальций, стронций және барий амальгамаларын алғанын атап өткен жөн. Барий элементі осылай пайда болды.

Ежелгі алхимиктер BaSO 4-ті ағаш немесе көмірмен күйдіріп, фосфорлы «болондық асыл тастарды» алды. Бірақ химиялық тұрғыдан бұл асыл тастар BaO емес, барий сульфиді BaS.

Есімнің шығу тарихы

Ол өз атауын гректің барыс - «ауыр» сөзінен алды, өйткені оның оксиді (BaO) мұндай заттар үшін әдеттен тыс жоғары тығыздыққа ие болды.

Жер қыртысында 0,05% барий бар. Бұл өте көп - айталық, қорғасын, қалайы, мыс немесе сынаптан айтарлықтай көп. Ол таза күйінде жер бетінде кездеспейді: барий белсенді, ол сілтілі жер металдарының кіші тобына жатады және, әрине, минералдарда өте тығыз байланысқан.

Барийдің негізгі минералдары 1782 жылы осы минералды ашқан ағылшын Уильям Уитерингтің (1741...1799) есімімен аталған ауыр шпат BaSO 4 (көбінесе барит деп аталады) және инерит BaCO3 болып табылады. Барий тұздарының шағын концентрациясы. көптеген минералды сулар мен теңіз суларында кездеседі. Бұл жағдайда төмен мазмұн минус емес, плюс болып табылады, өйткені сульфаттан басқа барлық барий тұздары улы.

Минералды бірлестіктердің негізінде барит кендері мономинералды және күрделі болып бөлінеді. Күрделі комплекстер барит-сульфидті (құрамында қорғасын, мырыш, кейде мыс және темір колчеданының сульфидтері бар, сирек Sn, Ni, Au, Ag), барит-кальцит (құрамында 75%-ке дейін кальцит), темір-барит (құрамында магнетит, гематит, ал жоғарғы аймақтарда гетит және гидрогоэтит) және барит-фторит (барит пен флюориттен басқа оларда әдетте кварц пен кальцит болады, ал мырыш, қорғасын, мыс және сынап сульфидтері кейде ұсақ қоспалар түрінде болады. ).

Тәжірибелік тұрғыдан алғанда гидротермальды тамырлы мономинералды, барит-сульфидті және барит-флюорит кен орындары үлкен қызығушылық тудырады. Кейбір метасоматикалық қабат шөгінділері мен элювиалды плассерлердің де өндірістік маңызы бар. Су бассейндерінің типтік химиялық шөгінділері болып табылатын шөгінді кен орындары сирек кездеседі және маңызды рөл атқармайды.

Әдетте, барит кендерінің құрамында басқа да пайдалы компоненттер (фторит, галена, сфалерит, мыс, өнеркәсіптік концентрациядағы алтын) бар, сондықтан олар біріктіріліп қолданылады.

Табиғи барий жеті тұрақты изотоптардың қоспасынан тұрады: 130 Ba, 132 Ba, 134 Ba, 135 Ba, 136 Ba, 137 Ba, 138 Ba. Соңғысы ең көп таралған (71,66%). Барийдің радиоактивті изотоптары да белгілі, олардың ең маңыздысы 140 Ба. Уран, торий және плутонийдің ыдырауынан түзіледі.

Металды әртүрлі тәсілдермен, атап айтқанда барий хлориді мен кальций хлоридінің балқытылған қоспасын электролиздеу арқылы алуға болады. Алюминотермиялық әдіс арқылы барийді оның оксидінен тотықсыздандыру арқылы алуға болады. Ол үшін висритті көмірмен күйдіреді және барий оксидін алады:

BaCO 3 + C → BaO + 2CO.

Содан кейін алюминий ұнтағымен BaO қоспасы вакуумда 1250°С дейін қыздырылады. Реакция жүретін құбырдың суық бөліктерінде қалпына келтірілген барий буы конденсацияланады:

3BaO + 2Al → Al 2 O 3 + 3Ba.

Бір қызығы, алюминотермияға арналған тұтану қоспаларының құрамына көбінесе барий асқын тотығы BaO 2 кіреді.

Барий оксидін қарапайым офиритті күйдіру арқылы алу қиын: инерит 1800°С жоғары температурада ғана ыдырайды. Ba(NO 3) 2 барий нитратын күйдіру арқылы BaO алу оңайырақ:

2Ba (NO 3) 2 → 2BaO + 4NO 2 + O 2.

Алюминиймен электролиз де, тотықсыздану да жұмсақ (қорғасыннан қатты, бірақ мырыштан жұмсақ) жылтыр ақ металды түзеді. Ол 710°С-та балқиды, 1638°С-та қайнайды, тығыздығы 3,76 г/см3. Мұның бәрі сілтілі жер металдарының топшасындағы барийдің орнына толық сәйкес келеді.

