Барий

Его история открытия

История открытия металла переплетается с алхимией. Еще в 1602 году Касциароло из Болоньи нашел в горах камень, отличавшийся от остальных интересным свойством — тяжелым весом. Болонский алхимик посчитал, что из него можно извлечь золото.

Попытки извлечения ценного компонента привели к новому открытию — оказалось, что охлажденный после прокаливания камень излучает в темноте алое сияние. Находка Касциароло не могла не вызвать вопросов в обществе алхимиков.

Они стали одаривать камень различными именами:

• болонский камень;
• болонский фосфор;
• солнечный камень.

Вскоре интерес к тяжелому камню пропал из-за невозможности извлечения из него золота. Через полтора века ученые из области химии Юхан Ган и Карл Шееле вернулись к болонской находке и поставили над ней ряд тестов.

В результате экспериментов было определено, что в нем находится «тяжелая земля». В 1779 году у выделенного шведами BaO появилось название «барот» (с греч. «тяжелый»). Позднее он получил имя «барит». Описание его свойств стало публиковаться в учебниках с XIX века.

Полезная информация

Металлический Ba был получен в начале XIX века английским ученым Гэмфри Дэви. Процесс извлечения металла производился за счет электролиза.

Атомная плотность бария

Количество атомов, присутствующих в единице объема любого атома, называется атомной плотностью соответствующего элемента. Рассчитаем атомную плотность бария.

Атомная плотность бария 3.5 г/см.3 который можно рассчитать, погрузив массу бария в его объем. Атомная плотность означает количество атомов, присутствующих в единице объема, а атомный номер — это количество электронов, присутствующих на валентной и внутренней орбитали.

• Плотность рассчитывается по формуле атомная плотность = атомная масса/атомный объем.
• Атомная масса или вес бария составляет 137.327 г.
• Объем молекулы бария составляет 22.4 литра при нормальных условиях согласно расчету Авогардо.
• Итак, атомная плотность бария составляет 137.327/(22.4*2) = 3.06 г/см.3

Биологическая роль и токсичность

Биологическая роль бария изучена недостаточно. В число жизненно важных микроэлементов он не входит.

Все растворимые в воде соединения бария высокотоксичны. Вследствие хорошей растворимости в воде из солей бария опасен хлорид, а также нитрат, нитрит, фторид, йодид, бромид, сульфид, хлорат и перхлорат. Хорошо растворимые в воде соли бария быстро резорбируются в кишечнике. Смерть может наступить уже через несколько часов от паралича сердца.

Симптомы острого отравления солями бария: слюнотечение, жжение во рту и пищеводе. Боли в желудке, колики, тошнота, рвота, понос, повышенное кровяное давление, твёрдый неправильный пульс, судороги, позже возможны и параличи, синюшность лица и конечностей (конечности холодные), обильный холодный пот, мышечная слабость, в особенности конечностей, доходящая до того, что отравленный не может кивнуть головой. Расстройство походки, а также речи вследствие паралича мышц глотки и языка. Одышка, головокружение, шум в ушах, расстройство зрения.

В случае тяжёлого отравления смерть наступает внезапно или в течение одних суток. Тяжёлые отравления наступают при приёме внутрь 0,2—0,5 г солей бария, смертельная доза 0,8—0,9 г.

Для оказании первой помощи необходимо промыть желудок 1 % раствором сульфата натрия или магния. Клизмы из 10 % растворов тех же солей. Приём внутрь раствора тех же солей (20,0 частей соли на 150,0 частей воды) по столовой ложке каждые 5 мин. Рвотные средства для удаления из желудка образовавшегося нерастворимого сульфата бария. Внутривенно 10—20 мл 3 % раствора сульфата натрия. Подкожно — камфора, кофеин, лобелин — по показаниям. Тепло на ноги. Внутрь слизистые супы и молоко.

