Element 56: Barium

1、 Elementare EinführungBarium,
Das Erdalkalimetallelement mit dem chemischen Symbol Ba befindet sich in der Gruppe IIA der sechsten Periode des Periodensystems. Es ist ein weiches, silberweiß schimmerndes Erdalkalimetall und das aktivste Element unter den Erdalkalimetallen. Der Elementname kommt vom griechischen Wort beta alpha ρύς (barys), was „schwer“ bedeutet.

2、 Eine kurze Geschichte entdecken
Sulfide von Erdalkalimetallen weisen Phosphoreszenz auf, d. h. sie emittieren im Dunkeln noch eine Zeit lang Licht, nachdem sie Licht ausgesetzt wurden. Gerade aufgrund dieser Eigenschaft erregten Bariumverbindungen die Aufmerksamkeit der Menschen. Im Jahr 1602 röstete ein Schuhmacher namens Casio Lauro in der Stadt Bologna, Italien, Baryt, der Bariumsulfat zusammen mit brennbaren Substanzen enthielt, und entdeckte, dass es im Dunkeln Licht aussenden konnte, was das Interesse der damaligen Gelehrten weckte. Später wurde dieser Steintyp Polonit genannt und weckte das Interesse europäischer Chemiker an der analytischen Forschung. Im Jahr 1774 entdeckte der schwedische Chemiker CW Scheele, dass Bariumoxid ein relativ schwerer neuer Boden war, den er „Baryta“ (schwerer Boden) nannte. Im Jahr 1774 glaubte Scheler, dass dieser Stein eine Kombination aus neuem Boden (Oxid) und Schwefelsäure sei. Im Jahr 1776 erhitzte er das Nitrat in diesem neuen Boden, um reinen Boden (Oxid) zu erhalten. Im Jahr 1808 nutzte der britische Chemiker H. Davy Quecksilber als Kathode und Platin als Anode, um Baryt (BaSO4) zu elektrolysieren, um Bariumamalgam herzustellen. Nach der Destillation zur Entfernung von Quecksilber wurde ein Metall geringer Reinheit erhalten und nach dem griechischen Wort barys (schwer) benannt. Das Elementsymbol wird als Ba festgelegt und heißtBarium.

3. Physikalische Eigenschaften
Bariumist ein silberweißes Metall mit einem Schmelzpunkt von 725 °C, einem Siedepunkt von 1846 °C, einer Dichte von 3,51 g/cm3 und einer Duktilität. Die wichtigsten Bariumerze sind Baryt und Arsenopyrit.

4、Bariumist ein chemisches Element mit chemischen Eigenschaften.
Das chemische Symbol Ba, Ordnungszahl 56, gehört zur Gruppe des Periodensystems IIA und ist ein Mitglied der Erdalkalimetalle. Barium hat eine große chemische Aktivität und ist das aktivste unter den Erdalkalimetallen. Aus dem Potenzial und der Ionisierungsenergie lässt sich erkennen, dass Barium eine starke Reduzierbarkeit aufweist. Wenn man nur den Verlust des ersten Elektrons berücksichtigt, weist Barium tatsächlich die stärkste Reduzierbarkeit in Wasser auf. Allerdings ist es für Barium relativ schwierig, das zweite Elektron zu verlieren. Unter Berücksichtigung aller Faktoren wird die Reduzierbarkeit von Barium daher erheblich abnehmen. Dennoch ist es nach Lithium, Cäsium, Rubidium und Kalium auch eines der reaktivsten Metalle in sauren Lösungen.