Барийдің жеті табиғи изотоптары белгілі. Олардың ең көп тарағаны барий-138; оның 70%-дан астамы.

Барий өте белсенді. Соққы кезінде ол өздігінен тұтанады және еритін барий оксиді гидрат түзу үшін суды оңай ыдыратады:

Ba + 2H 2 O → Ba (OH) 2 + H 2.

Барий оксиді гидратының сулы ерітіндісі барит суы деп аталады. Бұл «су» аналитикалық химияда газ қоспаларындағы СО 2 анықтау үшін қолданылады. Бірақ бұл барий қосылыстарын пайдалану туралы әңгімеден қазірдің өзінде. Металл барий іс жүзінде қолданылмайды. Ол өте аз мөлшерде подшипник және баспа қорытпаларына енгізіледі. Радиотүтіктерде барий мен никель қорытпасы қолданылады, таза барий тек вакуумдық технологияда гитер (газ сіңіргіш) ретінде қолданылады.

Барий металын оксидтен алюминиймен вакуумде 1200-1250°С тотықсыздандыру арқылы алады:

4BaO + 2Al = 3Ba + BaAl 2 O 4.

Барий вакуумды айдау немесе аймақтық балқыту арқылы тазартылады.

Титан барийін дайындау. Оны алу салыстырмалы түрде оңай. Витерит BaCO 3 700...800°C титан диоксиді TiO 2 әрекеттеседі, нәтиже дәл қажет:

BaCO 3 + TiO 2 → BaTiO 3 + CO 2.

Негізгі бітіру кеші. BaO-дан барий металын алу әдісі оны А1 ұнтағымен тотықсыздандыру болып табылады: 4BaO + 2A1 -> 3Ba + BaO*A1 2 O 3. Процесс реакторда 1100-1200 °C температурада Ar атмосферасында немесе вакуумда жүргізіледі (соңғы әдіс қолайлы). BaO:A1 молярлық қатынасы (1,5-2):1. Реактор оның «суық бөлігінің» температурасы шамамен 520 ° C болатындай етіп пешке орналастырылады (барий булары оның ішінде конденсацияланады). Вакуумда айдау арқылы барий 10 ~ кем қоспаға дейін тазартылады. Салмағы бойынша 4%, ал аймақтық балқытуды пайдалану кезінде - 10 ~ 6% дейін.

Сондай-ақ аз мөлшерде барий BaBeO 2 [Ba(OH) 2 және Be(OH) 2 синтезі арқылы синтезделген] титанмен 1300°C тотықсыздану, сондай-ақ 120°C Ba( ыдырау) арқылы алынады. N 3) 2 барий тұздарының NaN 3-пен алмасуы кезінде түзіледі.

Ба ацетаты (OOСSN 3), - түссіз. кристалдар; м.п. 490°C (ыдыраумен); тығыз 2,47 г/см3; сол. суда (0°С температурада 100 г-ға 58,8 г). 25 °С төмен тригидрат сулы ерітінділерден кристалданады, 25-41 °С - моногидрат, 41 ° C жоғары - сусыз тұз. Өзара әрекеттесу қабылдау. Ba(OH)2, BaCO3 немесе CH3CO2H бар BaS жүн мен калико бояуы үшін мордант ретінде қолданылады.

Манганат(VI) ​​BaMnO 4 – жасыл кристалдар; 1000°С дейін ыдырамайды. Ba(NO 3) 2 қоспасын MnO 2 күйдіру арқылы алынған. Әдетте фреска бояуы үшін қолданылатын пигмент (Cassel немесе марганец жасыл).

Хромат(VI) ​​BaCrO 4 - сары кристалдар; м.п. 1380°C; - 1366,8 кДж/моль; сол. ұйым емес. k-tah, сол емес. суда. Өзара әрекеттесу қабылдау. Ba(OH) 2 немесе BaS сілтілік метал хроматтары(VI) судағы ерітінділері. Керамикаға арналған пигмент (барит сары). ШРК 0,01 мг/м 3 (Cr0 3 бойынша). Пирконат BaZrO 3 – түссіз. кристалдар; м.п. ~269°C; - 1762 кДж/моль; сол. суда және сілтілердің сулы ерітінділерінде және NH 4 HCO 3, күшті иноргпен ыдырайды. то-тами. Өзара әрекеттесу қабылдау. Қыздырғанда BaO, Ba(OH) 2 немесе BaCO 3 бар ZrO 2. BaTiO 3 араласқан Ba цирконаты пьезоэлектрлік болып табылады.

