Неорганическая
Органическая
Коллоидная
Биологическая
Биохимия
Токсикологическая
Экологическая
Химическая энциклопедия
Советская энциклопедия
Справочник по веществам
Гетероциклы
Теплотехника
Углеводы
Квантовая химия
Моделирование ХТС
Номенклатура
Таблица Менделеева
Неорганические реакции
Органические реакции
Молярные массы
Форматирование формул
Редактор формул
Уравнивание реакций
Электронное строение атомов
Игра «Таблица Менделеева»
Термодинамические свойства
Конвертер величин
Гальванопара
Поиск репетиторов
Форум
Лекарства
Фармацевтика
Термины биохимии
Коды загрязняющих веществ
Стандартизация
Каталог предприятий


БАРИЙ

БАРИЙ (от греч. barys-тяжелый; лат. Barium) Ba, хим. элемент II гр. периодич. системы, ат. н. 56, ат. м. 137,33; относится к щелочноземельным элементам. Прир. барий состоит из семи стабильных изотопов с мае. ч. 130, 132, 134-137 и 138 (71,66%). Поперечное сечение захвата тепловых нейтронов 1,17-10 28 м2. Конфигурация внеш. электронной оболочки 6s2; степень окисления + 2, редко + 1; энергия ионизации Ва°->Ва+->Ва2+ соотв. 5,21140 и 10,0040 эВ; электроотрицательность по Полингу 0,9; атомный радиус 0,221 нм, ионный радиус Ва2+ 0,149 нм (координационное число 6).

Содержание бария в земной коре 5-10-2% по массе. В своб. виде не встречается. Важнейшие минералы - барит (тяжелый, или персидский, шпат) BaSO4, наиб, крупные месторождения к-рого находятся в СССР, США, Франции, Румынии, и витерит ВаСО3. Разведанные запасы барита ок. 115 млн. т, общие запасы - ок. 300 млн, т (1980).

Свойства. Барий - серебристо-белый ковкий металл. При резком ударе раскалывается. При обычном давлении существует в двух аллотропных модификациях: до 375°С устойчив1046-18.jpg с кубической объемно-центриров. решеткой (а = = 0,501 нм), выше 375 °С устойчив1046-19.jpg;1046-20.jpg перехода 0,86 кДж/моль. При 19°С и 5530 МПа образуется гексаген, модификация. Т. пл. 727°С, т. кип. 1637°С; плотн. 3,780 г/см3; тройная точка: т-ра 710°С, давл. 1,185 Па; ур-ния температурной зависимости давления пара над твердым и жидким барием соотв.: 1g р (мм рт. ст.) = 9,405 - 9496/Г --0,787*10-3 T - 0,3641g T (298-983К), 1gр(мм рт. ст.) = = 20,408 - 8304/Г - 4,036lg T (983 - 1959 К); tкрит 2497°С; Сp° 28,1 Дж/(моль*К);1046-21.jpg 7,12 кДж/моль,1046-22.jpg 150,9 кДж/моль (1910 К); So298 62,5 Дж/(моль*К); температурный коэф. линейного расширения (17-21)*10 К-1 (273-573 Ю;1046-23.jpg _6*10-8 Ом*м (273 К), температурный коэф.1046-24.jpg 3,6*10-3 К-1. Барий парамагнитен, магн. восприимчивость 0,15*109. Работа выхода электрона 2,49 эВ. Стандартный электродный потенциал Ва2+/Ва — 2,906 В. Твердость по минералогич. шкале 1,25, по шкале Мооса 2, по Бринеллю 42 МПа; коэф. сжимаемости 10,4*1011 Па-1; 12,8-0,98 МПа (293-873 К).1046-25.jpg

Барий интенсивно окисляется на воздухе, образуя пленку, содержащую бария оксид ВаО и нитрид Ba3N2 (т. пл. ~ 1000°С). При незначит. нагревании на воздухе воспламеняется. Энергично реагирует с водой, давая бария гидроксид Ва(ОН)2. С разб. к-тами образует соли. Большинство солей бария с анионами слабых к-т и к-т средней силы малорастворимы, исключение - BaS, Ba(CN)2, Ba(SCN)2, Ba(OOCCH3)2. С галогенами барий образует галогениды, с Н2 при нагр. - гидрид ВаН2 [т. пл. 675oС (с разл.), плотн. 4,15 г/см3,1046-26.jpg — 190,1 кДж/моль], с NH3 при нагр. - ВаН2 и Ba3N2, с С и N2 - цианид Ba(CN)2. С жидким NH3 дает темно-синий р-р, из к-рого можно выделить аммиакат [Ba(NH3)6], имеющий золотистый блеск и легко разлагающийся с отщеплением NH3. В присут. платинового кат. аммиакат разлагается с образованием амида бария:

1046-27.jpg

Барий восстанавливает оксиды, галогениды и сульфиды мн. металлов до соответствующего металла. Для него характерно образование интерметаллидов, напр. в системе Ва - А1 обнаружены BaAl, ВаА12, ВаА14.

