عنصر ۵۶: باریم

۱، مقدمه عنصریباریم,
عنصر فلز قلیایی خاکی، با نماد شیمیایی Ba، در گروه IIA از دوره ششم جدول تناوبی قرار دارد. این یک فلز قلیایی خاکی نرم، نقره‌ای-سفید براق و فعال‌ترین عنصر در فلزات قلیایی خاکی است. نام این عنصر از کلمه یونانی بتا آلفا ρύς (barys) گرفته شده است که به معنی "سنگین" است.

۲، کشف تاریخچه مختصر
سولفیدهای فلزات قلیایی خاکی خاصیت فسفرسانس از خود نشان می‌دهند، به این معنی که پس از قرار گرفتن در معرض نور، برای مدتی در تاریکی به انتشار نور ادامه می‌دهند. ترکیبات باریم دقیقاً به دلیل همین ویژگی توجه مردم را به خود جلب کردند. در سال ۱۶۰۲، کفاشی به نام کاسیو لارو در شهر بولونیا، ایتالیا، باریت حاوی سولفات باریم را به همراه مواد قابل اشتعال تفت داد و کشف کرد که می‌تواند در تاریکی نور ساطع کند، که این موضوع توجه دانشمندان آن زمان را برانگیخت. بعدها، این نوع سنگ پولونیت نامیده شد و علاقه شیمیدانان اروپایی را به تحقیقات تحلیلی برانگیخت. در سال ۱۷۷۴، شیمیدان سوئدی سی. دبلیو. شیله کشف کرد که اکسید باریم یک خاک جدید نسبتاً سنگین است که آن را «باریتا» (خاک سنگین) نامید. در سال ۱۷۷۴، شلر معتقد بود که این سنگ ترکیبی از خاک جدید (اکسید) و اسید سولفوریک است. در سال ۱۷۷۶، او نیترات را در این خاک جدید حرارت داد تا خاک خالص (اکسید) به دست آورد. در سال ۱۸۰۸، شیمیدان بریتانیایی اچ. دیوی از جیوه به عنوان کاتد و پلاتین به عنوان آند برای الکترولیز باریت (BaSO4) جهت تولید آمالگام باریم استفاده کرد. پس از تقطیر برای حذف جیوه، فلزی با خلوص پایین به دست آمد و نام آن از کلمه یونانی barys (سنگین) گرفته شد. نماد عنصر به صورت Ba تنظیم شده است که ...باریم.

۳- خواص فیزیکی
باریمفلزی به رنگ سفید نقره‌ای با نقطه ذوب ۷۲۵ درجه سانتی‌گراد، نقطه جوش ۱۸۴۶ درجه سانتی‌گراد، چگالی ۳.۵۱ گرم بر سانتی‌متر مکعب و شکل‌پذیری است. سنگ معدن اصلی باریم، باریت و آرسنوپیریت است.

۴،باریمیک عنصر شیمیایی با خواص شیمیایی است.
نماد شیمیایی Ba، عدد اتمی ۵۶، متعلق به گروه IIA سیستم تناوبی است و عضوی از فلزات قلیایی خاکی است. باریم فعالیت شیمیایی زیادی دارد و در بین فلزات قلیایی خاکی فعال‌ترین است. از پتانسیل و انرژی یونیزاسیون، می‌توان دریافت که باریم قابلیت احیاپذیری بالایی دارد. در واقع، اگر فقط از دست دادن الکترون اول را در نظر بگیریم، باریم قوی‌ترین قابلیت احیاپذیری را در آب دارد. با این حال، از دست دادن الکترون دوم برای باریم نسبتاً دشوار است. بنابراین، با در نظر گرفتن همه عوامل، قابلیت احیاپذیری باریم به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد. با این وجود، این فلز همچنین یکی از واکنش‌پذیرترین فلزات در محلول‌های اسیدی است و در رتبه دوم پس از لیتیوم، سزیم، روبیدیوم و پتاسیم قرار دارد.

