Барий как пишется в таблице менделеева

Ба́рий (химический символ — Ba, от лат. Barium) — химический элемент 2-й группы (по устаревшей классификации — главной подгруппы второй группы, IIA), шестого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 56.

Простое вещество барий — мягкий, вязкий, ковкий щёлочноземельный металл серебристо-белого цвета. Обладает высокой химической активностью.

История[править | править код]

Барий был открыт в виде оксида BaO в 1774 году Карлом Шееле и Юханом Ганом^[3].
В 1808 году английский химик Гемфри Дэви электролизом влажного гидроксида бария с ртутным катодом получил амальгаму бария; после испарения ртути при нагревании он выделил металлический барий.

Происхождение названия[править | править код]

Своё название получил от др.-греч. βαρύς — «тяжёлый».

Физические свойства[править | править код]

Полная электронная конфигурация атома бария: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²

Барий — серебристо-белый ковкий металл с плотностью 3,78 г/см^3[2]. При резком ударе раскалывается. Примесь ртути (например, при получении амальгамным методом) делает его хрупким^[4]. При нормальном давлении существуют две аллотропные модификации бария: до 375 °C устойчив α-Ba, кубической сингонии (объёмно-центрированная решётка), пространственная группа Im3m, параметры ячейки a = 0,501 нм^[5], при более высоких температурах устойчив β-Ba^[2]. Теплота перехода Ba-α ↔ Ba-β составляет 0,86 кДж/моль. При давлении 5530 МПа и 19 °C обнаружена гексагональная модификация^[2].

Температура плавления 727 °C (1000 К), кипения 1637 °C (1910 К). Теплота плавления 7,12 кДж/моль. Теплота испарения 150,9 кДж/моль (при температуре кипения). Тройная точка: 710 °C, 1,185 Па. Критическая температура 2497 °C. Теплоёмкость при постоянном давлении 28,1 Дж/(моль·К). Энтропия S0
298 62,5 Дж/(моль·К). Температурный коэффициент линейного расширения (17…21)·10⁻⁶ К^−1[2].

Твёрдость по шкале Мооса, по разным данным, 1,25^[6], 1,5^[7], 2^[2] или 3^[4]. Твёрдость по Бриннелю 42 МПа. Коэффициент сжимаемости 1,04·10¹² Па^−1[2].

Барий является парамагнетиком, его магнитная восприимчивость 1,5·10⁸. Удельное электрическое сопротивление бария 6·10⁻⁸ Ом·м (при 0 °С). Температурный коэффициент сопротивления 3,6·10⁻³ К^−1[2].

Соли бария окрашивают пламя газовой горелки в жёлто-зелёный цвет^[4].

Химические свойства[править | править код]

Барий — щёлочноземельный химически активный металл, в соединениях проявляет степень окисления +2. На воздухе барий быстро окисляется, образуя на поверхности смесь оксида бария (BaO) и нитрида бария (Ba₃N₂) теряя при этом блеск и становясь сперва коричневато-жёлтым, а затем серым^[4]. При незначительном нагревании на воздухе воспламеняется.
Энергично реагирует с водой, образуя гидроксид бария (Ba(ОН)₂):

Активно взаимодействует с разбавленными кислотами. Многие соли бария нерастворимы или малорастворимы в воде: сульфат бария (BaSO₄), сульфит бария (BaSO₃), карбонат бария (BaCO₃), фосфат бария (Ba₃(PO₄)₂). Сульфид бария (BaS), в отличие от сульфида кальция (CaS), хорошо растворим в воде. Растворимые соли бария позволяют определить наличие в растворе серной кислоты и её растворимых солей по выпадению белого осадка сульфата бария, нерастворимого в воде и кислотах^[8].

Кроме сульфида бария, растворимы в воде также цианид Ba(CN)₂, тиоцианат Ba(SCN)₂ и ацетат Ba(CH₃COO)₂^[2].

Легко вступает в реакцию с галогенами, образуя галогениды.

При нагревании с водородом образует гидрид бария (BaH₂), который, в свою очередь, с гидридом лития LiH даёт комплекс Li[BaH₃].

Реагирует при нагревании с аммиаком:

Нитрид бария Ba₃N₂ при нагревании взаимодействует с CO, образуя цианид:

С жидким аммиаком даёт тёмно-синий раствор, из которого можно выделить аммиакат [Ba(NH₃)₆], имеющий золотистый блеск и легко разлагающийся с отщеплением NH₃. В присутствии платинового катализатора аммиакат разлагается с образованием амида бария:

Карбид бария (BaC₂) может быть получен при нагревании в дуговой печи BaO с углём.

С фосфором образует фосфид (Ba₃P₂):

Барий восстанавливает оксиды, галогениды и сульфиды многих металлов до соответствующего металла.

Реагирует при комнатной температуре с углекислым газом, образуя карбид бария BaC₂^[4].

Получение[править | править код]

Основное сырьё для получения бария — баритовый концентрат (80—95 % BaSO₄), который, в свою очередь, получают флотацией барита. Сульфат бария в дальнейшем восстанавливают коксом или природным газом:

Далее сульфид при нагревании гидролизуют до гидроксида бария (Ba(OH)₂) или под действием CO₂ превращают в нерастворимый карбонат бария (BaCO₃), который затем переводят в оксид бария (BaO) (прокаливание при 800 °C для Ba(OH)₂ и свыше 1000 °C для BaCO₃):

Получают металлический барий электролизом безводного расплава хлорида бария:

Качественный и количественный анализ[править | править код]

Качественно в растворах барий обнаруживается по выпадению осадка сульфата бария (BaSO₄), отличимого от соответствующих сульфатов кальция и сульфатов стронция крайне низкой растворимостью в неорганических кислотах.

Родизонат натрия выделяет из нейтральных солей бария характерный красно-бурый осадок. Реакция является очень чувствительной, специфичной, позволяя определить 1 часть ионов бария на 210000 массовых частей раствора^[9].

Соединения бария окрашивают пламя в желто-зелёный цвет (длина волн 455 и 493 нм).

Количественно барий определяют гравиметрическим методом в виде BaSO₄ или BaCrO₄.

Применение[править | править код]

Вакуумные электронные приборы

Металлический барий, часто в сплаве с алюминием используется в качестве газопоглотителя (геттера) в высоковакуумных электронных приборах, так как активно реагирует со многими газами.

Оксид бария, в составе твёрдого раствора оксидов других щёлочноземельных металлов — кальция и стронция (CaO, SrO), используется в качестве активного слоя катодов косвенного накала.

Антикоррозионный материал

Барий добавляется совместно с цирконием в жидкометаллические теплоносители (сплавы натрия, калия, рубидия, лития, цезия) для уменьшения агрессивности последних к трубопроводам, и в металлургии.

Сегнето- и пьезоэлектрик

Титанат бария используется в качестве диэлектрика при изготовлении керамических конденсаторов, а также в качестве материала для пьезоэлектрических микрофонов и пьезокерамических излучателей.