• Барий (Ba)
• Азид бария (Ba(N₃)₂) Тринидрид бария
• Амид бария (Ba(NH₂)₂) Амид бария
• Арсенид бария (Ba₃As₂) Барий мышьяковистый
• Аурат бария (Ba[AuO₂]₂) Аурат бария
• Ацетат бария (Ba(CH₃COO)₂) Барий уксуснокислый
• Бромат бария (Ba(BrO₃)₂) Барий бромноватокислый
• Бромид бария (BaBr₂) Барий бромистый
• Вольфрамат бария (BaWO₄) Барий вольфрамовокислый
• Гексаборид бария (BaB₆) Барий бористый
• Гексацианоферрат II бария (Ba₂[Fe(CN)₆]) Гексацианоферроат бария
• Гидрид бария (BaH₂) Барий водородистый
• Гидроксид бария (Ba(OH)₂) Едкий барий
• Гидросульфид бария (Ba(HS)₂) Сернистый барий кислый
• Гидрофосфат бария (BaHPO₄) Фосфорнокислый барий кислый
• Гипонитрит бария (BaN₂O₂) Барий азотноватистокислый
• Дигидрофосфат бария (Ba(H₂PO₄)₂) Барий фосфорнокислый однозамещённый
• Дитионат бария (BaS₂O₆) Барий дитионовокислый
• Йодат бария (Ba(IO₃)₂) Барий йодноватокислый
• Йодид бария (BaI₂) Барий йодистый
• Карбид бария (BaC₂) Барий углеродистый
• Карбонат бария (BaCO₃) Барий углекислый
• Манганат бария (BaMnO₄) Барий марганцовистокислый
• Молибдат бария (BaMoO₄) Барий молибденовокислый
• Нитрат бария (Ba(NO₃)₂) Барий азотнокислый
• Нитрид бария (Ba₃N₂) Барий азотистый
• Нитрит бария (Ba(NO₂)₂) Барий азотистокислый
• Оксалат бария (BaC₂O₄) Барий щавелевокислый
• Оксид бария (BaO) Барий окись
• Оксид иттрия-бария-меди (YBa₂Cu₃O₇−x) YBCO
• Перманганат бария (Ba(MnO₄)₂) Барий марганцовокислый
• Пероксид бария (BaO₂) Перекись бария
• Пероксодисульфат бария (BaS₂O₆(O₂)) Барий надсернокислый
• Перхлорат бария (Ba(ClO₄)₂) Барий хлорнокислый
• Пирофосфат бария (Ba₂P₂O₇) Барий фосфорнокислый пиро
• Селенат бария (BaSeO₄) Барий селеновокислый
• Селенид бария (BaSe) Барий селенистый
• Силикат бария (BaSiO₃) Барий кремнекислый
• Сульфат бария (BaSO₄) Барий сернокислый
• Сульфид бария (BaS) Барий сернистый
• Сульфит бария (BaSO₃) Барий сернистокислый
• Тиосульфат бария (BaSO₃S) Гипосульфит бария
• Тиоцианат бария (Ba(SCN)₂) Барий роданистый
• Титанат бария (BaTiO₃) Барий титановокислый
• Формиат бария (C₂H₂BaO₄) Барий муравьинокислый
• Фосфат бария (Ba₃(PO₄)₂) Барий фосфорнокислый
• Фосфид бария (Ba₃P₂) Барий фосфористый
• Фторид бария (BaF₂) Барий фтористый
• Хлорат бария (Ba(ClO₃)₂) Барий хлорноватокислый
• Хлорид бария (BaCl₂) Барий хлористый
• Хромат бария (BaCrO₄) Барий хромовокислый
• Цианид бария (Ba(CN)₂) Барий цианистый
• Цирконат бария (BaZrO₃) Барий цирконивокислый