Bromide BaBr 2 - ақ кристалдар; м.п. 847°C; тығыз 4,79 г/см3; -757 кДж/моль; жақсы сол. суда, метанолда, нашар - этанолда. Дигидрат сулы ерітінділерден кристалданады, 75°С-та моногидратқа, сусыз тұзға – 100°С-тан жоғары сулы ерітінділерде, әрекеттесу. CO 2 және O 2 ауамен, BaCO 3 және Br 2 түзеді. BaBr 2 әрекеттесуін алыңыз. Ba(OH) 2 немесе BaCO 3 гидробром қышқылымен судағы ерітінділері.

Йодид BaI 2 – түссіз. кристалдар; м.п. 740°C (ыдыраумен); тығыз 5,15 г/см3; . -607 кДж/моль; жақсы сол. суда және этанолда. Ыстық су ерітінділерінен дигидрат кристалданады (150°С-та сусызданады), 30°С-тан төмен – гексагидрат. BaI 2 әрекеттесуін алыңыз. Ba(OH) 2 немесе BaCO 3 иодты қышқылмен судағы ерітінділері.

Барий – ақ күмістей иілгіш металл. Егер күрт соғылса, ол бұзылады. Барийдің екі аллотропты модификациясы бар: α-Ба текше денеге бағытталған тормен (параметрі a = 0,501 нм) 375 °C дейін тұрақты β-Ba жоғарыда;

Минералогиялық шкала бойынша қаттылық 1,25; Mohs шкаласы 2.

Барий металын керосинде немесе парафин қабатының астында сақтаңыз.

Барий – сілтілі жер металы. Ол ауада интенсивті тотығады, барий оксиді BaO және барий нитриді Ba 3 N 2 түзеді, аздап қыздырғанда тұтанады. Барий гидроксиді Ba(OH) 2 түзе отырып, сумен қарқынды әрекеттеседі:

Ba + 2H 2 O = Ba(OH) 2 + H 2

Сұйылтылған қышқылдармен белсенді әрекеттеседі. Көптеген барий тұздары суда ерімейді немесе аз ериді: барий сульфаты BaSO 4, барий сульфиті BaSO 3, барий карбонаты BaCO 3, барий фосфаты Ba 3 (PO 4) 2. Барий сульфиді BaS, кальций сульфидінен айырмашылығы, CaS суда жақсы ериді.

Табиғат барий мамыр айынан бастап жеті тұрақты изотоптан тұрады. 130, 132, 134-137 және 138-бөліктер (71,66%). Жылулық нейтронды ұстаудың көлденең қимасы 1,17-10 28 м 2 құрайды. Сыртқы конфигурация электрондық қабат 6s 2; тотығу дәрежесі + 2, сирек + 1; иондану энергиясы Ba°->Ba + ->Ba 2+ респ. 5,21140 және 10,0040 эВ; Полингтің электртерістігі 0,9; атом радиусы 0,221 нм, иондық радиусы Ba 2+ 0,149 нм (координация нөмірі 6).

Галогендермен оңай әрекеттесіп, галогенидтер түзеді.

Сутегімен қыздырғанда, ол барий гидриді BaH 2 түзеді, ол өз кезегінде литий гидридті LiH бар Li комплексін түзеді.

Аммиакпен қыздырғанда әрекеттеседі:

6Ba + 2NH 3 = 3BaH 2 + Ba 3 N 2

Қыздырған кезде барий нитриді Ba 3 N 2 СО-мен әрекеттесіп, цианид түзеді:

Ba 3 N 2 + 2CO = Ba(CN) 2 + 2BaO

Сұйық аммиакпен ол қою көк түсті ерітінді береді, одан аммиакты бөліп алуға болады, ол алтын түстес жылтырға ие және NH 3 жойылғанда оңай ыдырайды. Платиналық катализатордың қатысуымен аммиак барий амидін түзу үшін ыдырайды:

Ba(NH 2) 2 + 4NH 3 + H 2

Барий карбиді BaC 2 VaO-ны доғалы пеште көмірмен қыздыру арқылы алуға болады.

Фосформен фосфидті Ba 3 P 2 түзеді.

Барий көптеген металдардың оксидтерін, галогенидтерін және сульфидтерін сәйкес металға дейін тотықсыздандырады.