Оптика

Фторид бария применяется в виде монокристаллов в оптике (линзы, призмы).

Пиротехника

Пероксид бария используется для пиротехники и как окислитель.
Нитрат бария и хлорат бария используется в пиротехнике для окрашивания пламени (зелёный огонь).

Атомно-водородная энергетика

Хромат бария применяется при получении водорода и кислорода термохимическим способом (цикл Ок-Ридж, США).

Высокотемпературная сверхпроводимость

Пероксид бария совместно с оксидами меди и редкоземельных металлов, а также купрат бария^[10], применяются для синтеза сверхпроводящей керамики, работающей при температуре жидкого азота и выше.

Ядерная энергетика

Оксид бария применяется для варки специального сорта стекла — применяемого для покрытия урановых стержней. Один из широкораспространённых типов таких стёкол имеет следующий состав: оксид фосфора — 61 %, ВаО — 32 %, оксид алюминия — 1,5 %, оксид натрия — 5,5 %.
В стекловарении для атомной промышленности применяется также и фосфат бария.

Химические источники тока

Фторид бария используется в твердотельных фторионных аккумуляторных батареях в качестве компонента фторидного электролита.

Оксид бария используется в мощных медноокисных аккумуляторах в качестве компонента активной массы (окись бария-окись меди).

Сульфат бария применяется в качестве расширителя активной массы отрицательного электрода при производстве свинцово-кислотных аккумуляторов.

Применение в медицине

Сульфат бария, нерастворимый и нетоксичный, применяется в качестве рентгеноконтрастного вещества при медицинском обследовании желудочно-кишечного тракта.

Нахождение в природе[править | править код]

Содержание бария в земной коре составляет 0,05 % по массе; в морской воде среднее содержание бария составляет 0,02 мг/л. Барий активен, он входит в подгруппу щёлочноземельных металлов и в минералах связан достаточно прочно. Основные минералы: барит (BaSO₄) и витерит (BaCO₃).

Редкие минералы бария: цельзиан или бариевый полевой шпат (алюмосиликат бария), гиалофан (смешанный алюмосиликат бария и калия), нитробарит (нитрат бария) и пр.

Типы месторождений[править | править код]

По минеральным ассоциациям баритовые руды делятся на мономинеральные и комплексные. Комплексные подразделяются на барито-сульфидные (содержат сульфиды свинца, цинка, иногда меди и железного колчедана, реже Sn, Ni, Au, Ag), барито-кальцитовые (содержат до 75 % кальцита), железо-баритовые (содержат магнетит, гематит, а в верхних зонах гётит и гидрогётит) и барито-флюоритовые (кроме барита и флюорита, обычно содержат кварц и кальцит, а в виде небольших примесей иногда присутствуют сульфиды цинка, свинца, меди и ртути).

С практической точки зрения наибольший интерес представляют гидротермальные жильные мономинеральные, барито-сульфидные и барито-флюоритовые месторождения. Промышленное значение имеют также некоторые метасоматические пластовые месторождения и элювиальные россыпи. Осадочные месторождения, представляющие собой типичные химические осадки водных бассейнов, встречаются редко и существенной роли не играют.

Как правило, баритовые руды содержат другие полезные компоненты (флюорит, галенит, сфалерит, медь, золото в промышленных концентрациях), поэтому они используются комплексно.

Изотопы[править | править код]

Известны изотопы бария с массовыми числами от 114 до 153, и 10 ядерных изомеров. Природный барий состоит из смеси шести стабильных изотопов (¹³²Ba, ¹³⁴Ba, ¹³⁵Ba, ¹³⁶Ba, ¹³⁷Ba, ¹³⁸Ba) и одного изотопа с огромным периодом полураспада, много больше возраста Вселенной (¹³⁰Ba).

Биологическая роль[править | править код]

Барий относится к токсичным микроэлементам. В человеческом организме ионы бария оказывают выраженное влияние на гладкие мышцы.

Суточная потребность организма человека в барии чётко не установлена; среднесуточное поступление бария в организм находится в пределах 0,3-1 миллиграммов^[11].

Содержание бария в человеческом организме составляет 20—22 мг.

В микроколичествах барий находится во всех органах и тканях, но наивысшая концентрация данного микроэлемента приходится на головной мозг, селезёнку, мышцы, а также — на хрусталик глаза (барий находится во всех областях глаза). Около 90 % всего микроэлемента концентрируется в костях и зубах.

Токсичность[править | править код]

Барий и его некоторые соединения могут являться токсичными при превышении ПДК в пище и в воде. Предельно допустимая концентрация бария в питьевой воде составляет 0,7 мг/дм³ и в соответствии с российскими гигиеническими нормативами нормируется по санитарно-токсикологическому лимитирующему признаку вредности; класс опасности — 2 (вещества высокоопасные)^[12].

Контакт металлического бария с кожей и слизистыми оболочками приводит к химическим ожогам^[13]. Вследствие хорошей растворимости в воде из солей бария наиболее опасен хлорид^[14], а также — опасны нитрит, гипохлорит, иодид, бромид, сульфид, хлорат, бромат и перманганат. При попадании на кожу в больших количествах могут вызвать химический ожог также оксид бария, пероксид бария, надпероксид бария и едкий барит.

Хорошо растворимые в воде соли бария быстро резорбируются в кишечнике. Смерть может наступить уже через несколько часов от паралича сердца.

Симптомы отравления растворимыми солями бария[править | править код]

Симптомы острого отравления растворимыми солями бария: слюнотечение, жжение во рту и пищеводе. Боли в желудке, колики, тошнота, рвота, понос, повышенное кровяное давление, твёрдый неправильный пульс, судороги, позже возможны и параличи, синюшность лица и конечностей (конечности холодные), обильный холодный пот, мышечная слабость, в особенности конечностей, доходящая до того, что отравленный не может пошевелить головой. Расстройство походки, а также речи вследствие паралича мышц глотки и языка. Одышка, головокружение, шум в ушах, расстройство зрения.

В случае тяжёлого отравления смерть наступает внезапно или в течение одних суток. Тяжёлые отравления наступают при приёме внутрь 0,2—0,5 г растворимых солей бария, смертельная доза 0,8—0,9 г.

Помощь при отравлении[править | править код]

Для оказании первой помощи необходимо промыть желудок 1 % раствором сульфата натрия или магния. Клизмы из 10 % растворов тех же солей. Приём внутрь раствора тех же солей (20,0 частей соли на 150,0 частей воды) по столовой ложке каждые 5 мин. Рвотные средства для удаления из желудка образовавшегося нерастворимого сульфата бария. Внутривенно 10—20 мл 3 % раствора сульфата натрия. Подкожно — камфора, кофеин, лобелин — по показаниям. Тепло на ноги. Внутрь слизистые супы и молоко.

Хранение[править | править код]

Хранят металлический барий в керосине или под слоем парафина (в связи с его химической реактивностью)^[2].