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

1

H

He

2

Li

Be

B

C

N

O

F

Ne

3

Na

Mg

Al

Si

P

S

Cl

Ar

4

K

Ca

Sc

Ti

V

Cr

Mn

Fe

Co

Ni

Cu

Zn

Ga

Ge

As

Se

Br

Kr

5

Rb

Sr

Y

Zr

Nb

Mo

Tc

Ru

Rh

Pd

Ag

Cd

In

Sn

Sb

Te

I

Xe

6

Cs

Ba

La

Ce

Pr

Nd

Pm

Sm

Eu

Gd

Tb

Dy

Ho

Er

Tm

Yb

Lu

Hf

Ta

W

Re

Os

Ir

Pt

Au

Hg

Tl

Pb

Bi

Po

At

Rn

7

Fr

Ra

Ac

Th

Pa

U

Np

Pu

Am

Cm

Bk

Cf

Es

Fm

Md

No

Lr

Rf

Db

Sg

Bh

Hs

Mt

Ds

Rg

Cn

Nh

Fl

Mc

Lv

Ts

Og

8

Uue

Ubn

Ubu

Ubb

Ubt

Ubq

Ubp

Ubh

Ubs

Eu, Sm, Li, Cs, Rb, K, Ra, Ba, Sr, Ca, Na, Ac, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Gd, Tb, Mg, Y, Dy, Am, Ho, Er, Tm, Lu, Sc, Pu,Th, Np, U, Hf, Be, Al, Ti, Zr, Yb, Mn, V, Nb, Pa, Cr, Zn, Ga, Fe, Cd, In, Tl, Co, Ni, Te, Mo, Sn, Pb, H₂,W, Sb, Bi, Ge, Re, Cu, Tc, Te, Rh, Po, Hg, Ag, Pd, Os, Ir, Pt, Au

Очистка

Сырой металлический барий очищают перегонкой в вакууме (1—1,5 мм рт. ст., температура 800°) в аппаратуре, подобной при­меняемой для очистки магния.

ХИМИЧЕСКИЕ И ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Барий — белый серебристый металл с объемно-центрированной кубической решеткой (модификация α-Ва устойчива ниже 375°, модификация β-Ва — от 375 до 710°). Плотность бария 3,74 г1см3, твердость 3 по шкале Мооса (тверже свинца). Ковкий металл. При загрязнении ртутью становится хрупким. Т. пл. 710°, т. кип. 1696°. Соли бария окрашивают пламя газовой горелки в желто-зеленый цвет.

Самый важный радиоактивный изотоп бария — (β- и γ-активный 140Ва — образуется при распаде урана, тория и плутония; период полураспада 13,4 дня. 140Ва извлекают хроматографически из смеси продуктов распада. Распад изотопа 140Ва сопровождается выделе­нием радиоактивного 140La.

При облучении цезия дейтронами образуется ядерный изотоп 133Ва с периодом полураспада 1,77 дней. Со свинцом, никелем, сурь­мой, оловом и железом барий образует сплавы.

Барий химически активнее кальция и стронция. Металлический барий хранят в герметичных сосудах под петролейным эфиром или парафиновым маслом. На воздухе металлический барий теряет блеск, покрывается коричневато-желтой, а затем серой пленкой окиси и нит­рида:

Ва + 1/20₂ = Ва0 + 133,1 ккал.

ЗВа +N₂= Ba₃N₂ + 89,9 ккал

Под действием галогенов металлический барий образует безвод­ные галогениды ВаХ₂ (X == F ˉ, С1ˉ , Вг ˉ, I ˉ ). Металлический барий разлагает воду:

Ва + 2Н₂О = Ва(ОН)₂ + 112 + 92,5 ккал

Растворение металлического бария в жидком аммиаке (—40″) сопровождается образованием аммиаката Ba(NH₃)₆-При обычной температуре барий реагирует с двуокисью углерода:

5Ва + 2C0₂ = ВаС₂ + 4Bа0

Металлический барий — сильный восстановитель. С его помощью при восстановлении хлорида америция (1100°) и фторида кюрия (1300°) были получены элементы америций (N 95) и кюрий (N 96). При высокой температуре барий восстанавливает закись углерода, а выде­ляющийся свободный углерод реагирует с барием с образованием карбида ВаС₂.

Приведенная ниже схема иллюстрирует химическую активность бария.

Растворимые соли бария чрезвычайно ядовиты. Введенный внутривенно хлорид бария мгновенно вызывает смерть. Карбонат и сульфит бария ядовиты, так как они растворяются в соляной кислоте, которая содержится в желудочном соке.

ПРИМЕНЕНИЕ

Металлический барий применяется для металлотермического вос­становления америция и кюрия, в антифрикционных сплавах на осно­ве свинца, а также в вакуумной технике. Сплавы свинец — барий вытесняют полиграфические сплавы свинец — сурьма.