Барийдің A1 қорытпасы (Alba қорытпасы, 56% Ba) гетерлердің (газ сіңіргіштердің) негізі болып табылады. Алғыштың өзін алу үшін құрылғының эвакуацияланған колбасында жоғары жиілікті қыздыру арқылы барий қорытпасынан буланады, нәтижесінде колбаның суық бөліктерінде барий деп аталатын зат түзіледі. барий айнасы (немесе азотты ортада булану кезіндегі диффузды жабын). Термионды катодтардың басым көпшілігінің белсенді бөлігі BaO болып табылады. Барий сонымен қатар Cu және Pb үшін тотықсыздандырғыш ретінде және антифрикциялық агенттерге қосымша ретінде қолданылады. қорытпалар, қара және түсті металдар, сондай-ақ олардың қаттылығын арттыру үшін баспа шрифтері жасалатын қорытпалар. Барийдің Ni бар қорытпалары ішкі қозғалтқыштарда ұшқын электродтарын жасау үшін қолданылады. жану және радио түтіктерде. 140 Ва (Т 1/2 12,8 күн) барий қосылыстарын зерттеуде қолданылатын изотоптық көрсеткіш.

Көбінесе алюминиймен легирленген барий металы жоғары вакуумды электронды құрылғыларда алу құралы ретінде қолданылады.

Барийді циркониймен бірге сұйық металды салқындатқыштарға (натрий, калий, рубидий, литий, цезий қорытпалары) қосады, соңғысының құбырларға және металлургияға агрессивтілігін төмендетеді.

Барий фториді оптикада (линзалар, призмалар) монокристалдар түрінде қолданылады.

Барий пероксиді пиротехника үшін және тотықтырғыш ретінде қолданылады. Барий нитраты мен барий хлораты пиротехникада жалынды бояу үшін қолданылады (жасыл от).

Барий хроматы сутегі мен оттегін термохимиялық әдіспен алуда қолданылады (Оак-Ридж циклі, АҚШ).

Барий оксиді мыс және сирек жер металдарының оксидтерімен бірге сұйық азот және одан жоғары температурада жұмыс істейтін асқын өткізгіш керамикаларды синтездеу үшін қолданылады.

Барий оксиді әйнектің ерекше түрін балқыту үшін қолданылады - уран таяқшаларын жабу үшін қолданылады. Мұндай шынылардың кең таралған түрлерінің бірі келесі құрамға ие - (фосфор оксиді - 61%, BaO - 32%, алюминий тотығы - 1,5%, натрий оксиді - 5,5%). Барий фосфаты атом өнеркәсібі үшін шыны балқытуда да қолданылады.

Барий фториді қатты күйдегі фторлы батареяларда фторид электролитінің құрамдас бөлігі ретінде қолданылады.

Барий оксиді жоғары қуатты мыс оксиді батареяларында белсенді массаның құрамдас бөлігі ретінде қолданылады (барий оксиді-мыс оксиді).

Барий сульфаты қорғасын-қышқылды аккумуляторлар өндірісінде теріс электродтың белсенді массасы үшін кеңейткіш ретінде қолданылады.

Шынының сыну көрсеткішін арттыру үшін шыны массасына барий карбонаты BaCO 3 қосылады. Барий сульфаты қағаз өнеркәсібінде толтырғыш ретінде қолданылады; Қағаздың сапасы негізінен оның салмағымен анықталады BaSO 4 қағазды ауырлатады; Бұл тұз міндетті түрде қағаздың барлық қымбат түрлеріне кіреді. Сонымен қатар, барий сульфаты ақ бояу литопон өндірісінде кеңінен қолданылады - барий сульфидінің мырыш сульфаты ерітінділерінің реакциясының өнімі:

BaS + ZnSO 4 → BaSO 4 + ZnS.

Ақ түсті екі тұз да тұнбаға түсіп, ерітіндіде таза су қалады.

Терең мұнай және газ ұңғымаларын бұрғылау кезінде бұрғылау ерітіндісі ретінде судағы барий сульфатының суспензиясы қолданылады.

Басқа барий тұзының маңызды қолданылуы бар. Бұл барий титанаты BaTiO 3 – ең маңызды ферроэлектриктердің бірі (ферроэлектриктер сыртқы өрістің әсерінсіз өздігінен поляризацияланады. Олар диэлектриктердің арасында өткізгіштер арасындағы ферромагниттік материалдар сияқты ерекшеленеді. Мұндай поляризация қабілеті Поляризацияланған ферроэлектрлер жоғары диэлектрлік өткізгіштікпен ерекшеленеді), олар өте құнды электрлік материалдар болып саналады.

1944 жылы бұл класс барий титанатымен толықтырылды, оның ферроэлектрлік қасиеттерін кеңес физигі Б.М. Вулом. Барий титанатының ерекшелігі оның ферроэлектрлік қасиеттерін өте кең температура диапазонында – абсолютті нөлге жақыннан +125°С-қа дейін сақтайды.

