Prvok 56: Bárium

1. Úvod do elementovBárium,
Prvok alkalických zemín s chemickým symbolom Ba sa nachádza v IIA skupine šiestej periódy periodickej tabuľky. Je to mäkký, strieborno-biely lesklý kov alkalických zemín a najaktívnejší prvok medzi kovmi alkalických zemín. Názov prvku pochádza z gréckeho slova beta alfa ρύς (barys), čo znamená „ťažký“.

2. Objavovanie stručnej histórie
Sulfidy kovov alkalických zemín vykazujú fosforescenciu, čo znamená, že po vystavení svetlu ešte určitý čas v tme vyžarujú svetlo. Zlúčeniny bária začali práve kvôli tejto vlastnosti priťahovať pozornosť ľudí. V roku 1602 obuvník Casio Lauro v meste Bologna v Taliansku pražil baryt obsahujúci síran bárnatý spolu s horľavými látkami a zistil, že dokáže vyžarovať svetlo v tme, čo v tom čase vzbudilo záujem učencov. Neskôr sa tento typ kameňa nazýval polonit a vzbudil záujem európskych chemikov o analytický výskum. V roku 1774 švédsky chemik C. W. Scheele zistil, že oxid bárnatý je relatívne ťažká nová pôda, ktorú nazval „Baryta“ (ťažká pôda). V roku 1774 Scheler veril, že tento kameň je kombináciou novej pôdy (oxidu) a kyseliny sírovej. V roku 1776 zahrial dusičnan v tejto novej pôde, aby získal čistú pôdu (oxid). V roku 1808 britský chemik H. Davy použil ortuť ako katódu a platinu ako anódu na elektrolýzu barytu (BaSO4) na výrobu amalgámu bária. Po destilácii na odstránenie ortuti sa získal kov s nízkou čistotou, ktorý bol pomenovaný podľa gréckeho slova barys (ťažký). Symbol prvku je nastavený ako Ba, čo sa nazývabárium.

3. Fyzikálne vlastnosti
Báriumje striebornobiely kov s bodom topenia 725 °C, bodom varu 1846 °C, hustotou 3,51 g/cm3 a ťažnosťou. Hlavnými rudami bária sú baryt a arzénopyrit.

4.Báriumje chemický prvok s chemickými vlastnosťami.
Chemická značka Ba, atómové číslo 56, patrí do skupiny periodickej sústavy IIA a je členom skupiny kovov alkalických zemín. Bárium má veľkú chemickú aktivitu a je najaktívnejším medzi kovmi alkalických zemín. Z potenciálu a ionizačnej energie je zrejmé, že bárium má silnú redukovateľnosť. V skutočnosti, ak vezmeme do úvahy iba stratu prvého elektrónu, bárium má najsilnejšiu redukovateľnosť vo vode. Pre bárium je však relatívne ťažké stratiť druhý elektrón. Preto, berúc do úvahy všetky faktory, redukovateľnosť bária sa výrazne zníži. Napriek tomu je tiež jedným z najreaktívnejších kovov v kyslých roztokoch, druhým hneď po lítiu, céziu, rubídiu a draslíku.