Цены[править | править код]

Цены на металлический барий в слитках чистотой 99,9 % колеблются около 30 долларов за 1 кг.

См. также[править | править код]

• Микроэлементы

Примечания[править | править код]

Литература[править | править код]

• Барий // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.

Ссылки[править | править код]

• Барий на Webelements
• Барий в Популярной библиотеке химических элементов

Not to be confused with Baryon.

Barium is a chemical element with the symbol Ba and atomic number 56. It is the fifth element in group 2 and is a soft, silvery alkaline earth metal. Because of its high chemical reactivity, barium is never found in nature as a free element.

The most common minerals of barium are baryte (barium sulfate, BaSO₄) and witherite (barium carbonate, BaCO₃). The name barium originates from the alchemical derivative “baryta”, from Greek βαρὺς (barys), meaning ‘heavy’. Baric is the adjectival form of barium. Barium was identified as a new element in 1772, but not reduced to a metal until 1808 with the advent of electrolysis.

Barium has few industrial applications. Historically, it was used as a getter for vacuum tubes and in oxide form as the emissive coating on indirectly heated cathodes. It is a component of YBCO (high-temperature superconductors) and electroceramics, and is added to steel and cast iron to reduce the size of carbon grains within the microstructure. Barium compounds are added to fireworks to impart a green color. Barium sulfate is used as an insoluble additive to oil well drilling fluid. In a purer form it is used as X-ray radiocontrast agents for imaging the human gastrointestinal tract. Water-soluble barium compounds are poisonous and have been used as rodenticides.

Characteristics[edit]

Physical properties[edit]

Barium is a soft, silvery-white metal, with a slight golden shade when ultrapure.^[6]: 2 The silvery-white color of barium metal rapidly vanishes upon oxidation in air yielding a dark gray layer containing the oxide. Barium has a medium specific weight and high electrical conductivity. Because barium is difficult to purify, many of its properties have not been accurately determined.^[6]: 2

At room temperature and pressure, barium metal adopts a body-centered cubic structure, with a barium–barium distance of 503 picometers, expanding with heating at a rate of approximately 1.8×10⁻⁵/°C.^[6]: 2 It is a very soft metal with a Mohs hardness of 1.25.^[6]: 2 Its melting temperature of 1,000 K (730 °C; 1,340 °F)^{[7]: 4–43} is intermediate between those of the lighter strontium (1,050 K or 780 °C or 1,430 °F)^{[7]: 4–86} and heavier radium (973 K or 700 °C or 1,292 °F);^{[7]: 4–78} however, its boiling point of 2,170 K (1,900 °C; 3,450 °F) exceeds that of strontium (1,655 K or 1,382 °C or 2,519 °F).^{[7]: 4–86} The density (3.62 g/cm³)^{[7]: 4–43} is again intermediate between those of strontium (2.36 g/cm³)^{[7]: 4–86} and radium (≈5 g/cm³).^{[7]: 4–78}

Chemical reactivity[edit]

Barium is chemically similar to magnesium, calcium, and strontium, but even more reactive. It is usually found in the +2 oxidation state. Most exceptions are in a few rare and unstable molecular species that are only characterised in the gas phase such as BaF,^[6]: 2 but in 2018 a barium(I) species was reported in a graphite intercalation compound.^[8] Reactions with chalcogens are highly exothermic (release energy); the reaction with oxygen or air occurs at room temperature. For this reason, metallic barium is often stored under oil or in an inert atmosphere.^[6]: 2 Reactions with other nonmetals, such as carbon, nitrogen, phosphorus, silicon, and hydrogen, are generally exothermic and proceed upon heating.^[6]: 2–3 Reactions with water and alcohols are very exothermic and release hydrogen gas:^[6]: 3

Ba + 2 ROH → Ba(OR)₂ + H₂↑ (R is an alkyl group or a hydrogen atom)

Barium reacts with ammonia to form complexes such as Ba(NH₃)₆.^[6]: 3

The metal is readily attacked by acids. Sulfuric acid is a notable exception because passivation stops the reaction by forming the insoluble barium sulfate on the surface.^[9] Barium combines with several other metals, including aluminium, zinc, lead, and tin, forming intermetallic phases and alloys.^[10]

Compounds[edit]

Barium salts are typically white when solid and colorless when dissolved.^[11] They are denser than the strontium or calcium analogs, except for the halides (see table; zinc is given for comparison).

Barium hydroxide (“baryta”) was known to alchemists, who produced it by heating barium carbonate. Unlike calcium hydroxide, it absorbs very little CO₂ in aqueous solutions and is therefore insensitive to atmospheric fluctuations. This property is used in calibrating pH equipment.

Volatile barium compounds burn with a green to pale green flame, which is an efficient test to detect a barium compound. The color results from spectral lines at 455.4, 493.4, 553.6, and 611.1 nm.^[6]: 3

Organobarium compounds are a growing field of knowledge: recently discovered are dialkylbariums and alkylhalobariums.^[6]: 3

Isotopes[edit]

Barium found in the Earth’s crust is a mixture of seven primordial nuclides, barium-130, 132, and 134 through 138.^[12] Barium-130 undergoes very slow radioactive decay to xenon-130 by double beta plus decay, with a half-life of (0.5–2.7)×10²¹ years (about 10¹¹ times the age of the universe). Its abundance is ≈0.1% that of natural barium.^[12] Theoretically, barium-132 can similarly undergo double beta decay to xenon-132; this decay has not been detected.^[13] The radioactivity of these isotopes is so weak that they pose no danger to life.

Of the stable isotopes, barium-138 composes 71.7% of all barium; other isotopes have decreasing abundance with decreasing mass number.^[12]

In total, barium has 40 known isotopes, ranging in mass between 114 and 153. The most stable artificial radioisotope is barium-133 with a half-life of approximately 10.51 years. Five other isotopes have half-lives longer than a day.^[13] Barium also has 10 meta states, of which barium-133m1 is the most stable with a half-life of about 39 hours.^[13]

History[edit]

Alchemists in the early Middle Ages knew about some barium minerals. Smooth pebble-like stones of mineral baryte were found in volcanic rock near Bologna, Italy, and so were called “Bologna stones”. Alchemists were attracted to them because after exposure to light they would glow for years.^[14] The phosphorescent properties of baryte heated with organics were described by V. Casciorolus in 1602.^[6]: 5

Carl Scheele determined that baryte contained a new element in 1772, but could not isolate barium, only barium oxide. Johan Gottlieb Gahn also isolated barium oxide two years later in similar studies. Oxidized barium was at first called “barote” by Guyton de Morveau, a name that was changed by Antoine Lavoisier to baryte (in French) or baryta (in Latin). Also in the 18th century, English mineralogist William Withering noted a heavy mineral in the lead mines of Cumberland, now known to be witherite. Barium was first isolated by electrolysis of molten barium salts in 1808 by Sir Humphry Davy in England.^[15] Davy, by analogy with calcium, named “barium” after baryta, with the “-ium” ending signifying a metallic element.^[14] Robert Bunsen and Augustus Matthiessen obtained pure barium by electrolysis of a molten mixture of barium chloride and ammonium chloride.^[16][17]