Наиб. практически важным сое д. бария (в частности, оксиду, сульфату, фториду, хлориду) посвящены спец. статьи. Ниже приводятся сведения о нек-рых других соед. этого элемента.

Сульфид BaS - бесцв. кристаллы; т. пл. 2200°С; плотн. 4,25 г/см3;1046-28.jpg -453 кДж/моль; раств. в воде (в 100г-7,86 г при 20 °С, 67,34 г при 90 °С), практически не раств. в спирте. Из р-ра кристаллизуется гексагидрат, обезвоживающийся при 170°С. При растворении BaS частично гидролизуется до Ba(SH)2 и Ва(ОН)2; р-ры медленно окисляются кислородом воздуха с образованием S. При хранении на воздухе BaS поглощает СО2, образуя ВаСО3 и H2S, при прокаливании на воздухе окисляется до BaSO4. BaS - промежут. продукт при получении бария. Его применяют в произ-ве ВаС12 и других соед. бария, в кожевенной пром-сти для удаления волосяного покрова со шкур.

Ацетат Ва(ООССН3), - бесцв. кристаллы; т. пл. 490°С (с разл.); плотн. 2,47 г/см3; раств. в воде (58,8 г в 100 г при 0°С). Ниже 25 °С из водных р-ров кристаллизуется тригидрат, при 25-41 °С - моногидрат, выше 41 °С- безводная соль. Получают взаимод. Ва(ОН)2, ВаСО3 или BaS с СН3СО2Н. Применяют как протраву при крашении шерсти и ситца.

Манганат(VI) ВаМnО4 - зеленые кристаллы; не разлагается до 1000°С. Получают прокаливанием смеси Ba(NO3)2 с МnО2. Пигмент (касселева, или марганцовая, зелень), обычно используемый для фресковой живописи.

Хромат(VI) ВаСrO4 - желтые кристаллы; т. пл. 1380°С;1046-29.jpg — 1366,8 кДж/моль; раств. в неорг. к-тах, не раств. в воде. Получают взаимод. водных р-ров Ва(ОН)2 или BaS с хроматами(VI) щелочных металлов. Пигмент (баритовый желтый) для керамики. ПДК 0,01 мг/м3 (в пересчете на Сг03). Пирконат ВаZrО3-бесцв. кристаллы; т. пл. ~269°С;1046-30.jpg - 1762 кДж/моль; раств. в воде и водных р-рах щелочей и NH4HCO3, разлагается сильными неорг. к-тами. Получают взаимод. ZrO2 с ВаО, Ва(ОН)2 или ВаСО3 при нагревании. Цирконат Ва в смеси с ВаТiO3-пьезоэлект-рик.

Бромид ВаВr2 - белые кристаллы; т. пл. 847°С; плотн. 4,79 г/см3;1046-31.jpg -757 кДж/моль; хорошо раств. в воде, метаноле, хуже - в этаноле. Из водных р-ров кристаллизуется дигидрат, превращающийся в моногидрат при 75°С, в безводную соль - выше 100°С В водных р-рах взаимод. с СО2 и О2 воздуха, образуя ВаСО3 и Вr2. Получают ВаВr2 взаимод. водных р-ров Ва(ОН)2 или ВаСО3 с бромистоводородной к-той.

Иодид ВаI2 - бесцв. кристаллы; т. пл. 740°С (с разл.); плотн. 5,15 г/см3;1046-32.jpg . -607 кДж/моль; хорошо раств. в воде и этаноле. Из горячих водных р-ров кристаллизуется дигидрат (обезвоживается при 150°С), ниже 30 °С - гексагидрат. Получают ВаI2 взаимод. водных р-ров Ва(ОН)2 или ВаСО3 с иодистоводородной к-той.