5. ترکیبات اصلی
۱) اکسید باریم به آرامی در هوا اکسید می‌شود و اکسید باریم را تشکیل می‌دهد که یک کریستال مکعبی بی‌رنگ است. در اسید محلول، در استون و آب آمونیاک نامحلول است. با آب واکنش می‌دهد و هیدروکسید باریم را تشکیل می‌دهد که سمی است. هنگام سوختن، شعله سبز رنگی ساطع می‌کند و پراکسید باریم تولید می‌کند.
۲) پراکسید باریم با اسید سولفوریک واکنش می‌دهد و پراکسید هیدروژن تولید می‌کند. این واکنش بر اساس اصل تهیه پراکسید هیدروژن در آزمایشگاه است.
۳). هیدروکسید باریم با آب واکنش می‌دهد و هیدروکسید باریم و گاز هیدروژن تولید می‌کند. به دلیل حلالیت کم هیدروکسید باریم و انرژی تصعید بالای آن، واکنش به شدت واکنش فلزات قلیایی نیست و هیدروکسید باریم حاصل، دید را مسدود می‌کند. مقدار کمی دی‌اکسید کربن به محلول وارد می‌شود تا رسوب کربنات باریم تشکیل شود و دی‌اکسید کربن اضافی نیز برای حل کردن رسوب کربنات باریم و تولید بی‌کربنات باریم محلول، بیشتر وارد می‌شود.
۴) آمینو باریم می‌تواند در آمونیاک مایع حل شود و محلولی آبی با خاصیت پارامغناطیس و رسانایی تولید کند که اساساً الکترون‌های آمونیاک را تشکیل می‌دهد. پس از مدت طولانی ذخیره‌سازی، هیدروژن موجود در آمونیاک توسط الکترون‌های آمونیاک به گاز هیدروژن کاهش می‌یابد و واکنش کلی، واکنش باریم با آمونیاک مایع برای تولید آمینو باریم و گاز هیدروژن است.
5). سولفیت باریم یک کریستال یا پودر سفید، سمی، کمی محلول در آب است و در صورت قرار گرفتن در هوا به تدریج به سولفات باریم اکسید می‌شود. در اسیدهای قوی غیر اکسید کننده مانند اسید هیدروکلریک حل می‌شود تا گاز دی اکسید گوگرد با بوی تند تولید کند. در مواجهه با اسیدهای اکسید کننده مانند اسید نیتریک رقیق، می‌تواند به سولفات باریم تبدیل شود.
6). سولفات باریم خواص شیمیایی پایداری دارد و بخشی از سولفات باریم حل شده در آب کاملاً یونیزه می‌شود و آن را به یک الکترولیت قوی تبدیل می‌کند. سولفات باریم در اسید نیتریک رقیق نامحلول است. عمدتاً به عنوان ماده حاجب دستگاه گوارش استفاده می‌شود.
کربنات باریم سمی و تقریباً نامحلول در آب سرد است. کمی در آب حاوی دی اکسید کربن محلول و در اسید هیدروکلریک رقیق محلول است. با سولفات سدیم واکنش می‌دهد و رسوب سفید نامحلول‌تری از سولفات باریم تولید می‌کند - روند تبدیل بین رسوبات در محلول آبی: تبدیل آن به سمت نامحلول‌تر آسان است.

۶، زمینه‌های کاربردی
۱. برای اهداف صنعتی در تولید نمک‌های باریم، آلیاژها، مواد آتش‌بازی، راکتورهای هسته‌ای و غیره استفاده می‌شود. همچنین یک اکسیدزدای عالی برای تصفیه مس است. به طور گسترده در آلیاژها، از جمله آلیاژهای سرب، کلسیم، منیزیم، سدیم، لیتیوم، آلومینیوم و نیکل استفاده می‌شود. فلز باریم می‌تواند به عنوان یک عامل گاززدا برای حذف گازهای ناچیز از لوله‌های خلاء و لوله‌های پرتو کاتدی و همچنین به عنوان یک عامل گاززدا برای تصفیه فلزات استفاده شود. نیترات باریم مخلوط با کلرات پتاسیم، پودر منیزیم و رزین می‌تواند برای تولید شعله‌های آتش و مواد آتش‌بازی استفاده شود. ترکیبات محلول باریم معمولاً به عنوان حشره‌کش، مانند کلرید باریم، برای کنترل آفات مختلف گیاهی استفاده می‌شوند. همچنین می‌تواند برای تصفیه آب نمک و آب دیگ بخار برای تولید سود سوزآور الکترولیتی استفاده شود. همچنین برای تهیه رنگدانه‌ها استفاده می‌شود. صنایع نساجی و چرم از آن به عنوان یک ماده خورنده و یک عامل مات کننده برای ابریشم مصنوعی استفاده می‌کنند.
۲. سولفات باریم برای مصارف پزشکی یک داروی کمکی برای معاینه با اشعه ایکس است. پودر سفید بی‌بو و بی‌مزه، ماده‌ای که می‌تواند در طول معاینه با اشعه ایکس، کنتراست مثبتی در بدن ایجاد کند. سولفات باریم پزشکی در دستگاه گوارش جذب نمی‌شود و واکنش‌های آلرژیک ایجاد نمی‌کند. حاوی ترکیبات باریم محلول مانند کلرید باریم، سولفید باریم و کربنات باریم نیست. عمدتاً برای تصویربرداری از دستگاه گوارش استفاده می‌شود، گاهی اوقات برای اهداف دیگر معاینه نیز استفاده می‌شود.

۷. روش تهیه
تولید صنعتی ازباریم فلزیبه دو مرحله تقسیم می‌شود: تولید اکسید باریم و کاهش حرارتی فلز (کاهش حرارتی آلومینیوم). در دمای 1000-1200 ℃،باریم فلزیمی‌توان با کاهش اکسید باریم با آلومینیوم فلزی به دست آورد و سپس با تقطیر در خلاء خالص‌سازی کرد. روش کاهش حرارتی آلومینیوم برای تولید باریم فلزی: به دلیل نسبت‌های مختلف مواد تشکیل‌دهنده، ممکن است دو واکنش برای کاهش اکسید باریم توسط آلومینیوم وجود داشته باشد. معادله واکنش به این صورت است: هر دو واکنش فقط می‌توانند مقدار کمی باریم را در دمای 1000 تا 1200 درجه سانتیگراد تولید کنند. بنابراین، برای انتقال مداوم بخار باریم از ناحیه واکنش به ناحیه تراکم سرد، باید از یک پمپ خلاء استفاده شود تا واکنش به سمت راست حرکت کند. باقیمانده پس از واکنش سمی است و قبل از دفع باید تصفیه شود.