The production of pure oxygen in the Brin process was a large-scale application of barium peroxide in the 1880s, before it was replaced by electrolysis and fractional distillation of liquefied air in the early 1900s. In this process barium oxide reacts at 500–600 °C (932–1,112 °F) with air to form barium peroxide, which decomposes above 700 °C (1,292 °F) by releasing oxygen:^[18][19]

2 BaO + O₂ ⇌ 2 BaO₂

Barium sulfate was first applied as a radiocontrast agent in X-ray imaging of the digestive system in 1908.^[20]

Occurrence and production[edit]

The abundance of barium is 0.0425% in the Earth’s crust and 13 μg/L in sea water. The primary commercial source of barium is baryte (also called barytes or heavy spar), a barium sulfate mineral.^[6]: 5 with deposits in many parts of the world. Another commercial source, far less important than baryte, is witherite, barium carbonate. The main deposits are located in Britain, Romania, and the former USSR.^[6]: 5

The baryte reserves are estimated between 0.7 and 2 billion tonnes. The maximum production, 8.3 million tonnes, was produced in 1981, but only 7–8% was used for barium metal or compounds.^[6]: 5 Baryte production has risen since the second half of the 1990s from 5.6 million tonnes in 1996 to 7.6 in 2005 and 7.8 in 2011. China accounts for more than 50% of this output, followed by India (14% in 2011), Morocco (8.3%), US (8.2%), Turkey (2.5%), Iran and Kazakhstan (2.6% each).^[21]

The mined ore is washed, crushed, classified, and separated from quartz. If the quartz penetrates too deeply into the ore, or the iron, zinc, or lead content is abnormally high, then froth flotation is used. The product is a 98% pure baryte (by mass); the purity should be no less than 95%, with a minimal content of iron and silicon dioxide.^[6]: 7 It is then reduced by carbon to barium sulfide:^[6]: 6

BaSO₄ + 2 C → BaS + 2 CO₂

The water-soluble barium sulfide is the starting point for other compounds: treating BaS with oxygen produces the sulfate, with nitric acid the nitrate, with aqueous carbon dioxide the carbonate, and so on.^[6]: 6 The nitrate can be thermally decomposed to yield the oxide.^[6]: 6 Barium metal is produced by reduction with aluminium at 1,100 °C (2,010 °F). The intermetallic compound BaAl₄ is produced first:^[6]: 3

3 BaO + 14 Al → 3 BaAl₄ + Al₂O₃

BaAl₄ is an intermediate reacted with barium oxide to produce the metal. Note that not all barium is reduced.^[6]: 3

8 BaO + BaAl₄ → Ba↓ + 7 BaAl₂O₄

The remaining barium oxide reacts with the formed aluminium oxide:^[6]: 3

BaO + Al₂O₃ → BaAl₂O₄

and the overall reaction is^[6]: 3

4 BaO + 2 Al → 3 Ba↓ + BaAl₂O₄

Barium vapor is condensed and packed into molds in an atmosphere of argon.^[6]: 3 This method is used commercially, yielding ultrapure barium.^[6]: 3 Commonly sold barium is about 99% pure, with main impurities being strontium and calcium (up to 0.8% and 0.25%) and other contaminants contributing less than 0.1%.^[6]: 4

A similar reaction with silicon at 1,200 °C (2,190 °F) yields barium and barium metasilicate.^[6]: 3 Electrolysis is not used because barium readily dissolves in molten halides and the product is rather impure.^[6]: 3

Gemstone[edit]

The barium mineral, benitoite (barium titanium silicate), occurs as a very rare blue fluorescent gemstone, and is the official state gem of California.

Barium in seawater

Barium exists in seawater as the Ba²⁺ ion with an average oceanic concentration of 109 nmol/kg.^[22] Barium also exists in the ocean as BaSO₄, or barite.^[23] Barium has a nutrient-like profile^[24] with a residence time of 10,000 years.^[22]

Barium shows a relatively consistent concentration in upper ocean seawater, excepting regions of high river inputs and regions with strong upwelling.^[25] There’s little depletion of barium concentrations in the upper ocean for an ion with a nutrient-like profile, thus lateral mixing is important.^[25] Barium isotopic values show basin-scale balances instead of local or short-term processes.^[25]

Applications[edit]

Metal and alloys[edit]

Barium, as a metal or when alloyed with aluminium, is used to remove unwanted gases (gettering) from vacuum tubes, such as TV picture tubes.^[6]: 4 Barium is suitable for this purpose because of its low vapor pressure and reactivity towards oxygen, nitrogen, carbon dioxide, and water; it can even partly remove noble gases by dissolving them in the crystal lattice. This application is gradually disappearing due to the rising popularity of the tubeless LCD, LED, and plasma sets.^[6]: 4

Other uses of elemental barium are minor and include an additive to silumin (aluminium–silicon alloys) that refines their structure, as well as^[6]: 4

• bearing alloys;
• lead–tin soldering alloys – to increase the creep resistance;
• alloy with nickel for spark plugs;
• additive to steel and cast iron as an inoculant;
• alloys with calcium, manganese, silicon, and aluminium as high-grade steel deoxidizers.

Barium sulfate and baryte[edit]

Barium sulfate (the mineral baryte, BaSO₄) is important to the petroleum industry as a drilling fluid in oil and gas wells.^[7]: 4–5 The precipitate of the compound (called “blanc fixe”, from the French for “permanent white”) is used in paints and varnishes; as a filler in ringing ink, plastics, and rubbers; as a paper coating pigment; and in nanoparticles, to improve physical properties of some polymers, such as epoxies.^[6]: 9

Barium sulfate has a low toxicity and relatively high density of ca. 4.5 g/cm³ (and thus opacity to X-rays). For this reason it is used as a radiocontrast agent in X-ray imaging of the digestive system (“barium meals” and “barium enemas”).^[7]: 4–5 Lithopone, a pigment that contains barium sulfate and zinc sulfide, is a permanent white with good covering power that does not darken when exposed to sulfides.^[26]

Other barium compounds[edit]

Other compounds of barium find only niche applications, limited by the toxicity of Ba²⁺ ions (barium carbonate is a rat poison), which is not a problem for the insoluble BaSO₄.