СОЕДИНЕНИЯ (ОБЩИЕ СВОЙСТВА)

Известны многочисленные соединения, в которых барий присут­ствует в виде двухвалентного катиона. Ион Ва2+ бесцветен, имеет устойчивую восьмиэлектронную конфигурацию. Радиус иона 1,34 А. Он обладает относительно большим объемом и слабо выраженной тенденцией к поляризации, поэтому не образует устойчивых ком­плексных соединений. Гидроокись Ba(OH)g представляет собой силь­ное основание.

История открытия.

В 1602 Касциароло (болонский сапожник и алхимик) подобрал в окрестных горах камень, который настолько тяжелый, что Касциароло заподозрил в нем золото. Пытаясь выделить золото из камня, алхимик прокалил его с углем. Хотя выделить золото при этом не удалось, опыт принес явно обнадеживающие результаты: охлажденный продукт прокаливания светился в темноте красноватым цветом. Известие о столь необычной находке произвело настоящую сенсацию в алхимической среде и необычный минерал, получивший целый ряд названий – солнечный камень (Lapis solaris), болонский камень (Lapis Boloniensis), болонский фосфор (Phosphorum Boloniensis) стал участником разнообразных экспериментов. Но время шло, а золото и не думало выделяться, поэтому интерес к новому минералу постепенно пропал, и долгое время его считали видоизмененной формой гипса или извести. Лишь через полтора столетия, в 1774 известные шведские химики Карл Шееле и Юхан Ган пристально изучили «болонский камень» и установили, что в нем содержится некая «тяжелая земля». Позднее, в 1779, Гитон де Морво назвал эту «землю» барот (barote) от греческого слова «barue
» – тяжелый, а в дальнейшем изменил название на барит (baryte). Под этим названием бариевая земля фигурировала в учебниках химии конца 18 – начала 19 вв. Так, например, в учебнике А.Л.Лавуазье (1789) барит входит в список солеобразующих землистых простых тел, причем приводится и другое название барита – «тяжелая земля» (terre pesante, лат. terra ponderosa). Содержащийся в минерале неизвестный пока металл стали называть барием (лат. – Barium). В русской литературе 19 в. также употреблялись названия барит и барий. Следующим известным минералом бария стал природный карбонат бария, открытый в 1782 Витерингом и названный впоследствии в его честь витеритом. Металлический барий был впервые получен англичанином Гэмфри Дэви в 1808 путем электролиза влажного гидроксида бария с ртутным катодом и последующим испарением ртути из амальгамы бария. Следует отметить, что в том же 1808 несколько раньше Дэви амальгаму бария получил шведский химик Йенс Берцелиус . Несмотря на свое название, барий оказался сравнительно легким металлом с плотностью 3,78 г/см 3 , поэтому в 1816 английский химик Кларк выступил с предложением отклонить название «барий» на том основании, что если бариевая земля (оксид бария) действительно тяжелее других земель (оксидов), то металл, наоборот, легче других металлов. Кларк хотел назвать этот элемент плутонием в честь древнеримского бога, властителя подземного царства Плутона, однако это предложение не встретило поддержки у других ученых и легкий металл продолжал именоваться «тяжелым».

Получение

Основное сырье в производстве бария и его соединений — баритовый концентрат (80-95% BaSO₄), который получают флотацией барита с использованием жидкого стекла в качестве депрессора пустой породы; степень извлечения BaSO₄ — 55-60%. Восстановлением BaSO₄ каменным углем, коксом или природным газом получают BaS (BaSO₄ + 4С → BaS + 4СО; BaSO₄ + 2СН₄ → BaS + 2С + 4Н₂О), который перерабатывают на другие соединения бария, в частности Ва(ОН)₂, ВаСО₃ и Ba(NO₃)₂. Прокаливанием этих соединений соответственно при 800, 1400 и 700°С получают ВаО.

Основной промышленный метод получения металлического бария из ВаО -восстановление его порошком аллюминия: 4ВаО + 2Аl → ЗВа + ВаО*Аl₂О₃. Процесс проводят в реакторе при 1100 — 1200°С в атмосфере аргона или в вакууме (последний способ предпочтителен). Молярное соотношение ВаО:Аl составляет (1,5-2):1. Реактор помещают в печь так, чтобы температура его «холодной части» (в ней конденсируются образующиеся пары бария) была около 520°С. Перегонкой в вакууме барий очищают до содержания примесей менее 10−4% по массе, а при использовании зонной плавки — до 10−6%.

