Барій

Ба́рій (; ) — хімічний елемент. Назва походить від бариту в якому вперше знайдений цей елемент. Символ Ва, ат. н. 56, ат. маса 137,33. належить до групи лужноземельних металів, зустрічається в природі у вигляді карбонату барію і сульфату барію. Барій — м'який сріблясто-білий метал, густина 3760 кг/м³. Хімічно дуже активний. Відносно розповсюджений елемент — його кларк становить 5·10−2 % за масою.

Найвідоміший мінерал — барит. Розвідані запаси бариту — близько 740 млн т., загальні запаси — більш ніж 2 млрд т.Barite Крім того, барій містять бабефіт, анандит, бариліт, бенітоїт, верпланкіт та інші мінерали.

Історія Ще на початку 17 століття було відомо, що важкий шпат має властивість фосфоресценції — після знаходження на сонці тривалий час, він починає світитись у темряві. Ймовірно, ще у 1612 році про це було відомо Галілею, проте більш відомим це явище стало після того, як його відкрив у 1630 болонський чоботар і алхімік у спробі добути з нього золото. Ефект посилювався при прожарюванні мінералу з вугіллям. Світяща форма важкого шпату стала відома під назвою «болонський камінь», «болонський самоцвіт» або «болонський фосфор» (остання назва з'явилася пізніше, після відкриття фосфору у 1669)БОЛОНСКИЙ ФОСФОР . Зараз відомо, що світіння спричинене наявністю сульфіду барію BaS.

Оксид барію BaO був отриманий у 1774 р. Карлом Шеєле і Йоганом Ганом при дослідженні бариту — землі, яка була виділена ними з важкого шпату. У 1808 році англійський хімік Гамфрі Деві електролізом вологого гідроксиду барію з ртутним катодом отримав амальгаму барію; після випаровування ртуті при нагріванні він виділив металевий барій.

Назва барію походить від назви землі, в якій він був знайдений — бариту. Її ж назва, своєю чергою, походить від грецького — важкий. Зараз назва барит закріпилася за самим мінералом, сульфатом барію.

Деякий час елемент називали баритіумом, проте пізніше зафіксувалася скорочена форма. У 19 столітті Едвард Кларк пропонував змінити назву барію, оскільки сам цей метал був порівняно легким. Він пропонував назву "плутоній" для цього елементу (на честь римського бога підземного світу), проте пропозиція не знайшла підтримки у науковому товариствіNaming the Elements: a Former Suggested Use of ‘Plutonium’ .

Поширення У вільному стані у природі не зустрічається. Природний барій існує у вигляді мінералів Ba, таких як барит (BaSO4), голандит ( Ba2Mn8O16) та вітерит (BaCO3) , і переважно міститься в породоутворюючих мінералах.

Фізичні властивості

Барій у вільному стані — сріблясто-жовтий метал, проте на повітрі швидко вкривається сірою оксидною плівкою. Температура плавлення — 727±3 °C, кипіння 1897 °C. Густина за нормальних умов — 3,62 г/см³, рідкого барію при температурі плавлення — 3,325 г/см³. Енергії іонізації перших чотирьох електронів: 5,21; 10,004; 35,844; 47.03 еВ.

Барій має об'ємноцентровану кубічну ґратку з періодом 5.019 ангстрем у всьому діапазоні температур. Проте з підвищенням тиску він змінює свою структуру: при тиску 5,5 ГПа він переходить з об'ємноцентрованої кубічної ґратки до гексагональної щільноупакованої (Ba-II), а при тиску 12 ГПа — до фази Ba-IV, що має складну . Фактично, під Ba-IV маються на увазі чотири різні фази (що позначають від Ba-IVa до Ba-IVd), що переходять одна в одну при зміні тиску, і всі мають складні структури, елементарні комірки яких складаються з десятків (до сотні) атомівIncommensurate atomic density waves in the high-pressure IVb phase of barium . Деякий час помилково вважалося, що фаза Ba-III існує при тиску від 8 до 12 ГПа, проте подальші дослідження виявили, що це не так, і ця фаза, ймовірно, існує лише у вузькому діапазоні тисків і температур (5-7 ГПа, 700-800 К) і має гранецентровану кубічну ґраткуRefinement of theP-Tphase diagram of barium . Ba-IV при температурі нижче 100К переходить у фазу Ba-VI, що має орторомбічну ґратку. При тиску 30 ГПа Ba-VI а при тиску 45 ГПа Ba-IV переходять у фазу Ba-V, що також має гексагональну щільноупаковану ґратку..