5. Hlavné zlúčeniny
1). Oxid bárnatý pomaly oxiduje na vzduchu za vzniku oxidu bárnatého, čo je bezfarebný kubický kryštál. Rozpustný v kyseline, nerozpustný v acetóne a amoniaku. Reaguje s vodou za vzniku hydroxidu bárnatého, ktorý je toxický. Pri horení vyžaruje zelený plameň a vytvára peroxid bárnatý.
2). Peroxid bárnatý reaguje s kyselinou sírovou za vzniku peroxidu vodíka. Táto reakcia je založená na princípe prípravy peroxidu vodíka v laboratóriu.
3). Hydroxid bárnatý reaguje s vodou za vzniku hydroxidu bárnatého a plynného vodíka. Vzhľadom na nízku rozpustnosť hydroxidu bárnatého a jeho vysokú sublimačnú energiu nie je reakcia taká intenzívna ako reakcia alkalických kovov a výsledný hydroxid bárnatý zatieni výhľad. Do roztoku sa pridá malé množstvo oxidu uhličitého za vzniku zrazeniny uhličitanu bárnatého a prebytočný oxid uhličitý sa pridá ďalej za účelom rozpustenia zrazeniny uhličitanu bárnatého a vytvorenia rozpustného hydrogénuhličitanu bárnatého.
4). Aminobárium sa môže rozpustiť v tekutom amoniaku, čím vzniká modrý roztok s paramagnetizmom a vodivosťou, ktorý v podstate tvorí amoniakálne elektróny. Po dlhom skladovaní sa vodík v amoniaku redukuje na plynný vodík amoniakálnymi elektrónmi a celková reakcia spočíva v reakcii bária s kvapalným amoniakom za vzniku aminobária a plynného vodíka.
5). Siričitan bárnatý je biely kryštál alebo prášok, toxický, mierne rozpustný vo vode a na vzduchu postupne oxiduje na síran bárnatý. Rozpúšťa sa v neoxidujúcich silných kyselinách, ako je kyselina chlorovodíková, za vzniku plynného oxidu siričitého so štipľavým zápachom. V oxidujúcich kyselinách, ako je zriedená kyselina dusičná, sa môže premeniť na síran bárnatý.
6). Síran bárnatý má stabilné chemické vlastnosti a časť síranu bárnatého rozpustená vo vode je úplne ionizovaná, čo z neho robí silný elektrolyt. Síran bárnatý je nerozpustný v zriedenej kyseline dusičnej. Používa sa hlavne ako kontrastná látka v gastrointestinálnom trakte.
Uhličitan bárnatý je toxický a takmer nerozpustný v studenej vode. Mierne rozpustný vo vode obsahujúcej oxid uhličitý a rozpustný v zriedenej kyseline chlorovodíkovej. Reaguje so síranom sodným za vzniku nerozpustnejšej bielej zrazeniny síranu bárnatého – trend premeny medzi zrazeninami vo vodnom roztoku: je ľahké premeniť smerom k nerozpustnejšiemu smeru.

6. Oblasti použitia
1. Používa sa na priemyselné účely pri výrobe báriových solí, zliatin, ohňostrojov, jadrových reaktorov atď. Je tiež vynikajúcim deoxidačným činidlom na rafináciu medi. Široko sa používa v zliatinách vrátane zliatin olova, vápnika, horčíka, sodíka, lítia, hliníka a niklu. Kovový bárium sa môže použiť ako odplyňovacie činidlo na odstraňovanie stopových plynov z vákuových trubíc a katódových trubíc, ako aj ako odplyňovacie činidlo na rafináciu kovov. Dusičnan bárnatý zmiešaný s chlorečnanom draselným, horčíkovým práškom a kolofóniou sa môže použiť na výrobu signálnych svetlíc a ohňostrojov. Rozpustné zlúčeniny bária sa bežne používajú ako insekticídy, ako napríklad chlorid bárnatý, na ničenie rôznych rastlinných škodcov. Môže sa tiež použiť na rafináciu soľanky a kotlovej vody na výrobu elektrolytickej hydroxidu sodného. Používa sa aj na prípravu pigmentov. Textilný a kožiarsky priemysel ho používa ako moridlo a matovací prostriedok pre umelý hodváb.
2. Síran bárnatý na lekárske použitie je pomocný liek pri röntgenovom vyšetrení. Biely prášok bez zápachu a chuti, látka, ktorá môže poskytnúť pozitívny kontrast v tele počas röntgenového vyšetrenia. Lekársky síran bárnatý sa nevstrebáva v gastrointestinálnom trakte a nespôsobuje alergické reakcie. Neobsahuje rozpustné zlúčeniny bária, ako je chlorid bárnatý, sulfid bárnatý a uhličitan bárnatý. Používa sa hlavne na zobrazovanie gastrointestinálneho traktu, príležitostne sa používa na iné vyšetrovacie účely.

7. Spôsob prípravy
Priemyselná výrobakovový báriumje rozdelený do dvoch krokov: výroba oxidu bárnatého a tepelná redukcia kovu (tepelná redukcia hliníka). Pri teplote 1000 – 1200 ℃,kovový báriumMôže sa získať redukciou oxidu bária kovovým hliníkom a následným čistením vákuovou destiláciou. Metóda tepelnej redukcie hliníka na výrobu kovového bária: Vzhľadom na rôzne pomery zložiek môžu existovať dve reakcie na redukciu oxidu bária hliníkom. Reakčná rovnica je: obe reakcie môžu pri teplote 1000 – 1200 ℃ produkovať iba malé množstvo bária. Preto sa musí použiť vákuová pumpa na kontinuálny prenos pár bária z reakčnej zóny do studenej kondenzačnej zóny, aby reakcia pokračovala v pohybe doprava. Zvyšok po reakcii je toxický a pred likvidáciou je potrebné ho spracovať.