Небольшие количества бария получают также восстановлением ВаВеО₂ (синтезируемого сплавлением Ва(ОН)₂ и Ве(ОН)₂) при 1300°С титаном, а также разложением при 120°С Ba(N₃)₂, образующегося при обменных реакциях солей бария с азидом натрия.

Свойства металла

Барий обладает второй степенью окисления со знаком плюс. Валентность элемента совпадает с номером группы размещения в таблице Менделеева, то есть равна двум. Ковалентный радиус атома — 198 пикометров, а ионный — 134 пикометра.

По шкале Полинга показатель электроотрицательности бария составляет 0,89. Электродный потенциал элемента равняется -2,906. Энергия ионизации первого электрона достигает 502,5 кДж/моль, что равнозначно 5,21 электронвольта.

Согласно химическим свойствам бария, этот щелочноземельный металл:

• быстро окисляется на воздухе (в результате этого взаимодействия образуется смесь бариевых соединений — оксида и нитрида);
• воспламеняется даже при слабом нагревании;
• с водой реагирует энергично (результатом этой реакции служит образование бариевого гидроксида);
• с галогенами легко вступает в реакцию (образуются галогениды);
• с кислотами разбавленного типа взаимодействует активно.

Многие бариевые соли мало растворяются в воде или не растворяются полностью. К таким солям относятся:

• фосфат;
• сульфит;
• сульфат;
• карбонат.

Сульфид же, напротив, отлично растворяется в воде. Бариевые соли растворимого типа помогают установить содержание в растворе серной кислоты, а также ее растворимых солей. При их наличии в растворе выпадает осадок белого цвета — это бариевый сульфат, который не растворяется ни в кислотах, ни в воде.

Барий способен восстановить до соответствующего металла многие из таких соединений:

• галогениды;
• оксиды;
• сульфиды.

При совместном нагревании бария и водорода образуется бариевый гидрид. Кроме того, барий при нагревании вступает в реакцию с аммиаком. Бариевые соединения при попадании в пламя окрашивают его в насыщенный желто-зеленый цвет.

Термодинамические и физические свойства бария в форме простого вещества:

• молярный объем — 39 кубических сантиметров на моль;
• молярная теплоемкость — 28,1 джоуля на кельвин-моль;
• удельная теплота плавления — 7,66 килоджоуля на моль;
• удельная теплота испарения — 142 килоджоуля на моль.

В нормальных условиях плотность этого металла составляет 3,5 грамма на кубический сантиметр. Плавится он при температуре 1002 кельвина, а кипит при температуре 1910 кельвинов. Теплопроводность металла составляет 300 кельвинов или 18,4 ватта на метр-кельвин.

Такая физическая характеристика, как ковкость, не мешает барию раскалываться при резком ударе. По шкале Мооса твердость этого металла равна 1,25. Для хранения бария требуется определенная среда. Ее обеспечивает керосин или слой парафина, которым покрывают металл.

Когда показана процедура?

Обследование проводится при подозрении на заболевания и патологии, которые могут представлять серьезную опасность для пациента. В большинстве случаев рентгенография желудка с барием позволяет подтвердить или уточнить диагноз и назначить правильное лечение.

Подозрение на формирование язвенного заболевания желудка и ДПК

Язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки (ДПК) приводит к периодическому появлению язв. Она может развиваться годам и наносить здоровью серьезный вред. На рентгенографии желудка с барием специалист находит язву и оценивает ее размер, форму и другие параметры, а также устанавливает стадию заболевания и обнаруживает сопутствующие симптомы.

Обнаружение в органе злокачественного процесса

При подозрении на развитие злокачественного процесса рентген желудка с барием рекомендуется делать в обязательном порядке, так как последствия недуга могут быть смертельно опасны для пациента. На снимках раковый процесс выглядит как дефект слизистой оболочки. Часто после рентгена желудка с барием выполняется эндоскопическое исследование, и отбирается образец новообразования для лабораторного исследования.

