عنصر 56: باریم

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

2، کشف یک تاریخچه مختصر
سولفیدهای فلزات قلیایی خاکی فسفرسانس از خود نشان می دهند، به این معنی که پس از قرار گرفتن در معرض نور برای مدتی در تاریکی به انتشار نور ادامه می دهند. ترکیبات باریم دقیقاً به دلیل همین ویژگی شروع به جلب توجه مردم کردند. در سال 1602، کفاشی به نام کاسیو لائورو در شهر بولونیا، ایتالیا، باریت حاوی سولفات باریم را همراه با مواد قابل اشتعال برشته کرد و متوجه شد که می تواند در تاریکی نور ساطع کند، که در آن زمان توجه محققان را برانگیخت. بعدها این نوع سنگ پولونیت نامیده شد و علاقه شیمیدانان اروپایی را به تحقیقات تحلیلی برانگیخت. در سال 1774 شیمیدان سوئدی CW Scheele کشف کرد که اکسید باریم یک خاک نسبتاً سنگین جدید است که او آن را "Baryta" (خاک سنگین) نامید. در سال 1774، شلر معتقد بود که این سنگ ترکیبی از خاک جدید (اکسید) و اسید سولفوریک است. او در سال 1776 نیترات را در این خاک جدید گرم کرد تا خاک خالص (اکسید) به دست آید. در سال 1808، شیمیدان بریتانیایی H. Davy از جیوه به عنوان کاتد و پلاتین به عنوان آند برای الکترولیز باریت (BaSO4) برای تولید آمالگام باریم استفاده کرد. پس از تقطیر برای حذف جیوه، فلزی با خلوص پایین به دست آمد و از واژه یونانی باریس (سنگین) نامگذاری شد. نماد عنصر به صورت Ba تنظیم شده است که نامیده می شودباریم.

3- خواص فیزیکی
باریمیک فلز سفید نقره ای با نقطه ذوب 725 درجه سانتی گراد، نقطه جوش 1846 درجه سانتی گراد، چگالی 3.51 گرم بر سانتی متر مکعب و شکل پذیری است. سنگ معدن اصلی باریم باریت و آرسنوپیریت است.

4،باریمیک عنصر شیمیایی با خواص شیمیایی است.
نماد شیمیایی Ba با عدد اتمی 56 متعلق به گروه سیستم تناوبی IIA و عضوی از فلزات قلیایی خاکی است. باریم فعالیت شیمیایی بالایی دارد و در میان فلزات قلیایی خاکی فعال ترین است. از انرژی پتانسیل و یونیزاسیون می توان دریافت که باریم قابلیت احیا پذیری قوی دارد. در واقع، اگر فقط از دست دادن الکترون اول را در نظر بگیریم، باریم قوی ترین کاهش پذیری را در آب دارد. با این حال، از دست دادن الکترون دوم برای باریم نسبتاً دشوار است. بنابراین با در نظر گرفتن تمامی عوامل کاهش پذیری باریم به میزان قابل توجهی کاهش می یابد. با این وجود، همچنین یکی از واکنش پذیرترین فلزات در محلول های اسیدی است که پس از لیتیوم، سزیم، روبیدیم و پتاسیم در رتبه دوم قرار دارد.