Барий медицинада да қолданыла бастады. Оның сульфат тұзы асқазан ауруларын диагностикалауда қолданылады. BaSO 4 сумен араластырылып, науқасқа жұту үшін беріледі. Барий сульфаты рентген сәулелеріне мөлдір емес, сондықтан «барий ботқасы» өтетін ас қорыту жолдарының бөліктері экранда қараңғы болып қалады. Осылайша дәрігер асқазан мен ішектің пішіні туралы түсінік алады және жара пайда болуы мүмкін орынды анықтайды.

Барийдің адам ағзасына әсері

Ағзаға ену жолдары.
Барийдің адам ағзасына түсуінің негізгі жолы – тағам. Осылайша, кейбір теңіз тұрғындары барийді қоршаған судан жинақтай алады, ал концентрацияда теңіз суындағы оның мөлшерінен 7-100 (ал кейбір теңіз өсімдіктері үшін 1000-ға дейін) есе жоғары. Кейбір өсімдіктер (мысалы, соя және қызанақ) топырақтан барийді 2-20 есе жинауға қабілетті. Дегенмен, судағы барий концентрациясы жоғары аймақтарда ауыз су да барийдің жалпы тұтынуына ықпал етуі мүмкін. Барийдің ауадан түсуі шамалы.

Денсаулыққа қауіп.
ДДҰ қамқорлығымен жүргізілген ғылыми эпидемиологиялық зерттеулер жүрек-қан тамырлары ауруларынан болатын өлім мен ауыз судағы барий деңгейі арасындағы байланысты растамады. Еріктілерде жүргізілген қысқа мерзімді зерттеулерде 10 мг/л дейінгі барий концентрациясында жүрек-қантамыр жүйесіне зиянды әсерлер анықталған жоқ. Рас, егеуқұйрықтарға жүргізілген тәжірибелерде, соңғысы барий аз болса да суды тұтынғанда, систолалық қан қысымының жоғарылауы байқалды. Бұл барийі бар суды ұзақ уақыт тұтынатын адамдарда қан қысымының жоғарылауының ықтимал қаупін көрсетеді (USEPA-да мұндай деректер бар).
USEPA деректері сонымен қатар барий деңгейі максималды рұқсат етілген деңгейден әлдеқайда жоғары бір сусын су бұлшықет әлсіздігі мен іштің ауырсынуына әкелуі мүмкін екенін көрсетеді. Алайда, USEPA сапа стандартымен белгіленген барий стандарты (2,0 мг/л) ДДҰ ұсынған мәннен (0,7 мг/л) айтарлықтай асып түсетінін ескеру қажет. Ресейлік санитарлық нормалар судағы барий үшін одан да қатаң MPC мәнін белгілейді - 0,1 мг/л. Суды кетіру технологиялары: ион алмасу, кері осмос, электродиализ.

БАРИЙ, Ба (лат. Baryum, грек тілінен barys — ауыр * а. барий; н. Barium; f. barium; и. bario), — Менделеев элементтерінің периодтық жүйесінің 11-тобының негізгі топшасының химиялық элементі, атомдық нөмірі 56, атомдық массасы 137,33. Табиғи барий жеті тұрақты изотоптардың қоспасынан тұрады; 138 Ва (71,66%) басым. Барийді 1774 жылы швед химигі К.Шееле БаО түрінде ашқан. Металл барийді алғаш рет 1808 жылы ағылшын химигі Х.Дэви алған.

Барий алу

Барий металын вакуумда 1100-1200°С барий оксиді ұнтағын термиялық қалпына келтіру арқылы алады. Барий қорытпаларда қолданылады - қорғасынмен (басу және антифрикционды қорытпалар), алюминиймен және (вакуумдық қондырғылардағы газ сіңіргіштер). Оның жасанды радиоактивті изотоптары кеңінен қолданылады.

Барийдің қолданылуы

Барий және оның қосылыстары радиоактивті және рентгендік сәулеленуден қорғауға арналған материалдарға қосылады. Барий қосылыстары кеңінен қолданылады: оксид, пероксид және гидроксид (сутегі асқын тотығын алу үшін), нитрид (пиротехникада), сульфат (радиологияда, зерттеулерде контраст агенті ретінде), хромат және манганат (бояу өндірісінде), титанат (біреуі). аса маңызды ферроэлектриктер), сульфид (былғары өнеркәсібінде) т.б.