• Barium oxide coating on the electrodes of fluorescent lamps facilitates the release of electrons.
• By its great atomic density, barium carbonate increases the refractive index and luster of glass^[7]: 4–5 and reduces leaks of X-rays from cathode ray tubes (CRT) TV sets.^{[6]: 12–13}
• Barium, typically as barium nitrate imparts a yellow or “apple” green color to fireworks;^[27] for brilliant green barium monochloride is used.
• Barium peroxide is a catalyst in the aluminothermic reaction (thermite) for welding rail tracks. It is also a green flare in tracer ammunition and a bleaching agent.^[28]
• Barium titanate is a promising electroceramic.^[29]
• Barium fluoride is used for optics in infrared applications because of its wide transparency range of 0.15–12 micrometers.^[30]
• YBCO was the first high-temperature superconductor cooled by liquid nitrogen, with a transition temperature of 93 K (−180.2 °C; −292.3 °F) that exceeded the boiling point of nitrogen (77 K or −196.2 °C or −321.1 °F).^[31]
• Ferrite, a type of sintered ceramic composed of iron oxide (Fe₂O₃) and barium oxide (BaO), is both electrically nonconductive and ferrimagnetic, and can be temporarily or permanently magnetized.

Palaeoceanography

The lateral mixing of barium is caused by water mass mixing and ocean circulation.^[32] Global ocean circulation reveals a strong correlation between dissolved barium and silicic acid.^[32] The large-scale ocean circulation combined with remineralization of barium show a similar correlation between dissolved barium and ocean alkalinity.^[32]

Dissolved barium’s correlation with silicic acid can be seen both vertically and spatially.^[33] Particulate barium shows a strong correlation with particulate organic carbon or POC.^[33] Barium is becoming more popular to be used a base for palaeoceanographic proxies.^[33] With both dissolved and particulate barium’s links with silicic acid and POC, it can be used to determine historical variations in the biological pump, carbon cycle, and global climate.^[33]

The barium particulate barite (BaSO₄), as one of many proxies, can be used to provide a host of historical information on processes in different oceanic settings (water column, sediments, and hydrothermal sites).^[23] In each setting there are differences in isotopic and elemental composition of the barite particulate.^[23] Barite in the water column, known as marine or pelagic barite, reveals information on seawater chemistry variation over time.^[23] Barite in sediments, known as diagenetic or cold seeps barite, gives information about sedimentary redox processes.^[23] Barite formed via hydrothermal activity at hydrothermal vents, known as hydrothermal barite, reveals alterations in the condition of the earth’s crust around those vents.^[23]

Toxicity[edit]

Because of the high reactivity of the metal, toxicological data are available only for compounds.^[35] Soluble barium compounds are poisonous. In low doses, barium ions act as a muscle stimulant, and higher doses affect the nervous system, causing cardiac irregularities, tremors, weakness, anxiety, shortness of breath, and paralysis. This toxicity may be caused by Ba²⁺ blocking potassium ion channels, which are critical to the proper function of the nervous system.^[36] Other organs damaged by water-soluble barium compounds (i.e., barium ions) are the eyes, immune system, heart, respiratory system, and skin^[35] causing, for example, blindness and sensitization.^[35]

Barium is not carcinogenic^[35] and does not bioaccumulate.^[37][38] Inhaled dust containing insoluble barium compounds can accumulate in the lungs, causing a benign condition called baritosis.^[39] The insoluble sulfate is nontoxic and is not classified as a dangerous goods in transport regulations.^[6]: 9

To avoid a potentially vigorous chemical reaction, barium metal is kept in an argon atmosphere or under mineral oils. Contact with air is dangerous and may cause ignition. Moisture, friction, heat, sparks, flames, shocks, static electricity, and exposure to oxidizers and acids should be avoided. Anything that may contact with barium should be electrically grounded.^[35]

See also[edit]

• Han purple and Han blue – synthetic barium copper silicate pigments developed and used in ancient and imperial China

References[edit]

External links[edit]

• Barium at The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)
• Elementymology & Elements Multidict
• 3-D Holographic Display Using Strontium Barium Niobate

Ба́рий (химический символ — Ba, от лат. Barium) — химический элемент 2-й группы (по устаревшей классификации — главной подгруппы второй группы, IIA), шестого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 56.

Простое вещество барий — мягкий, вязкий, ковкий щёлочноземельный металл серебристо-белого цвета. Обладает высокой химической активностью.

История[править | править код]

Барий был открыт в виде оксида BaO в 1774 году Карлом Шееле и Юханом Ганом^[3].
В 1808 году английский химик Гемфри Дэви электролизом влажного гидроксида бария с ртутным катодом получил амальгаму бария; после испарения ртути при нагревании он выделил металлический барий.

Происхождение названия[править | править код]

Своё название получил от др.-греч. βαρύς — «тяжёлый».

Физические свойства[править | править код]

Полная электронная конфигурация атома бария: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²

Барий — серебристо-белый ковкий металл. При резком ударе раскалывается. Существуют две аллотропные модификации бария: до 375 °C устойчив α-Ba с кубической объёмно-центрированной решёткой (а = 0,501 нм), выше устойчив β-Ba^{[источник не указан 3000 дней]}.

Твёрдость по шкале Мооса 1,25^[4].

Химические свойства[править | править код]

Барий — щёлочноземельный металл. На воздухе барий быстро окисляется, образуя смесь оксида бария (BaO) и нитрида бария (Ba₃N₂), а при незначительном нагревании воспламеняется.
Энергично реагирует с водой, образуя гидроксид бария (Ba(ОН)₂):

Активно взаимодействует с разбавленными кислотами. Многие соли бария нерастворимы или малорастворимы в воде: сульфат бария (BaSO₄), сульфит бария (BaSO₃), карбонат бария (BaCO₃), фосфат бария (Ba₃(PO₄)₂). Сульфид бария (BaS), в отличие от сульфида кальция (CaS), хорошо растворим в воде. Растворимые соли бария позволяют определить наличие в растворе серной кислоты и её растворимых солей по выпадению белого осадка сульфата бария, нерастворимого в воде и кислотах^[5].

Легко вступает в реакцию с галогенами, образуя галогениды.

При нагревании с водородом образует гидрид бария (BaH₂), который, в свою очередь, с гидридом лития LiH даёт комплекс Li[BaH₃].

Реагирует при нагревании с аммиаком:

Нитрид бария Ba₃N₂ при нагревании взаимодействует с CO, образуя цианид:

С жидким аммиаком даёт тёмно-синий раствор, из которого можно выделить аммиакат [Ba(NH₃)₆], имеющий золотистый блеск и легко разлагающийся с отщеплением NH₃. В присутствии платинового катализатора аммиакат разлагается с образованием амида бария:

Карбид бария (BaC₂) может быть получен при нагревании в дуговой печи BaO с углём.

С фосфором образует фосфид (Ba₃P₂):

Барий восстанавливает оксиды, галогениды и сульфиды многих металлов до соответствующего металла.

Получение[править | править код]

Основное сырьё для получения бария — баритовый концентрат (80—95 % BaSO₄), который, в свою очередь, получают флотацией барита. Сульфат бария в дальнейшем восстанавливают коксом или природным газом:

Далее сульфид при нагревании гидролизуют до гидроксида бария (Ba(OH)₂) или под действием CO₂ превращают в нерастворимый карбонат бария (BaCO₃), который затем переводят в оксид бария (BaO) (прокаливание при 800 °C для Ba(OH)₂ и свыше 1000 °C для BaCO₃):

Получают металлический барий электролизом безводного расплава хлорида бария:

Качественный и количественный анализ[править | править код]

Качественно в растворах барий обнаруживается по выпадению осадка сульфата бария (BaSO₄), отличимого от соответствующих сульфатов кальция и сульфатов стронция крайне низкой растворимостью в неорганических кислотах.

