Історія і походження назви Правити
У 1774 р шведський хімік Карл Вільгельм Шеєле і його друг Юхан Готліб Ган досліджували один з найважчих мінералів - важкий шпат BaSO4. Їм вдалося виділити невідому раніше «важку землю», яку потім назвали баритом (від грецького barys - важкий). А через 34 роки Хемфрі Деві, піддавши електролізу мокру баритові землю, отримав з неї новий елемент - барій. Слід зазначити, що в тому ж 1808 році декілька раніше Деві, Єні Якоб Берцеліус з співробітниками отримав амальгами кальцію, стронцію і барію. Так з'явився елемент барій. Природний питання: чому барій не відкрили раніше, адже головний його мінерал BaSO4 відомий з XVII ст. «Розкрити» цей мінерал, виділити з нього «землю», окисел, виявилося не під силу попередникам Шеєле і Гана. Ще алхіміки прокаливали BaSO4 з деревом або деревним вугіллям і отримували фосфоресцирующие «болонські самоцвіти». Але хімічно ці самоцвіти НЕ BaO, а сірчистий барій BaS. Цікаво, що в чистому вигляді сульфід барію не світиться: необхідні активатори - микропримеси речовин-активаторів - солей вісмуту, свинцю, молібдену та інших металів. Світіння) фосфоресценція) відбувається не саме по собі, а тільки під впливом радіоактивного, рентгенівського, ультрафіолетового та інших видів випромінювання. Після припинення зовнішнього впливу фосфоресценція може тривати, поступово затухаючи, від декількох секунд до декількох годин.
Присутність в природі Правити
У земній корі міститься 0,05% барію. Це досить багато - значно більше, ніж, скажімо, свинцю, олова, міді або ртуті. У чистому вигляді він не зустрічається - барій активний, він входить в підгрупу лужноземельних металів і, природно, в мінералах пов'язаний досить міцно. Основні мінерали барію - важкий шпат BaSO4 (барит) і вітерит BaCO3. названий так по імені англійця Вільяма Вітерінга (1741 - 1799), який відкрив цей мінерал в 1782 р У невеликій концентрації солі барію містяться в багатьох мінеральних водах і морської воде.Наіболее великі родовища барієвих мінералів знаходяться на території республік колишнього СРСР, США, Франції , Румунії. Розвідані запаси бариту оцінюються в 115 мільйонів тонн, загальні запаси - в 300 мільйонів тонн (за оцінкою на 1980р).
отримання Правити
Основна сировина у виробництві барію і його сполук - баритовий концентрат (80-95% BaSO4), який отримують флотацією бариту з використанням рідкого скла в якості депрессора порожньої породи; ступінь вилучення BaSO4 - 55-60%. Відновленням BaSO4 кам'яним вугіллям, коксом або природним газом отримують BaS (BaSO4 + 4С → BaS + 4СО; BaSO4 + 2СН4 → BaS + 2С + 4Н2 О), який переробляють на інші сполуки барію, зокрема Ва (ОН) 2. ВаСО3 і Ba (NO3) 2. Прожарювання цих сполук відповідно при 800, 1400 і 700 ° С отримують ВаО.
Основний промисловий метод отримання металевого барію з ВаО-відновлення його порошком алюмінію: 4ВаО + 2Аl → зва + ВаО * Аl2 О3. Процес проводять в реакторі при 1100 - 1200 ° С в атмосфері аргону або у вакуумі (останній спосіб кращий). Молярне співвідношення ВаО: Аl становить (1,5-2): 1. Реактор поміщають в піч так, щоб температура його «холодної частини» (в ній конденсуються утворюються пари барію) була близько 520 ° С. Перегонкою в вакуумі барій очищають до вмісту домішок менше 10 -4% по масі, а при використанні зонної плавки - до 10 -6%.
Невеликі кількості барію отримують також відновленням ВаВеО2 (синтезованого сплавом Ва (ОН) 2 і Ве (ОН) 2) при 1300 ° С титаном, а також розкладанням при 120 ° С Ba (N3) 2. утворюється при обмінних реакціях солей барію з азидом натрію.