Дивертикулез и другие деформации желудочных стенок

Для диагностики выпячивания стенок (дивертикулез) рентгенография желудка с барием требует дополнительной подготовки. После введения контрастного препарата пациент попеременно поднимает верхнюю и нижнюю часть туловища, чтобы контраст заполнил всю полость органа.
На рентгене желудка с барием дивертикулез небольших размеров похож на язву, но имеет горизонтальный уровень и шейку.

Любые воспаления желудка

Очаги воспаления в желудке могут появляться в результате различных процессов. В том числе при язвенной болезни или онкологии. Рентген желудка с барием позволяет найти очаг воспаления и по косвенным признакам установить его причину.

Дисфункции глотания

Дисфагия, или дисфункция глотания, часто выражена тем, что пациент жалуется на невозможность проглотить пищу и ее скопление в пищеводе. При этом больной не всегда может точно указать на место препятствия. Поэтому для точной локализации патологии применяется рентгенография желудка с барием.

Болевые ощущения в абдоминальной области или в участке пупка

Боли в области пупка и абдоминальной зоне могут говорить о развитии злокачественных процессов в желудке и двенадцатиперстной кишке. Поэтому при подобных симптомах специалист часто направляет пациента на рентген желудка и ДПК с барием.

Характеристики

Физические свойства

Барий — мягкий серебристо-белый металл с легким золотистым оттенком в сверхчистом состоянии.. Серебристо-белый цвет металлического бария быстро исчезает при окислении на воздухе с образованием темно-серого слоя, содержащего оксид. Барий имеет средний удельный вес и высокую электропроводность. Поскольку барий трудно очистить, многие из его свойств точно не определены.

При комнатной температуре и давлении металлический барий принимает объемно-центрированную кубическую структуру с барием-барием. расстояние 503 пикометров, расширяющееся при нагревании со скоростью приблизительно 1,8 × 10 / ° C. Это очень мягкий металл с твердостью по шкале Мооса 1,25. Его температура плавления 1000 K (730 ° C; 1340 ° F) является промежуточной между температурой более легкого стронция (1050 K или 780 ° C или 1430 ° F) и более тяжелого радия (973 K, 700 ° C или 1292 ° F). ; однако его температура кипения 2170 К (1900 ° C; 3450 ° F) превышает температуру кипения стронция (1655 К, или 1382 ° C, или 2519 ° F). Плотность (3,62 г / см) снова является промежуточной между плотностью стронция (2,36 г / см) и радия (≈5 г / см).

Химическая реакционная способность

Барий химически подобен магний, кальций и стронций, но еще более активны. Он всегда имеет степень окисления +2. Большинство исключений составляют несколько редких и нестабильных молекулярных частиц, которые охарактеризованы только в газовой фазе, таких как BaF, но недавно сообщалось о разновидностях бария (I) в составе интеркалированного графита. Реакции с халькогенами очень экзотермичны (выделяется энергия); реакция с кислородом или воздухом происходит при комнатной температуре. По этой причине металлический барий часто хранят в масле или в инертной атмосфере. Реакции с другими неметаллами, такими как углерод, азот, фосфор, кремний и водород, обычно являются экзотермическими и протекают при нагревании. Реакции с водой и спиртами очень экзотермичны и выделяют газообразный водород:

Ba + 2 ROH → Ba (OR) 2 + H 2 ↑ (R представляет собой алкильную группу или атом водорода)

Барий реагирует с аммиаком с образованием комплексов, таких как Ba (NH 3)6.

Металл легко подвергается воздействию кислот. Серная кислота является заметным исключением, поскольку пассивация останавливает реакцию за счет образования нерастворимого сульфата бария на поверхности. Барий соединяется с несколькими металлами, включая алюминий, цинк, свинец и олово, образующие интерметаллические фазы и сплавы.

Соединения

Выбранные плотности солей щелочноземельных металлов и цинка, г / см

	O.	S.	F.	Cl.	SO. 4	CO. 3	O. 2	H.
Ca.	3,34	2,59	3,18	2,15	2,96	2,83	2,9	1,7
Sr.	5,1	3,7	4,24	3,05	3,96	3,5	4,78	3,26
Ba.	5,72	4,3	4,89	3,89	4,49	4,29	4,96	4,16
Zn.	5,6	4,09	4,95	2,09	3,54	4,4	1,57	—

Соли бария обычно белые в твердом состоянии и бесцветные в растворенном состоянии. Они более плотные, чем аналоги стронция или кальция, за исключением галогенидов (см. Таблицу; цинк приведен для сравнения).

