Barium in Bolognit

arium, Element 56 des Periodensystems.

Bariumhydroxid, Bariumchlorid, Bariumsulfat … sind in Schulbüchern weit verbreitete Reagenzien. Im Jahr 1602 entdeckten westliche Alchemisten den Bologneser Stein (auch „Sonnenstein“ genannt), der Licht aussenden kann. Dieses Erz besitzt kleine leuchtende Kristalle, die nach Sonneneinstrahlung kontinuierlich Licht aussenden. Diese Eigenschaft faszinierte Zauberer und Alchemisten. Im Jahr 1612 veröffentlichte der Wissenschaftler Julio Cesare Lagara das Buch „De Phenomenis in Orbe Lunae“, in dem er die Ursache für die Lumineszenz des Bologneser Steins auf dessen Hauptbestandteil Baryt (BaSO4) zurückführte. Berichte aus dem Jahr 2012 enthüllten jedoch, dass die wahre Ursache für die Lumineszenz des Bologneser Steins Bariumsulfid war, das mit ein- und zweiwertigen Kupferionen dotiert war. Im Jahr 1774 entdeckte der schwedische Chemiker Scheler Bariumoxid und bezeichnete es als „Baryta“ (Schwere Erde), das Metall Barium wurde jedoch nie gewonnen. Erst 1808 gewann der britische Chemiker David durch Elektrolyse aus Baryt ein Metall geringer Reinheit: Barium. Es wurde später nach dem griechischen Wort barys (schwer) und dem Elementsymbol Ba benannt. Der chinesische Name „Ba“ stammt aus dem Kangxi-Wörterbuch und bedeutet ungeschmolzenes Kupfer-Eisenerz.

Bariummetallist sehr aktiv und reagiert leicht mit Luft und Wasser. Es kann zur Entfernung von Spurengasen in Vakuumröhren und Bildröhren sowie zur Herstellung von Legierungen, Feuerwerkskörpern und Kernreaktoren verwendet werden. 1938 entdeckten Wissenschaftler Barium, als sie die Produkte nach dem Beschuss von Uran mit langsamen Neutronen untersuchten, und spekulierten, dass Barium eines der Produkte der Urankernspaltung sein könnte. Trotz zahlreicher Entdeckungen über metallisches Barium werden Bariumverbindungen immer noch häufiger verwendet.

Die erste verwendete Verbindung war Baryt – Bariumsulfat. Es findet sich in vielen verschiedenen Materialien, beispielsweise in weißen Pigmenten in Fotopapier, Farbe, Kunststoffen, Autolacken, Beton, strahlenbeständigem Zement und medizinischen Behandlungen. Insbesondere im medizinischen Bereich ist Bariumsulfat die „Bariummahlzeit“, die wir während einer Gastroskopie zu uns nehmen. Bariummehl ist ein weißes, geruch- und geschmackloses Pulver, das weder in Wasser noch in Öl löslich ist und weder von der Magen-Darm-Schleimhaut aufgenommen noch durch Magensäure oder andere Körperflüssigkeiten beeinträchtigt wird. Aufgrund des hohen Atomkoeffizienten von Barium kann es bei Röntgenstrahlen einen photoelektrischen Effekt erzeugen und charakteristische Röntgenstrahlen aussenden, die beim Durchgang durch menschliches Gewebe einen Schleier auf dem Film bilden. Es kann zur Verbesserung des Anzeigekontrasts verwendet werden, sodass Organe oder Gewebe mit und ohne Kontrastmittel auf dem Film unterschiedliche Schwarz-Weiß-Kontraste aufweisen, um den Untersuchungseffekt zu erzielen und pathologische Veränderungen in menschlichen Organen wirklichkeitsgetreu darzustellen. Barium ist für den Menschen kein essentielles Element. Da in Bariummehl unlösliches Bariumsulfat verwendet wird, hat es keine nennenswerten Auswirkungen auf den menschlichen Körper.

Ein anderes häufig vorkommendes Bariummineral, Bariumcarbonat, unterscheidet sich jedoch. Schon der Name verrät seine Schädlichkeit. Der Hauptunterschied zu Bariumsulfat besteht in der Wasser- und Säurelöslichkeit, die zu vermehrter Bariumionenbildung und Hypokaliämie führt. Akute Bariumsalzvergiftungen sind relativ selten und werden häufig durch die versehentliche Einnahme löslicher Bariumsalze verursacht. Die Symptome ähneln denen einer akuten Gastroenteritis, daher wird eine Magenspülung im Krankenhaus oder die Einnahme von Natriumsulfat oder Natriumthiosulfat zur Entgiftung empfohlen. Einige Pflanzen haben die Funktion, Barium zu absorbieren und anzureichern, wie beispielsweise Grünalgen, die Barium für ihr Wachstum benötigen. Auch Paranüsse enthalten 1 % Barium, daher ist ein maßvoller Verzehr wichtig. Witherit spielt dennoch eine wichtige Rolle in der chemischen Produktion. Es ist Bestandteil von Glasuren. In Kombination mit anderen Oxiden kann es zudem eine einzigartige Farbe aufweisen, die als Hilfsstoff in Keramikbeschichtungen und optischem Glas verwendet wird.

Chemische endotherme Reaktionsexperimente werden üblicherweise mit Bariumhydroxid durchgeführt: Nach dem Mischen des festen Bariumhydroxids mit Ammoniumsalz kann eine starke endotherme Reaktion auftreten. Träufelt man einige Tropfen Wasser auf den Boden eines Behälters, ist das gebildete Eis sichtbar, und sogar Glassplitter können gefrieren und am Behälterboden kleben bleiben. Bariumhydroxid ist stark alkalisch und wird als Katalysator zur Synthese von Phenolharzen verwendet. Es kann Sulfationen abtrennen und ausfällen und so Bariumsalze herstellen. Auch analytische Zwecke wie die Bestimmung des Kohlendioxidgehalts in der Luft und die quantitative Analyse von Chlorophyll erfordern Bariumhydroxid. Bei der Herstellung von Bariumsalzen hat man sich eine sehr interessante Anwendung ausgedacht: Die Restaurierung von Wandmalereien nach einer Überschwemmung in Florenz im Jahr 1966 wurde durch eine Reaktion von Bariumhydroxid mit Gips (Calciumsulfat) zu Bariumsulfat abgeschlossen.

Auch andere bariumhaltige Verbindungen weisen bemerkenswerte Eigenschaften auf, wie etwa die photorefraktiven Eigenschaften von Bariumtitanat; die Hochtemperatur-Supraleitung von YBa2Cu3O7 sowie die unverzichtbare grüne Farbe von Bariumsalzen in Feuerwerkskörpern sind allesamt zu Highlights der Bariumelemente geworden.