Барий(лат. Baryum), Ba, Менделеевтің периодтық жүйесінің II тобының химиялық элементі, атомдық нөмірі 56, атомдық массасы 137,34; күмістей ақ металл. Ол 7 тұрақты изотоптардың қоспасынан тұрады, олардың ішінде 138 Ба (71,66%) басым. Уран мен плутонийдің ядролық ыдырауы 140 Ва радиоактивті изотопты түзеді, ол радиоактивті із қалдырғыш ретінде пайдаланылады. Барийді швед химигі К. Шееле (1774) «ауыр жер» немесе барит (грек тілінен barys - ауыр) деп аталатын BaO оксиді түрінде ашқан. Металл барийді (амальгам түрінде) ағылшын химигі Г.Дэви (1808) ылғалды Ba(OH)2 гидроксидін сынап катодымен электролиздеу арқылы алған. Жер қыртысындағы барийдің мөлшері салмағы бойынша 0,05% табиғатта бос күйінде кездеспейді. Барий минералдарынан барит (ауыр шпат) BaSO 4 және сирек кездесетін филерит BaCO 3 өнеркәсіптік маңызы бар.

Барийдің физикалық қасиеттері.Барийдің кристалдық торы периоды a = 5,019 Å болатын куб дененің центрінде орналасқан; тығыздығы 3,76 г/см 3, тнл 710°С, қайнау температурасы 1637-1640°С. Барий жұмсақ металл (қорғасыннан қатты, бірақ мырыштан жұмсақ), минералогиялық шкала бойынша оның қаттылығы 2.

Барийдің химиялық қасиеттері.Барий сілтілі жер металдарына жатады және химиялық қасиеттері бойынша кальций мен стронцийге ұқсас, белсенділігі жағынан олардан асып түседі. Барий басқа элементтердің көпшілігімен әрекеттеседі, әдетте 2 валентті қосылыстар түзеді (барий атомының сыртқы электрондық қабатында 2 электрон бар, оның конфигурациясы 6s 2). Ауада барий тез тотығады, бетінде оксидті қабықша (сонымен қатар пероксид пен нитрид Ba 3 N 2) түзеді. Қыздырған кезде ол оңай тұтанады және сары-жасыл жалынмен жанады. Барий гидроксидін түзе отырып, суды қатты ыдыратады: Ba + 2H 2 O = Ba(OH) 2 + H 2. Химиялық белсенділігіне байланысты барий керосин қабатының астында сақталады. BaO оксиді – түссіз кристалдар; ауада ол оңай BaCO 3 карбонатына айналады және сумен қарқынды әрекеттесіп, Ba(OH) 2 түзеді. BaO ауада 500 ° C температурада қыздыру арқылы BaO 2 пероксиді алынады, ол 700 ° C температурада BaO және O 2-ге ыдырайды. Пероксидті жоғары қысымда оттегімен қыздыру арқылы жоғарырақ пероксид BaO 4 алынады - 50-60°С ыдырайтын сары зат. Барий галогендермен және күкіртпен қосылып, галогенидтер (мысалы, BaCl 2) және BaS сульфид түзеді, сутегімен - BaH 2 гидриді сумен және қышқылдармен тез ыдырайды. Жиі қолданылатын барий тұздарынан, барий хлориді BaCl 2 және басқа галогенидтер, нитраты Ba(NO 3) 2, сульфид BaS, хлорат Ba(ClO 3) 2 жақсы ериді, барий сульфаты BaSO 4, барий карбонаты BaCO 3 және хромат BaCrO 4 аз ериді.

Барий алу.Барий мен оның қосындыларын өндірудің негізгі шикізаты барит болып табылады, ол отты пештерде көмірмен тотықсыздандырылады: BaSO 4 + 4С = BaS + 4CO. Алынған еритін BaS басқа барий тұздарына өңделеді. Металл барийді алудың негізгі өнеркәсіптік әдісі оның оксидін алюминий ұнтағымен термиялық тотықсыздандыру болып табылады: 4BaO + 2Al = 3Ba + BaO·Al 2 O 3 .

Қоспаны вакуумда 1100-1200°С қыздырады (100 мн/м 2, 10 -3 мм рт.ст.). Барий буланып, жабдықтың суық бөліктеріне шөгеді. Процесс бір технологиялық циклде барий құймасын алуға, металды қалпына келтіруді, айдауды, конденсациялауды және құюды дәйекті түрде жүргізуге мүмкіндік беретін мерзімді электр вакуумдық аппараттарында жүзеге асырылады. 900°C температурада вакуумда қосарланған айдау арқылы метал 1·10 -4% -дан аз қоспаның мөлшеріне дейін тазартылады.