Гидроксид бария («барита») был известен алхимикам, которые получали его путем нагревания карбоната бария. В отличие от гидроксида кальция, он поглощает очень мало CO 2 в водных растворах и поэтому нечувствителен к атмосферным колебаниям. Это свойство используется при калибровке оборудования pH.

Летучие соединения бария горят от зеленого до бледно-зеленого пламени, что является эффективным тестом для обнаружения соединения бария. Цвет получается по спектральным линиям при 455,4, 493,4, 553,6 и 611,1 нм.

представляют собой развивающуюся область знаний: недавно открыты диалкилбарий и алкилгалобарий.

Изотопы

Барий, обнаруженный в земной коре, представляет собой смесь семи первичных нуклидов, бария-130, 132 и 134–138. Барий-130 подвергается очень медленному радиоактивному распаду. От до ксенон -130 посредством двойного бета плюс распад с периодом полураспада (0,5–2,7) × 10 лет (примерно в 10 раз больше возраста Вселенной). Его содержание составляет ≈0,1% от природного бария. Теоретически барий-132 может аналогичным образом подвергаться двойному бета-распаду до ксенона-132; этот распад не обнаружен. Радиоактивность этих изотопов настолько мала, что они не представляют опасности для жизни.

Из стабильных изотопов барий-138 составляет 71,7% всего бария; другие изотопы имеют уменьшающееся содержание с уменьшением массового числа.

В целом, барий имеет около 40 известных изотопов с массой от 114 до 153. Наиболее стабильным искусственным радиоизотопом является барий-133 с период полураспада примерно 10,51 года. Пять других изотопов имеют период полураспада дольше суток. Барий также имеет 10 метасостояний, из которых барий-133m1 является наиболее стабильным с периодом полураспада около 39 часов.

Месторождения и их ценность

Природные месторождения бария называются баритовыми рудниками. Добываемые вещества, то есть баритовые руды, по минеральным ассоциациям подразделяются на две категории: комплексную и мономинеральную.

Руды комплексного типа, в свою очередь, делятся на следующие подвиды:

• барито-флюоритовый;
• барито-сульфидный;
• барито-кальцитовый;
• железо-баритовый.

Состав баритовых руд мономинерального типа не нуждается в дополнительном пояснении. Именно месторождения руд этой категории представляют наибольшую ценность (особенно гидротермальные жильные). Также с практической стороны интересны месторождения руд барито-флюоритового и барито-сульфидного типов.

Кроме того, для промышленности особое значение имеют россыпи элювиального типа, а также пластовые месторождения метасоматического типа. Что касается редко встречающихся осадочных месторождений, образованных химическими осадками водоемов, то их ценность минимальна.

Баритовые руды, относящиеся к комплексной категории, содержат множество других полезных и ценных компонентов:

• флюорит;
• золото;
• серебро;
• галенит (источник свинца);
• медь;
• сфалерит (источник цинка);
• железо;
• олово;
• никель;
• кальцит;
• кварц и так далее.

Предупреждение

Воздействие вещества на человека бывает опасным.

Барий, его растворимые соли токсичны:

• Отравление наступает при превышении безопасной концентрации.
• Особо опасны растворимые соли. Попадая в ЖКТ, они «высвобождаются». Затем провоцируют паралич сердца и смерть за несколько часов.
• Тяжелое отравление (попадание в организм 0,19-0,49 г растворимых солей металла) влечет смерть в течение 24 часов. 0,79-0,89 г вызывают мгновенную смерть.
• Среди симптомов интоксикации барием – расстройство речи, зрения, походки из-за паралича мышц. Плюс головокружение, одышка, шум в ушах.

На коже, слизистых оболочках металл оставляет химический ожог.