Модуль Юнга — 12,8 ГПа, твердість за Брінеллем — 42 МПа, по шкалі Мооса — 2, модуль зсуву — 5,0 ГПаBarium, Ba . Швидкість звуку в барії — 1620 м/с.

Питомий опір — 30,2×10-8 Ом·м. Переходить в надпровідний стан при 1.8К і тиску 5 ГПа.

Ізотопи Природний барій є сумішшю семи ізотопів, шість з яких стабільні, а ще один має дуже великий період напіврозпадуIsotopes of the Element Barium : Атомна маса Концентрація Період напіврозпаду 130 0,106 % ∞ 132 0,101 % > 3×1021 років 134 2,417 % ∞ 135 6,592 % ∞ 136 7,854 % ∞ 137 11,232 % ∞ 138 71,698 % ∞

Штучно було отримано ще 43 ізотопи барію з масовими числами від 112 до 153, 8 з яких — метастабільні. З ізотопів, що не зустрічаються в природі, найдовший період напіврозпаду має 133Ba — 10,551 року.

Ізотоп барію 114Ba — найлегший відомий ізотоп, що зазнає кластерного розпадуConsistent description of the cluster-decay phenomenon in transactinide nuclei.

Отримання Добувають металевий барій нагріванням його оксиду BaO з відновниками типу алюмінію чи кремнію у вакуумі:

Іншим варіантом є електроліз розплавленої суміші хлоридів барію та калію.

Також застосовується синтез шляхом термічного розкладання оксигенвмісних сполук барію:

Якісний аналіз Для визначення наявності барію існують дікілька методів якісного аналізу, зокрема внесення солей барію у полум’я пальника забарвлює його у зелений колір. Катіони Ba2+утворюють з карбонатом амонію білий аморфний осад, який при нагріванні перетворюються на кристалічний:

Ba2+ + (NH4)2CO3 = BaCO3 + 2 NH4+

Осад карбонату барію легко розчиняється в соляній, азотній та оцтовій кислотах:

BaCO3 + 2 CH3COOH = Ba(CH3COO)2 + CO2 + H2O.

Застосування Барій застосовують у техніці високого вакууму, сполуки барію — у ядерній техніці, піротехніці, у сплавах, фарбах, безпечних сірниках, зі стронцієм утворює емісійну поверхню електронно-променевих трубок. Сульфат барію застосовується в медицині як суспензія («баріумна каша» при рентгенівському дослідженні шлунка). Також барій використовують для виготовлення високотемпературних надпровідників з кераміки оксидів ітрію-барію-міді.

В організмі людини

Барій є мікроелементом. Тіло дорослої людини містить в середньому 22 мг барію, понад 90% знаходиться в кістках. Високі концентрації барію також спостерігаються в сітківці окаENVIRONMENTAL HEALTH CRITERIA 107. BARIUMDistribution of Radioactive Barium in Eye Tissues. При лейкозах вміст барію в еритроцитах і плазмі крові збільшується, тому лікарі можуть використовувати це як діагностичний тест на це захворювання.

Отруєння Споживаючи питну воду та харчові продукти, що містять барій (риба та ін. морепродукти), населення загалом піддається впливу барію. У людей з високим рівнем барію можуть спостерігатися серцева аритмія, блювання, діарея, гіпокаліємія, тяжка гіпертензія.

Див. також Гідрид барію

Примітки

Джерела Глосарій термінів з хімії // Й. Опейда, О. Швайка. Ін-т фізико-органічної хімії та вуглехімії ім. Л. М. Литвиненка НАН України, Донецький національний університет. — Донецьк: Вебер, 2008. — 758 с. — ISBN 978-966-335-206-0

Посилання БАРІЙ Фармацевтична енциклопедія