Фізичні властивості Правити
Барій - сріблясто-білий ковкий метал. При різкому ударі розколюється. При звичайному тиску існує в двох аллотропних модифікаціях: до 375 ° С стійкий α-Ва з кубічної об'ємно-центрованої гратами (а = 0,501 нм), вище 375 ° С стійкий β-Ba; стандартна теплота переходу між модіцікаціямі становить 0,86 кДж / моль. При 19 ° С і 5530 МПа утворюється гексагональна модифікація. Температура плавлення 727 ° С, температура кипіння 1637 ° С; щільність 3,780 г / см3; потрійна точка: температура 710 ° С, тиск 1,185 Па; рівняння температурної залежності тиску пари над твердим та рідким барієм відповідно: lgP (мм.рт.ст.) = 9,405 - 9496 / T - 0,787 * 10 -3 T - 0,364 * lgT (в інтервалі від 298 до 983 К), lgP ( мм.рт.ст.) = 20,408 - 8304 / T - 4,036 * lgT (в інтервалі від 983 до 1959К); критична температура 2497 ° С; ізобарна теплоємність 28,1 Дж / (моль * К); Стандартні теплота плавлення 7,12 кДж / моль, стандартна теплота випаровування 150,9 кДж / моль (1910К); стандартна ентропія 62,5 Дж / (моль * К); температурний коефіцієнт лінійного розширення (17-21) * 10 -6 К -1 (в інтервалі 273-573К); електричний опір 6 * 10 -8 Ом * м (273К), температурний коефіцієнт електричного опору 3,6 * 10 -3 К -1. Барій парамагнитен, магнітна сприйнятливість 0,15 * 9. Робота виходу електрона 2,49 еВ. Стандартний електродний потенціал Ва2 + / Ва = -2,906 В. Твердість по минерало-ня шкалою 1,25, за шкалою Мооса 2, по Брінеллю 42 МПа; коефіцієнт стисливості 10,4 * 10 11 Па -1; σраст 12,8-0,98 МПа (в інтервалі 293-873 К).
Хімічні властивості Правити
Барій - хімічно активний лужноземельний метал. Інтенсивно окислюється на повітрі, утворюючи плівку, яка містить оксид барію ВаО і нітрид барію Ba3 N2 (температура плавлення близько 1000 ° С). При незначному нагріванні на повітрі запалюється. Енергійно реагує з водою, даючи гідроксид Ва (ОН) 2. З розведеними кислотами утворює солі. Більшість солей барію з аніонами слабких кислот і кислот середньої сили малорастворіми, виняток - BaS, Ba (CN) 2. Ba (SCN) 2. Ba (OOCCH3) 2. З галогенами Барій утворює галогеніди, з воднем при нагріванні - гідрид ВаН2. з NH3 при нагріванні - ВаН2 і Ba3 N2. з вуглецем і азотом - ціанід Ba (CN) 2. З рідким аміаком дає темно-синій розчин, з якого можна виділити аміакати [Ba (NH3) 6], що має золотистий блиск і легко розкладається з відщеплення NH3. У присутності платинового каталізатора аміакати розкладається з утворенням аміду барію:
Барій відновлює оксиди, галогеніди і сульфіди багатьох металів до відповідного металу. Для барію характерне утворення інтерметалідів, наприклад в системі Ва-Аl виявлені BaAl, BaAl2. BaAl4.
застосування Правити
Сплав барію з Аl (сплав альба, 56% Ва) - основа геттеров (газовбирачів). Для отримання власне геттера барій випаровують зі сплаву високочастотним нагріванням в вакуумированной колбі приладу, в результаті на холодних частинах колби утворюється так зване барієве дзеркало (або дифузне покриття при випаровуванні в середовищі азоту). Активною частиною переважної більшості термоемісійних катодів є ВаО. Барій використовують також як розкислювач Сu і Рb, як присадки до антифрикційним сплавів, чорних і кольорових металів, а також до сплавів, з яких виготовляють друкарські шрифти для збільшення їх твердості. Сплави барію з нікелем служать для виготовлення електродів запальних свічок в двигунах внутрішнього згоряння і в радіолампах. 140 Ва (період напіврозпаду 12,8 днів) - ізотопний індикатор, який використовується при дослідженні з'єднань барію. Барій додається спільно з цирконієм в жідкометалліческім теплоносії (сплави натрію, калію, заліза, літію, цезію) для зменшення агресивності до трубопроводів.