Родизонат натрия выделяет из нейтральных солей бария характерный красно-бурый осадок. Реакция является очень чувствительной, специфичной, позволяя определить 1 часть ионов бария на 210000 массовых частей раствора^[6].

Соединения бария окрашивают пламя в желто-зелёный цвет (длина волн 455 и 493 нм).

Количественно барий определяют гравиметрическим методом в виде BaSO₄ или BaCrO₄.

Применение[править | править код]

Вакуумные электронные приборы

Металлический барий, часто в сплаве с алюминием используется в качестве газопоглотителя (геттера) в высоковакуумных электронных приборах, так как активно реагирует со многими газами.

Оксид бария, в составе твёрдого раствора оксидов других щёлочноземельных металлов — кальция и стронция (CaO, SrO), используется в качестве активного слоя катодов косвенного накала.

Антикоррозионный материал

Барий добавляется совместно с цирконием в жидкометаллические теплоносители (сплавы натрия, калия, рубидия, лития, цезия) для уменьшения агрессивности последних к трубопроводам, и в металлургии.

Сегнето- и пьезоэлектрик

Титанат бария используется в качестве диэлектрика при изготовлении керамических конденсаторов, а также в качестве материала для пьезоэлектрических микрофонов и пьезокерамических излучателей.

Оптика

Фторид бария применяется в виде монокристаллов в оптике (линзы, призмы).

Пиротехника

Пероксид бария используется для пиротехники и как окислитель.
Нитрат бария и хлорат бария используется в пиротехнике для окрашивания пламени (зелёный огонь).

Атомно-водородная энергетика

Хромат бария применяется при получении водорода и кислорода термохимическим способом (цикл Ок-Ридж, США).

Высокотемпературная сверхпроводимость

Пероксид бария совместно с оксидами меди и редкоземельных металлов, а также купрат бария^[7], применяются для синтеза сверхпроводящей керамики, работающей при температуре жидкого азота и выше.

Ядерная энергетика

Оксид бария применяется для варки специального сорта стекла — применяемого для покрытия урановых стержней. Один из широкораспространённых типов таких стёкол имеет следующий состав: оксид фосфора — 61 %, ВаО — 32 %, оксид алюминия — 1,5 %, оксид натрия — 5,5 %.
В стекловарении для атомной промышленности применяется также и фосфат бария.

Химические источники тока

Фторид бария используется в твердотельных фторионных аккумуляторных батареях в качестве компонента фторидного электролита.

Оксид бария используется в мощных медноокисных аккумуляторах в качестве компонента активной массы (окись бария-окись меди).

Сульфат бария применяется в качестве расширителя активной массы отрицательного электрода при производстве свинцово-кислотных аккумуляторов.

Применение в медицине

Сульфат бария, нерастворимый и нетоксичный, применяется в качестве рентгеноконтрастного вещества при медицинском обследовании желудочно-кишечного тракта.

Нахождение в природе[править | править код]

Содержание бария в земной коре составляет 0,05 % по массе; в морской воде среднее содержание бария составляет 0,02 мг/л. Барий активен, он входит в подгруппу щёлочноземельных металлов и в минералах связан достаточно прочно. Основные минералы: барит (BaSO₄) и витерит (BaCO₃).

Редкие минералы бария: цельзиан или бариевый полевой шпат (алюмосиликат бария), гиалофан (смешанный алюмосиликат бария и калия), нитробарит (нитрат бария) и пр.

Типы месторождений[править | править код]

По минеральным ассоциациям баритовые руды делятся на мономинеральные и комплексные. Комплексные подразделяются на барито-сульфидные (содержат сульфиды свинца, цинка, иногда меди и железного колчедана, реже Sn, Ni, Au, Ag), барито-кальцитовые (содержат до 75 % кальцита), железо-баритовые (содержат магнетит, гематит, а в верхних зонах гетит и гидрогётит) и барито-флюоритовые (кроме барита и флюорита, обычно содержат кварц и кальцит, а в виде небольших примесей иногда присутствуют сульфиды цинка, свинца, меди и ртути).

С практической точки зрения наибольший интерес представляют гидротермальные жильные мономинеральные, барито-сульфидные и барито-флюоритовые месторождения. Промышленное значение имеют также некоторые метасоматические пластовые месторождения и элювиальные россыпи. Осадочные месторождения, представляющие собой типичные химические осадки водных бассейнов, встречаются редко и существенной роли не играют.

Как правило, баритовые руды содержат другие полезные компоненты (флюорит, галенит, сфалерит, медь, золото в промышленных концентрациях), поэтому они используются комплексно.

Изотопы[править | править код]

Известны изотопы бария с массовыми числами от 114 до 153, и 10 ядерных изомеров. Природный барий состоит из смеси шести стабильных изотопов (¹³²Ba, ¹³⁴Ba, ¹³⁵Ba, ¹³⁶Ba, ¹³⁷Ba, ¹³⁸Ba) и одного изотопа с огромным периодом полураспада, много больше возраста Вселенной (¹³⁰Ba).

Биологическая роль[править | править код]

Барий относится к токсичным микроэлементам. В человеческом организме ионы бария оказывают выраженное влияние на гладкие мышцы.

Суточная потребность организма человека в барии чётко не установлена; среднесуточное поступление бария в организм находится в пределах 0,3-1 миллиграммов^[8].

Содержание бария в человеческом организме составляет 20-22 мг.

В микроколичествах барий находится во всех органах и тканях, но наивысшая концентрация данного микроэлемента приходится на головной мозг, селезёнку, мышцы, а также — на хрусталик глаза (барий находится во всех областях глаза). Около 90 % всего микроэлемента концентрируется в костях и зубах.

Токсичность[править | править код]

Барий и его некоторые соединения могут являться токсичными при превышении ПДК в пище и в воде. Предельно допустимая концентрация бария в питьевой воде составляет 0,7 мг/дм³ и в соответствии с российскими гигиеническими нормативами нормируется по санитарно-токсикологическому лимитирующему признаку вредности; класс опасности — 2 (вещества высокоопасные)^[9].

Контакт металлического бария с кожей и слизистыми оболочками приводит к химическим ожогам^[10]. Вследствие хорошей растворимости в воде из солей бария наиболее опасен хлорид^[11], а также — опасны нитрит, гипохлорит, иодид, бромид, сульфид, хлорат, бромат и перманганат. При попадании на кожу в больших количествах могут вызвать химический ожог также оксид бария, пероксид бария, надпероксид бария и едкий барит.

Хорошо растворимые в воде соли бария быстро резорбируются в кишечнике. Смерть может наступить уже через несколько часов от паралича сердца.