Барийдің қолданылуы.Барий металын практикалық қолдану аз. Бұл сонымен қатар таза бариймен манипуляцияның қиындығымен шектеледі. Әдетте, барий басқа металдың қорғаныс қабығына орналастырылады немесе барийге төзімділік беретін кейбір металдармен легирленген. Кейде металл барийді тікелей құрылғыларда барий мен алюминий оксидтері қоспасының таблеткаларын салып, содан кейін вакуумде термиялық тотықсыздандыру арқылы алады. Барий, сондай-ақ оның магний және алюминиймен қорытпалары жоғары вакуумдық технологияда қалдық газдарды сіңіргіш (гетер) ретінде қолданылады. Барий аз мөлшерде мыс пен қорғасын металлургиясында оларды күкірт пен газдардан тотықсыздандыру және тазарту үшін қолданылады. Кейбір антифрикциялық материалдарға аз мөлшерде барий қосылады. Осылайша, қорғасынға барий қосу қаріптерді басып шығару үшін қолданылатын қорытпаның қаттылығын айтарлықтай арттырады. Барий-никель қорытпалары қозғалтқыш ұшқындары үшін электродтар жасауда және радио түтіктерде қолданылады.

Барий қосылыстары кеңінен қолданылады. BaO 2 пероксиді сутегі асқын тотығын алу үшін, жібек пен өсімдік талшықтарын ағарту үшін, дезинфекциялаушы ретінде және алюминотермияда тұтанғыш қоспалардың құрамдас бөліктерінің бірі ретінде қолданылады. BaS сульфиді терідегі шашты кетіру үшін қолданылады. Perchlorate Ba(ClO 4) 2 - ең жақсы құрғатқыштардың бірі. Нитрат Ba(NO 3) 2 пиротехникада қолданылады. Түсті барий тұздары - BaCrO 4 хроматы (сары) және BaMnO 4 манганаты (жасыл) бояулар жасау үшін жақсы пигменттер болып табылады. Барий платиноцианаты Ba рентген және радиоактивті сәулелермен жұмыс істегенде экрандарды жабу үшін қолданылады (сәулеленудің әсерінен осы тұздың кристалдарында ашық сары-жасыл флуоресценция қозғалады). Барий титанаты BaTiO 3 - ең маңызды ферроэлектриктердің бірі. Барий рентген сәулелері мен гамма-сәулеленуді жақсы сіңіретіндіктен, ол рентген қондырғылары мен ядролық реакторлардағы қорғаныс материалдарына кіреді. Барий қосылыстары уран рудаларынан радий алу үшін инертті тасымалдаушылар болып табылады. Ерімейтін барий сульфаты улы емес және асқазан-ішек жолдарын рентгендік зерттеу үшін контраст материалы ретінде қолданылады. Барий карбонаты кеміргіштерді жою үшін қолданылады.

Денедегі барий.Барий өсімдіктің барлық мүшелерінде болады; оның өсімдік күліндегі мөлшері топырақтағы барий мөлшеріне байланысты және 0,06-0,2-ден 3%-ға дейін (барит шөгінділерінде). Барийдің жинақталу коэффициенті (күлдегі барий/топырақтағы барий) шөптесін өсімдіктер үшін 0,2-6, сүректі өсімдіктер үшін 1-30. Барийдің концентрациясы тамырлар мен бұтақтарда көп, жапырақтарда аз; ол өскіндер қартайған сайын артады. Барий (оның еритін тұздары) жануарлар үшін улы, сондықтан құрамында көп барий бар шөптер (күлде 2-30% дейін) шөпқоректілердің улануын тудырады. Барий сүйектерде және аз мөлшерде жануарлардың басқа мүшелерінде сақталады. Барий хлоридінің 0,2-0,5 г дозасы адамда жедел улануды тудырады, 0,8-0,9 г адам өліміне әкеледі.

1808 жылы Дэви Хамфри барийді оның қосылыстарының электролизі арқылы амальгама түрінде алды.

Түбіртек:

Табиғатта ол барит BaSO 4 және инерит BaCO 3 минералдарын түзеді. Алюминотермия немесе азидті ыдырату арқылы дайындалған:
3BaO+2Al=Al 2 O 3 +3Ba
Ba(N 3) 2 =Ba+3N 2

Физикалық қасиеттері:

Сілтілік металдарға қарағанда балқу және қайнау температурасы жоғары және тығыздығы жоғары күмістей ақ металл. Өте жұмсақ. Балқыма = 727°C.

Химиялық қасиеттері:

Барий - ең күшті тотықсыздандырғыш. Ауада ол тез оксид, пероксид және барий нитриді қабықшасымен жабылады және қыздырылғанда немесе жай ұсақталғанда тұтанады. Галогендермен, ал қыздырғанда сутегімен және күкіртпен қарқынды әрекеттеседі.
Барий сумен және қышқылдармен қарқынды әрекеттеседі. Олар сілтілі металдар сияқты керосинде сақталады.
Қосылыстарда ол +2 тотығу дәрежесін көрсетеді.