Получение. Осн. сырье в произ-ве бария и его соед. -баритовый концентрат (80-95% BaSO4), к-рый получают флотацией барита с использованием жидкого стекла в кач-ве депрессора пустой породы; степень извлечения BaSO4 - 55-60%. Восстановлением BaSO4 каменным углем, коксом или прир. газом получают BaS (BaSO4 + 4С -> BaS + 4СО; BaSO4 + 2СН4 -> BaS + 2С + 4Н2О), к-рый перерабатывают на другие соед. бария, в частности Ва(ОН)2, ВаСО3 и Ba(NO3)2. Прокаливанием этих соединений соотв. при 800, 1400 и 700 °С получают ВаО.

Осн. пром. метод получения металлич. бария из ВаО - восстановление его порошком А1: 4ВаО + 2А1 -> ЗВа + ВаО*А12О3. Процесс проводят в реакторе при 1100-1200 °С в атмосфере Аг или в вакууме (последний способ предпочтителен). Молярное соотношение ВаО:А1 составляет (1,5-2):1. Реактор помещают в печь так, чтобы т-ра его "холодной части" (в ней конденсируются образующиеся пары бария) была ок. 520°С Перегонкой в вакууме барий очищают до содержания примесей менее 10~4% по массе, а при использовании зонной плавки - до 10~6%.

Небольшие кол-ва бария получают также восстановлением ВаВеО2 [синтезируемого сплавлением Ва(ОН)2 и Ве(ОН)2] при 1300°С титаном, а также разложением при 120°С Ba(N3)2, образующегося при обменных р-циях солей бария с NaN3.

Определение. Из водных р-ров солей барий осаждается вместе с Са и Sr при действии (NH4)2CO3. От Са и Sr барий отделяют в виде ВаСrO4 в присут. СН3СО2Н либо в виде BaSO4 благодаря его очень низкой р-римости в неорг. к-тах. Обнаруживают барий по желто-зеленому окрашиванию пламени (длина волны 455 и 493 нм) и по розовому окрашиванию р-ра родизоната Na. Количественно барий определяют гравиметрически в виде BaSO4 [осадители - H2SO4, (NH4)2S04, H2NS02OH, (CH3)2SOJ, в присут. Са и Sr-в виде ВаСrO4 (получаемого осаждением К2Сr2О7 из уксуснокислых р-ров). Барий определяют также титриметрически с применением комплексона III при рН 10 и эриохрома черного Т в кач-ве индикатора и фотометрически с использованием ортонилового С при рН 2-8 в водно-спиртовом или водно-ацетоновом р-ре (длина волны окрашенного комплекса 640 нм). Для экспресс-анализа прир. минералов, руд и др. используют рентгенофлуоресцентный метод (источники1046-33.jpgизлучения - 170Тm, 241Ат с активностью 5-6 Кюри; эмиссионная линия бария1046-34.jpg при 0,386 °С).

Применение. Сплав бария с А1 (сплав альба, 56% Ва) - основа геттеров (газопоглотителей). Для получения собственно геттера барий испаряют из сплава высокочастотным нагревом в вакуумированной колбе прибора, в результате на холодных частях колбы образуется т. наз. бариевое зеркало (или диффузное покрытие при испарении в среде азота). Активной частью подавляющего большинства термоэмиссионных катодов является ВаО. Барий используют также как раскислитель Си и Рb, в кач-ве присадки к антифрикц. сплавам, черным и цветным металлам, а также к сплавам, из к-рых изготавливают типографские шрифты для увеличения их твердости. Сплавы бария с Ni служат для изготовления электродов запальных свечей в двигателях внутр. сгорания и в радиолампах. 140Ва (T1/2 12,8 дней) - изотопный индикатор, используемый при исследовании соединений бария.

Мировое произ-во (без СССР) барита 7,3 млн. т, др. соед. Ва - 0,70-0,75 млн. т (1980). Металлич. барий хранят в керосине, под слоем парафина, сплавы - в герметичной металлич. упаковке в атмосфере азота. Барий открыт в виде ВаО в 1774 К. Шееле, металлич. барий впервые получен в 1808 Г. Дэви.


===
Исп. литература для статьи «БАРИЙ»: АхметовТ.Г., Химия и технология соединений бария М., 1974; Фрумина Н. С., Горюнова Н. Н., Еременко С. Н., Аналитическая химия бария, М., 1977. Н.А.Иофис. Б. Г. Иофис.

Страница «БАРИЙ» подготовлена по материалам химической энциклопедии.

Еще по теме:

     © ХиМиК.ру




Реклама   Обратная связь   Дизайн