5. Hauptverbindungen
1). Bariumoxid oxidiert an der Luft langsam zu Bariumoxid, einem farblosen kubischen Kristall. Löslich in Säure, unlöslich in Aceton und Ammoniakwasser. Reagiert mit Wasser unter Bildung von Bariumhydroxid, das giftig ist. Beim Verbrennen gibt es eine grüne Flamme ab und erzeugt Bariumperoxid.
2). Bariumperoxid reagiert mit Schwefelsäure unter Bildung von Wasserstoffperoxid. Diese Reaktion basiert auf dem Prinzip der Herstellung von Wasserstoffperoxid im Labor.
3). Bariumhydroxid reagiert mit Wasser unter Bildung von Bariumhydroxid und Wasserstoffgas. Aufgrund der geringen Löslichkeit von Bariumhydroxid und seiner hohen Sublimationsenergie ist die Reaktion nicht so intensiv wie die von Alkalimetallen und das entstehende Bariumhydroxid beeinträchtigt die Sicht. Eine kleine Menge Kohlendioxid wird in die Lösung eingeleitet, um einen Bariumcarbonat-Niederschlag zu bilden, und überschüssiges Kohlendioxid wird weiter eingeleitet, um den Bariumcarbonat-Niederschlag aufzulösen und lösliches Bariumbicarbonat zu erzeugen.
4). Aminobarium kann sich in flüssigem Ammoniak lösen und eine blaue Lösung mit Paramagnetismus und Leitfähigkeit erzeugen, die im Wesentlichen Ammoniakelektronen bildet. Nach einer langen Lagerungszeit wird der Wasserstoff im Ammoniak durch Ammoniakelektronen zu Wasserstoffgas reduziert, und die Gesamtreaktion besteht darin, dass Barium mit flüssigem Ammoniak reagiert, um Aminobarium und Wasserstoffgas zu erzeugen.
5). Bariumsulfit ist ein weißer Kristall oder ein weißes Pulver, giftig, schwer wasserlöslich und an der Luft allmählich zu Bariumsulfat oxidiert. In nicht oxidierenden starken Säuren wie Salzsäure auflösen, um Schwefeldioxidgas mit stechendem Geruch zu erzeugen. Bei Kontakt mit oxidierenden Säuren wie verdünnter Salpetersäure kann diese in Bariumsulfat umgewandelt werden.
6). Bariumsulfat hat stabile chemische Eigenschaften und der im Wasser gelöste Anteil des Bariumsulfats ist vollständig ionisiert, was es zu einem starken Elektrolyten macht. Bariumsulfat ist in verdünnter Salpetersäure unlöslich. Wird hauptsächlich als Magen-Darm-Kontrastmittel verwendet.
Bariumcarbonat ist giftig und in kaltem Wasser nahezu unlöslich. In kohlendioxidhaltigem Wasser ist es schwer löslich und in verdünnter Salzsäure löslich. Es reagiert mit Natriumsulfat und erzeugt einen unlöslicheren weißen Niederschlag von Bariumsulfat – der Umwandlungstrend zwischen Niederschlägen in wässriger Lösung: Es ist leicht, ihn in eine unlöslichere Richtung umzuwandeln.

6、 Anwendungsfelder
1. Es wird für industrielle Zwecke bei der Herstellung von Bariumsalzen, Legierungen, Feuerwerkskörpern, Kernreaktoren usw. verwendet. Es ist auch ein ausgezeichnetes Desoxidationsmittel für die Raffination von Kupfer. Weit verbreitet in Legierungen, einschließlich Blei-, Kalzium-, Magnesium-, Natrium-, Lithium-, Aluminium- und Nickellegierungen. Bariummetall kann als Entgasungsmittel zur Entfernung von Spurengasen aus Vakuumröhren und Kathodenstrahlröhren sowie als Entgasungsmittel zur Raffinierung von Metallen verwendet werden. Bariumnitrat gemischt mit Kaliumchlorat, Magnesiumpulver und Kolophonium kann zur Herstellung von Signalfackeln und Feuerwerkskörpern verwendet werden. Lösliche Bariumverbindungen werden häufig als Insektizide wie Bariumchlorid zur Bekämpfung verschiedener Pflanzenschädlinge eingesetzt. Es kann auch zur Raffinierung von Sole und Kesselwasser für die elektrolytische Natronlaugeproduktion eingesetzt werden. Wird auch zur Herstellung von Pigmenten verwendet. In der Textil- und Lederindustrie wird es als Beizmittel und Mattierungsmittel für Kunstseide verwendet.
2. Bariumsulfat für medizinische Zwecke ist ein Hilfsmedikament für Röntgenuntersuchungen. Geruchs- und geschmackloses weißes Pulver, eine Substanz, die bei Röntgenuntersuchungen für einen positiven Kontrast im Körper sorgen kann. Medizinisches Bariumsulfat wird im Magen-Darm-Trakt nicht absorbiert und verursacht keine allergischen Reaktionen. Es enthält keine löslichen Bariumverbindungen wie Bariumchlorid, Bariumsulfid und Bariumcarbonat. Hauptsächlich für die gastrointestinale Bildgebung verwendet, gelegentlich auch für andere Untersuchungszwecke

7、 Vorbereitungsmethode
Die industrielle Produktion vonmetallisches Bariumist in zwei Schritte unterteilt: die Herstellung von Bariumoxid und die thermische Reduktion von Metallen (thermische Reduktion von Aluminium). Bei 1000-1200 ℃,metallisches Bariumkann durch Reduktion von Bariumoxid mit metallischem Aluminium gewonnen und anschließend durch Vakuumdestillation gereinigt werden. Verfahren zur thermischen Aluminiumreduktion zur Herstellung von metallischem Barium: Aufgrund unterschiedlicher Bestandteilverhältnisse kann es bei der Aluminiumreduktion von Bariumoxid zu zwei Reaktionen kommen. Die Reaktionsgleichung lautet: Bei beiden Reaktionen kann bei 1000-1200 ℃ nur eine geringe Menge Barium entstehen. Daher muss eine Vakuumpumpe verwendet werden, um Bariumdampf kontinuierlich von der Reaktionszone in die kalte Kondensationszone zu übertragen, damit sich die Reaktion weiter nach rechts bewegt. Der Rückstand nach der Reaktion ist giftig und muss vor der Entsorgung behandelt werden