Ең маңызды байланыстар:

Барий оксиді.Сумен қатты әрекеттесіп, гидроксид түзетін қатты зат. Көмірқышқыл газын сіңіреді, карбонатқа айналады. 500°С дейін қыздырғанда оттегімен әрекеттесіп, пероксид түзеді
Барий пероксиді BaO 2, ақ зат, нашар еритін, тотықтырғыш. Пиротехникада, сутегі асқын тотығын, ағартқышты алу үшін қолданылады.
Барий гидроксиді Ba(OH) 2, Ba(OH) 2 октагидрат *8H 2 O, түссіз. кристал, сілті. Сульфат және карбонат иондарын анықтау, өсімдік және жануарлар майларын тазарту үшін қолданылады.
Барий тұздарытүссіз кристалдар заттар. Еритін тұздар өте улы.
Хлоридбарий барий сульфатын көмірмен және хлорлы кальциймен 800°С - 1100°С әрекеттестіру арқылы алады. Сульфат ионына арналған реагент. былғары өнеркәсібінде қолданылады.
Нитратбарий, барий нитраты, пиротехникалық композициялардың жасыл компоненті. Қыздырған кезде ол барий оксидін түзу үшін ыдырайды.
Сульфатбарий іс жүзінде суда және қышқылдарда ерімейді, сондықтан улылығы төмен. қағазды ағарту үшін, флюорография үшін, барит бетон толтырғышы (радиактивті сәулеленуден қорғау) үшін қолданылады.

Қолдану:

Барий металы бірқатар қорытпалардың құрамдас бөлігі және мыс пен қорғасын өндірісінде тотықсыздандырғыш ретінде қолданылады. Барийдің еритін тұздары улы, ШРК 0,5 мг/м 3 . Сондай-ақ қараңыз:
С.И. Венецкий Сирек және шашырандылар туралы. Металдар туралы әңгімелер.

Барий- екінші топтың негізгі топшасының элементі, Д.И.Менделеевтің химиялық элементтерінің периодтық жүйесінің алтыншы периоды, атомдық нөмірі 56. Ba (лат. Барий) белгісімен белгіленеді. Қарапайым зат – күмістей ақ түсті жұмсақ, иілгіш сілтілі жер металы. Жоғары химиялық белсенділікке ие. Барийдің ашылу тарихы

Периодтық жүйенің 1 элементі Барий оксиді BaO ретінде 1774 жылы Карл Шееле ашты. 1808 жылы ағылшын химигі Хамфри Дэви ылғалды барий гидроксидін сынап катодымен электролиздеу арқылы барий амальгамасын алды; Сынап қыздырғанда буланғаннан кейін барий металын бөлді.
1774 жылы швед химигі Карл Вильгельм Шееле мен оның досы Йохан Готтлиб Хан ең ауыр минералдардың бірі - ауыр шпаты BaSO4-ті зерттеді. Олар бұрын белгісіз «ауыр жерді» оқшаулай алды, ол кейіннен барит деп аталды (грек тілінен βαρυς - ауыр). Ал 34 жылдан кейін Хамфри Дэви ылғалды барит жерін электролизге ұшыратып, одан жаңа элемент - барий алды. Дәл сол 1808 жылы Дэвиден біршама ертерек Джене Якоб Берцелиус және оның әріптестері кальций, стронций және барий амальгамаларын алғанын атап өткен жөн. Барий элементі осылай пайда болды.

Ежелгі алхимиктер BaSO4-ті ағаш немесе көмірмен күйдіріп, фосфорлы «болондық асыл тастарды» алды. Бірақ химиялық тұрғыдан бұл асыл тастар BaO емес, барий сульфиді BaS.
Ол өз атауын гректің «ауыр» дегенді білдіретін барыс сөзінен алды, өйткені оның оксиді (BaO) мұндай заттар үшін әдеттен тыс жоғары тығыздыққа ие болды.
Жер қыртысында 0,05% барий бар. Бұл өте көп - айталық, қорғасын, қалайы, мыс немесе сынаптан айтарлықтай көп. Ол таза күйінде жер бетінде кездеспейді: барий белсенді, ол сілтілі жер металдарының кіші тобына жатады және, әрине, минералдарда өте тығыз байланысқан.
Негізгі барий минералдары жоғарыда аталған ауыр шпат BaSO4 (көбінесе барит деп аталады) және инерит BaCO3 болып табылады, бұл минералды 1782 жылы ашқан ағылшын Уильям Уитерингтің (1741...1799) есімімен аталады. Барий тұздары шағын концентрацияда кездеседі. көптеген минералды сулар мен теңіз сулары. Бұл жағдайда төмен мазмұн минус емес, плюс болып табылады, өйткені сульфаттан басқа барлық барий тұздары улы.