Фторид барію застосовується у вигляді монокристалів в оптиці (лінзи, призми), а так само використовується в твердотільних фториона акумуляторних батареях як компонент фторидного електроліту.
Оксид барію використовується в потужних медноокісних акумуляторах як компонент активної маси (окис барію-окис міді). Ще одне застосування оксиду барію - варіння спеціального сорту скла - застосовується для покриття уранових стрижнів. Один з розповсюджених типів таких стекол має наступний склад - (оксид фосфору-61%, ВаО-32%, оксид алюмінію-1,5%, оксид натрію-5,5%). У стекловарении для атомної промисловості застосовується так само і фосфат барію. Оксид барію спільно з оксидами міді і рідкоземельних металів застосовується для синтезу надпровідної кераміки працює при температурі рідкого азоту і вище.
Сульфат барію застосовується в якості розширювача активної маси негативних пластин при виробництві свинцево-кислотних акумуляторів. Хромат барію застосовується при отриманні водню і кисню термохимическим способом (цикл Ок-Рідж, США).
Соеденения барію (перш за все перекис і нітрат) використовуються в піротехніці для створення зеленого фарбування полум'я, як компонент освітлювальних складів і зажегательних сумішей. Перекис барію раніше використовувалася для отримання безводного пероксиду водню.
Титанат барію BaTiO3 - один з найбільш найважливіших сегнетоелектриків. Вперше його сегнетоелектрічеськие властивості були відкриті в 1944 г.советскім фізиком Б.М. Вулом. Особливість титаната барію полягає в тому, що він зберігає сегнетоелектрічеськие властивості в дуже великому інтервалі температури - від близької до абсолютного нуля до +125 ° C.Ето обставина, а також велика механічна міцність і вологостійкість титаната барію сприяли тому, що він став одним з найбільш важливих сегнетоелектриків. Титанат барію, як і всі сегнетоелектрики, володіє також п'єзоелектричні властивості - змінює споі електричні характеристики під дією тиску. При дії змінного електричного поля в його кристалах виникають коливання, в зв'язку з чим їх використовують в радіосхемах і автоматичних системах. Титанат барію застосовували при спробах виявити хвилі гравітації.
Світове виробництво барію: бариту 7,3 мільйонів тонн, інших сполук барію - 0,70 - 0,75 мільйонів тонн (1980р).
Біологічна роль Правити
токсичність Правити
Всі розчинні у воді сполуки барію високотоксичні. У результаті хорошою розчинності в воді з солей барію небезпечний хлорид, а також нітрат, нітрит, хлорат і перхлорат. Добре розчинні у воді солі барію швидко резорбируются в кишечнику. Смерть може наступити вже через кілька годин від паралічу серця.
Симптоми гострого отруєння солями барію: слинотеча, печіння в роті і стравоході. Болі в шлунку, кольки, нудота, блювота, пронос, підвищений кров'яний тиск, твердий неправильний пульс, судоми, пізніше можливі і паралічі, ціаноз обличчя і кінцівок (кінцівки холодні), рясний холодний піт, м'язова слабкість, особливо кінцівок, яка доходила до того , що отруєний не може кивнути головою. Розлад ходи, а також мови внаслідок паралічу м'язів глотки і мови. Задишка, запаморочення, шум у вухах, розлад зору.
У разі тяжкого отруєння смерть настає раптово або протягом однієї доби. Важкі отруєння настають при прийомі всередину 0,2 - 0,5 г солей барію, смертельна доза 0,8 - 0,9 м
Для надання першої допомоги необхідно промити шлунок 1% -ним розчином сульфату натрію або магнію. Клізми з 10% -них розчинів тих же солей. Дача всередину розчину розчину тих же солей (20,0 ч. Солі на 150,0 ч. Води) по столовій ложці кожні 5 хв. Блювотні засоби для видалення з шлунка утворився нерозчинного сульфату барію. Внутрішньовенно 10-20 мл 3% -ного розчину сульфату натрію. Підшкірно-камфора, кофеїн, лобелін-за показаннями. Тепло на ноги. Всередину слизові супи і молоко.
посилання Правити
У цій статті немає ілюстрацій.