Чистый барий и баритовая вода

Барий можно получить разными способами, в частности при электролизе расплавленной смеси хлористого бария и хлористого кальция. Можно получать барий и восстанавливая его из окиси алюмотермическим способом. Для этого витерит обжигают с углем и получают окись бария: ВаСO3 + С  → ВаО + 2СО. Затем смесь ВаО с алюминиевым порошком нагревают в вакууме до 1250° С. Пары восстановленного бария конденсируются в холодных частях трубы, в которой идет реакция: ЗВаО + 2АL → »Аl2O3 + ЗВа. интересно, что в состав запальных смесей для алюмотермии часто входит перекись бария Ва02. Получить окись бария простым прокаливанием витерита трудно: витерит разлагается лишь при температуре выше 1800° С. Легче получать ВаО, прокаливая нитрат бария Ba(NO3)2: 2Ва (NO3)2 →  2ВаО + 4NO + O2. И при электролизе и при восстановлении алюминием получается мягкий (тверже свинца, но мягче цинка) блестящий белый металл. Он плавится при 710° С, кипит при 1638° С, его плотность 3,76 г/см3. Все это полностью соответствует положению бария в подгруппе щелочноземельных металлов, Известны семь природных изотопов бария. Самый распространенный из них барий-138; его больше 70%. Барий весьма активен. Он самовоспламеняется от удара, легко разлагает воду, образуя растворимый гидрат окиси бария: Ва + 2Н2O → Ва (ОН)2 + Н2. Водный раствор гидрата окиси бария называют баритовой водой. Эту «воду» применяют в аналитической химии для определения СO2 в газовых смесях. Но это уже из рассказа о применении соединений бария. Металлический же барий практического применения почти не находит. В крайне незначительных количествах его вводят в подшипниковые и типографские сплавы. Сплав бария с никелем используют в радиолампах, чистый барий — только в вакуумной технике как геттер (газопоглотитель).

Польза бариевых солей

Важнее оказались соединения бария. Так, карбонат бария ВаСОз добавляют в стекольную массу, чтобы повысить коэффициент преломления стекла. Сернокислый барий применяют в бумажной промышленности как наполнитель; качество бумаги во многом определяется ее весом, барит BaSO4 утяжеляет бумагу. Эта соль обязательно входит во все дорогие сорта бумаги. Кроме того, сульфат бария -широко используется в производстве белой краски литопона — продукта реакции растворов сернистого бария с сернокислым цинком: BaS + ZnSO4  → BaSO4 + ZnS. Обе соли, имеющие белый цвет, выпадают в осадок, в растворе остается чистая вода. Белая краска на основе мелкокристаллических сульфата бария и сульфида цинка не-ядовита и обладает хорошей кроющей способностью. При бурении глубинных нефтяных и газовых скважин используется в качестве буровой жидкости взвесь серно-кислого бария в воде

Еще одна бариевая соль находит важное применение. Это титапат бария ВаТiO3 — один из самых главных сегнетоэлектриков , считающихся очень ценными электротехническими материалами

Свое название сегнетоэлектрики (правильнее было бы «сеньетоэлектрики») получили от имени французского аптекаря Сеньета, открывшего около 1655 г. двойную калиево-натриевую соль винной кислоты. Сеньет и не думал, что его соль обладает какими-то особыми физическими свойствами, в течение многих лет ее применяли только как слабительное. И лишь в 1918 г

американский физик Андерсон обратил внимание на то, что при температуре от —15 до +22° С эта соль имеет необычно большую диэлектрическую проницаемость. Тогда и родилось понятие о новом классе веществ, называемых теперь сегнетоэлектриками

В 1944 г. этот класс пополнился тптанатом бария, сегнетоэлектрические свойства которого были открыты советским физиком Б. М. Вулом. Особенность титаната бария состоит в том, что он сохраняет сегнетоэлектрнческие свойства в очень большом интервале температуры — от близкой к абсолютному нулю до +125° С. Это обстоятельство, а также большая механическая прочность и влагостойкость титаната бария способствовали тому, что он стал одним из самых важных сегнетоэлектриков. Получить его сравнительно просто. Витерит ВаСОз при 700—800° С реагирует с двуокисью титана ТiO2, получается как раз то, что нужно: ВаСO3 + ТiO2 →  ВаTiO3 + СO2.