Симптомы отравления растворимыми солями бария[править | править код]

Симптомы острого отравления растворимыми солями бария: слюнотечение, жжение во рту и пищеводе. Боли в желудке, колики, тошнота, рвота, понос, повышенное кровяное давление, твёрдый неправильный пульс, судороги, позже возможны и параличи, синюшность лица и конечностей (конечности холодные), обильный холодный пот, мышечная слабость, в особенности конечностей, доходящая до того, что отравленный не может пошевелить головой. Расстройство походки, а также речи вследствие паралича мышц глотки и языка. Одышка, головокружение, шум в ушах, расстройство зрения.

В случае тяжёлого отравления смерть наступает внезапно или в течение одних суток. Тяжёлые отравления наступают при приёме внутрь 0,2—0,5 г растворимых солей бария, смертельная доза 0,8—0,9 г.

Помощь при отравлении[править | править код]

Для оказании первой помощи необходимо промыть желудок 1 % раствором сульфата натрия или магния. Клизмы из 10 % растворов тех же солей. Приём внутрь раствора тех же солей (20,0 частей соли на 150,0 частей воды) по столовой ложке каждые 5 мин. Рвотные средства для удаления из желудка образовавшегося нерастворимого сульфата бария. Внутривенно 10—20 мл 3 % раствора сульфата натрия. Подкожно — камфора, кофеин, лобелин — по показаниям. Тепло на ноги. Внутрь слизистые супы и молоко.

Хранение[править | править код]

Хранят металлический барий в керосине или под слоем парафина (в связи с его химической реактивностью)^[12].

Цены[править | править код]

Цены на металлический барий в слитках чистотой 99,9 % колеблются около 30 долларов за 1 кг.

См. также[править | править код]

• Микроэлементы

Примечания[править | править код]

Литература[править | править код]

• Барий // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.

Ссылки[править | править код]

• Барий на Webelements
• Барий в Популярной библиотеке химических элементов

Барий — элемент главной подгруппы второй группы, шестого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 56. Обозначается символом Ba (лат. Barium). Простое вещество барий — мягкий, ковкий щёлочноземельный металл серебристо-белого цвета. Обладает высокой химической активностью.

История

Барий был открыт в виде оксида BaO в 1774 году Карлом Шееле и Юханом Ганом. В 1808 году английский химик Гемфри Дэви электролизом влажного гидроксида бария с ртутным катодом получил амальгаму бария; после испарения ртути при нагревании он выделил металлический барий.

Происхождение названия

Своё название получил от др.-греч. βαρύς — «тяжёлый».

Нахождение в природе

Содержание бария в земной коре составляет 0,05 % по массе; в морской воде среднее содержание бария составляет 0,02 мг/л. Барий активен, он входит в подгруппу щелочноземельных металлов и в минералах связан достаточно прочно. Основные минералы: барит (BaSO₄) и витерит (BaCO₃).

Редкие минералы бария: цельзиан или бариевый полевой шпат (алюмосиликат бария), гиалофан (смешанный алюмосиликат бария и калия), нитробарит (нитрат бария) и пр.

Типы месторождений

По минеральным ассоциациям баритовые руды делятся на мономинеральные и комплексные. Комплексные подразделяются на барито-сульфидные (содержат сульфиды свинца, цинка, иногда меди и железного колчедана, реже Sn, Ni, Au, Ag), барито-кальцитовые (содержат до 75 % кальцита), железо-баритовые (содержат магнетит, гематит, а в верхних зонах гетит и гидрогетит) и барито-флюоритовые (кроме барита и флюорита, обычно содержат кварц и кальцит, а в виде небольших примесей иногда присутствуют сульфиды цинка, свинца, меди и ртути).

С практической точки зрения наибольший интерес представляют гидротермальные жильные мономинеральные, барито-сульфидные и барито-флюоритовые месторождения. Промышленное значение имеют также некоторые метасоматические пластовые месторождения и элювиальные россыпи. Осадочные месторождения, представляющие собой типичные химические осадки водных бассейнов, встречаются редко и существенной роли не играют.

Как правило, баритовые руды содержат другие полезные компоненты (флюорит, галенит, сфалерит, медь, золото в промышленных концентрациях), поэтому они используются комплексно.

Изотопы

Основная статья: Изотопы бария

Известны изотопы бария с массовыми числами от 114 до 153, и 10 ядерных изомеров. Природный барий состоит из смеси шести стабильных изотопов (¹³²Ba, ¹³⁴Ba, ¹³⁵Ba, ¹³⁶Ba, ¹³⁷Ba, ¹³⁸Ba) и одного изотопа с огромным периодом полураспада, много больше возраста Вселенной (¹³⁰Ba).

Получение

Основное сырьё для получения бария — баритовый концентрат (80—95 % BaSO₄), который, в свою очередь, получают флотацией барита. Сульфат бария в дальнейшем восстанавливают коксом или природным газом:

 BaSO₄ + 4C → BaS + 4CO 

 BaSO₄ + 2CH₄ → BaS + 2C + 4H₂O

Далее сульфид при нагревании гидролизуют до гидроксида бария Ba(OH)₂ или под действием CO₂ превращают в нерастворимый карбонат бария BaCO₃, который затем переводят в оксид бария BaO (прокаливание при 800 °C для Ba(OH)₂ и свыше 1000 °C для BaCO₃):

 BaS + 2H₂O → Ba(OH)₂ + H₂S↑ 

 BaS + H₂O + CO₂ → BaCO₃ + H₂S↑ 

 BaCO₃ → BaO + CO₂ 

Получают металлический барий электролизом безводного расплава хлорида бария:

 BaCl₂ → Ba + Cl₂ 

Физические свойства

Барий — серебристо-белый ковкий металл. При резком ударе раскалывается. Существуют две аллотропные модификации бария: до 375 °C устойчив α-Ba с кубической объёмно-центрированной решёткой (а = 0,501 нм), выше устойчив β-Ba.

Твёрдость по шкале Мооса 1,25.

Хранят металлический барий в керосине или под слоем парафина.

Химические свойства

Барий — щёлочноземельный металл. На воздухе барий быстро окисляется, образуя смесь оксида бария BaO и нитрида бария Ba₃N₂, а при незначительном нагревании воспламеняется. Энергично реагирует с водой, образуя гидроксид бария Ba(ОН)₂:

 Ba + 2H₂O → Ba(OH)₂ + H₂↑

Активно взаимодействует с разбавленными кислотами. Многие соли бария нерастворимы или малорастворимы в воде: сульфат бария BaSO₄, сульфит бария BaSO₃, карбонат бария BaCO₃, фосфат бария Ba₃(PO₄)₂. Сульфид бария BaS, в отличие от сульфида кальция CaS, хорошо растворим в воде. Растворимые соли бария позволяют определить наличие в растворе серной кислоты и её растворимых солей по выпадению белого осадка сульфата бария, нерастворимого в воде и кислотах.