5. ترکیبات اصلی
1). اکسید باریم به آرامی در هوا اکسید می شود و اکسید باریم را تشکیل می دهد که یک بلور مکعبی بی رنگ است. محلول در اسید، نامحلول در استون و آب آمونیاک. با آب واکنش می دهد و هیدروکسید باریم را تشکیل می دهد که سمی است. هنگام سوختن، شعله سبز رنگی از خود ساطع می کند و پراکسید باریم تولید می کند.
2). پراکسید باریم با اسید سولفوریک واکنش داده و پراکسید هیدروژن تولید می کند. این واکنش بر اساس اصل تهیه پراکسید هیدروژن در آزمایشگاه است.
3). هیدروکسید باریم با آب واکنش می دهد و هیدروکسید باریم و گاز هیدروژن تولید می کند. به دلیل حلالیت کم هیدروکسید باریم و انرژی تصعید بالای آن، واکنش به شدت واکنش فلزات قلیایی نیست و هیدروکسید باریم حاصله دید را مبهم خواهد کرد. مقدار کمی دی اکسید کربن به محلول وارد می شود تا رسوب کربنات باریم را تشکیل دهد و دی اکسید کربن اضافی بیشتر برای حل کردن رسوب کربنات باریم و تولید بی کربنات باریم محلول وارد می شود.
4). آمینو باریم می تواند در آمونیاک مایع حل شود و یک محلول آبی با پارامغناطیس و رسانایی تولید کند که اساساً الکترون های آمونیاک را تشکیل می دهد. پس از یک دوره طولانی ذخیره سازی، هیدروژن موجود در آمونیاک توسط الکترون های آمونیاک به گاز هیدروژن کاهش می یابد و واکنش کل عبارت است از واکنش باریم با آمونیاک مایع برای تولید آمینو باریم و گاز هیدروژن.
5). سولفیت باریم یک کریستال یا پودر سفید رنگ، سمی، کمی محلول در آب است و با قرار گرفتن در هوا به تدریج به سولفات باریم اکسید می شود. برای تولید گاز دی اکسید گوگرد با بوی تند در اسیدهای قوی غیر اکسید کننده مانند اسید کلریدریک حل می شود. هنگام مواجهه با اسیدهای اکسید کننده مانند اسید نیتریک رقیق، می توان آن را به سولفات باریم تبدیل کرد.
6). سولفات باریم خواص شیمیایی پایداری دارد و بخشی از سولفات باریم محلول در آب کاملاً یونیزه می شود و آن را به یک الکترولیت قوی تبدیل می کند. سولفات باریم در اسید نیتریک رقیق نامحلول است. عمدتا به عنوان ماده حاجب دستگاه گوارش استفاده می شود.
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 نشان می دهد تا رسوب سفید نامحلول تری از سولفات باریم تولید کند - روند تبدیل بین رسوبات در محلول آبی: تبدیل آن به جهت نامحلول تر آسان است.

6- فیلدهای کاربردی
1. برای مصارف صنعتی در تولید نمک های باریم، آلیاژها، آتش بازی، راکتورهای هسته ای و غیره استفاده می شود و همچنین یک اکسید زدا عالی برای تصفیه مس است. به طور گسترده در آلیاژها از جمله سرب، کلسیم، منیزیم، سدیم، لیتیوم، آلومینیوم و آلیاژهای نیکل استفاده می شود. فلز باریم می تواند به عنوان یک عامل گاززدایی برای حذف گازهای کمیاب از لوله های خلاء و لوله های پرتو کاتدی و همچنین یک عامل گاززدایی برای تصفیه فلزات استفاده شود. نیترات باریم مخلوط با کلرات پتاسیم، پودر منیزیم و کلوفون می تواند برای تولید شعله های سیگنال و آتش بازی استفاده شود. از ترکیبات باریم محلول معمولاً به عنوان حشره کش مانند کلرید باریم برای کنترل آفات مختلف گیاهی استفاده می شود. همچنین می توان از آن برای تصفیه آب نمک و آب دیگ برای تولید سود سوزآور الکترولیتی استفاده کرد. همچنین برای تهیه رنگدانه استفاده می شود. صنایع نساجی و چرم از آن به عنوان ماده خشک کننده و مات کننده ابریشم مصنوعی استفاده می کنند.
2. سولفات باریم برای استفاده پزشکی یک داروی کمکی برای معاینه اشعه ایکس است. پودر سفید بی بو و بی مزه، ماده ای که می تواند کنتراست مثبتی را در بدن در معاینه اشعه ایکس ایجاد کند. سولفات باریم پزشکی در دستگاه گوارش جذب نمی شود و واکنش های آلرژیک ایجاد نمی کند. حاوی ترکیبات باریم محلول مانند کلرید باریم، سولفید باریم و کربنات باریم نیست. به طور عمده برای تصویربرداری از دستگاه گوارش استفاده می شود، گاهی اوقات برای اهداف دیگر معاینه استفاده می شود

7- روش تهیه
تولید صنعتی ازباریم فلزیبه دو مرحله تقسیم می شود: تولید اکسید باریم و احیای حرارتی فلز (کاهش حرارتی آلومینیوم). در 1000-1200 ℃،باریم فلزیرا می توان با احیای اکسید باریم با آلومینیوم فلزی به دست آورد و سپس با تقطیر خلاء خالص کرد. روش احیای حرارتی آلومینیوم برای تولید باریم فلزی: با توجه به نسبت های مختلف مواد تشکیل دهنده، ممکن است دو واکنش برای احیای آلومینیوم اکسید باریم وجود داشته باشد. معادله واکنش این است: هر دو واکنش فقط می توانند مقدار کمی باریم در دمای 1000-1200 ℃ تولید کنند. بنابراین باید از پمپ خلاء برای انتقال مداوم بخار باریم از ناحیه واکنش به ناحیه تراکم سرد استفاده کرد تا واکنش به سمت راست ادامه یابد. باقیمانده پس از واکنش سمی است و قبل از دفع باید درمان شود