Легко вступает в реакцию с галогенами, образуя галогениды.

При нагревании с водородом образует гидрид бария BaH₂, который, в свою очередь, с гидридом лития LiH даёт комплекс Li[BaH₃].

Реагирует при нагревании с аммиаком:

 6Ba + 2NH₃ → 3BaH₂ + Ba₃N₂

Нитрид бария Ba₃N₂ при нагревании взаимодействует с CO, образуя цианид:

 Ba₃N₂ + 2CO → Ba(CN)₂ + 2BaO 

С жидким аммиаком даёт тёмно-синий раствор, из которого можно выделить аммиакат [Ba(NH₃)₆], имеющий золотистый блеск и легко разлагающийся с отщеплением NH₃. В присутствии платинового катализатора аммиакат разлагается с образованием амида бария:

 [Ba(NH₃)₆] → Ba(NH₂)₂ + 4NH₃ + H₂ 

Карбид бария BaC₂ может быть получен при нагревании в дуговой печи BaO с углём.

С фосфором образует фосфид Ba₃P₂.

Барий восстанавливает оксиды, галогениды и сульфиды многих металлов до соответствующего металла.

Качественный и количественный анализ

Качественно в растворах барий обнаруживается по выпадению осадка сульфата бария BaSO₄, отличимого от соответствующих сульфатов кальция и сульфатов стронция крайне низкой растворимостью в неорганических кислотах.

Родизонат натрия выделяет из нейтральных солей бария характерный красно-бурый осадок родизоната бария. Реакция является очень чувствительной, специфичной, позволяя определить 1 часть ионов бария на 210000 массовых частей раствора.

Соединения бария окрашивают пламя в желто-зелёный цвет (длина волн 455 и 493 нм).

Количественно барий определяют гравиметрическим методом в виде BaSO₄ или BaCrO₄.

Применение

Вакуумные электронные приборы

Металлический барий, часто в сплаве с алюминием используется в качестве газопоглотителя (геттера) в высоковакуумных электронных приборах.

Оксид бария, в составе твёрдого раствора оксидов других щёлочноземельных металлов — кальция и стронция (CaO, SrO), используется в качестве активного слоя катодов косвенного накала.

Антикоррозионный материал

Барий добавляется совместно с цирконием в жидкометаллические теплоносители (сплавы натрия, калия, рубидия, лития, цезия) для уменьшения агрессивности последних к трубопроводам, и в металлургии.

Сегнето- и пьезоэлектрик

Титанат бария используется в качестве диэлектрика при изготовлении керамических конденсаторов, а также в качестве материала для пьезоэлектрических микрофонов и пьезокерамических излучателей.

Оптика

Фторид бария применяется в виде монокристаллов в оптике (линзы, призмы).

Пиротехника

Пероксид бария используется для пиротехники и как окислитель. Нитрат бария и хлорат бария используется в пиротехнике для окрашивания пламени (зелёный огонь).

Атомно-водородная энергетика

Хромат бария применяется при получении водорода и кислорода термохимическим способом (цикл Ок-Ридж, США).

Высокотемпературная сверхпроводимость

Пероксид бария совместно с оксидами меди и редкоземельных металлов, а также купрат бария, применяются для синтеза сверхпроводящей керамики, работающей при температуре жидкого азота и выше.

Ядерная энергетика

Оксид бария применяется для варки специального сорта стекла — применяемого для покрытия урановых стержней. Один из широкораспространённых типов таких стекол имеет следующий состав — (оксид фосфора — 61 %, BaO — 32 %, оксид алюминия — 1,5 %, оксид натрия — 5,5 %). В стекловарении для атомной промышленности применяется также и фосфат бария.

Химические источники тока

Фторид бария используется в твердотельных фторионных аккумуляторных батареях в качестве компонента фторидного электролита.

Оксид бария используется в мощных медноокисных аккумуляторах в качестве компонента активной массы (окись бария-окись меди).

Сульфат бария применяется в качестве расширителя активной массы отрицательного электрода при производстве свинцово-кислотных аккумуляторов.

Применение в медицине

Сульфат бария, нерастворимый и нетоксичный, применяется в качестве рентгеноконтрастного вещества при медицинском обследовании желудочно-кишечного тракта.

Цены

Цены на металлический барий в слитках чистотой 99,9 % колеблются около 30 долларов за 1 кг.

Биологическая роль и токсичность

Биологическая роль бария изучена недостаточно. В число жизненно важных микроэлементов он не входит.

Все растворимые в воде соединения бария высокотоксичны. Вследствие хорошей растворимости в воде из солей бария опасен хлорид, а также нитрат, нитрит, фторид, йодид, бромид, сульфид, хлорат и перхлорат. Хорошо растворимые в воде соли бария быстро резорбируются в кишечнике. Смерть может наступить уже через несколько часов от паралича сердца.

Симптомы острого отравления солями бария: слюнотечение, жжение во рту и пищеводе. Боли в желудке, колики, тошнота, рвота, понос, повышенное кровяное давление, твёрдый неправильный пульс, судороги, позже возможны и параличи, синюшность лица и конечностей (конечности холодные), обильный холодный пот, мышечная слабость, в особенности конечностей, доходящая до того, что отравленный не может кивнуть головой. Расстройство походки, а также речи вследствие паралича мышц глотки и языка. Одышка, головокружение, шум в ушах, расстройство зрения.

В случае тяжёлого отравления смерть наступает внезапно или в течение одних суток. Тяжёлые отравления наступают при приёме внутрь 0,2—0,5 г солей бария, смертельная доза 0,8—0,9 г.

Для оказании первой помощи необходимо промыть желудок 1 % раствором сульфата натрия или магния. Клизмы из 10 % растворов тех же солей. Приём внутрь раствора тех же солей (20,0 частей соли на 150,0 частей воды) по столовой ложке каждые 5 мин. Рвотные средства для удаления из желудка образовавшегося нерастворимого сульфата бария. Внутривенно 10—20 мл 3 % раствора сульфата натрия. Подкожно — камфора, кофеин, лобелин — по показаниям. Тепло на ноги. Внутрь слизистые супы и молоко.

Барий (Ba) располагается в 5 периоде, во II группе, главной подгруппе, имеет порядковый номер 56.

A (массовое число) = 137
P (число протонов) = 56
N (число нейтронов) = A – Z = 137 – 56 = 81
ē (число электронов) = 56

Ba
+56

2

8

18

18

8

2

₅₆Ba 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 5s² 5p⁶ 6s²

56Ba		↑↓
		6s		6p

56Ba*		↑		↑
		6s		6p

минимальная: 0

максимальная: +2

Барий – s-элемент, металл.

BaO – оксид бария.
Проявляет основные свойства:
BaO + 2HCl ⟶ BaCl₂ + H₂O

Ba(OH)₂ – гидроксид бария.
Проявляет основные свойства:
Ba(OH)₂ + 2HCl ⟶ BaCl₂ + 2H₂O