Barium ist ein chemisches Element mit dem Symbol Ba und Atomnummer 56. Es ist das fünfte Element in der Gruppe 2, ein weiches silberfarbenes metallisches alkalisches Erdmetall. Barium wird in der Natur in seiner reinen Form wegen seiner Reaktionsfähigkeit mit Luft nie gefunden. Sein Oxyd ist als baryta historisch bekannt, aber es reagiert mit Wasser und Kohlendioxyd und wird als ein Mineral nicht gefunden. Die allgemeinsten natürlich vorkommenden Minerale sind das sehr unlösliche Barium-Sulfat, BaSO (barite) und Bariumkarbonat, BaCO (witherite). Der Name von Barium entsteht aus griechischem barys (), "schwer" bedeutend, die hohe Speicherdichte von einigen allgemeinen Barium enthaltenden Erzen beschreibend.

Barium hat wenige Industrieanwendungen, aber das Metall ist historisch verwendet worden, um Luft in Vakuumtuben zu reinigen. Barium-Zusammensetzungen geben eine grüne Farbe Flammen und sind im Feuerwerk verwendet worden. Barium-Sulfat wird für seine Dichte, Unlösbarkeit und Röntgenstrahl-Undurchsichtigkeit verwendet. Es ist als ein unlöslicher schwerer Zusatz an den Ölquelle-Bohren-Schlamm, und in der reineren Form, als ein Röntgenstrahl radiocontrast Reagenz gewöhnt, für die menschliche gastrointestinal Fläche darzustellen. Barium wird auch als ein Zusatz in hämmerbarem Eisen verwendet, um die Größe von Kohlenstoff-Knötchen innerhalb der Mikrostruktur des Metalls zu reduzieren. Auflösbare Barium-Zusammensetzungen sind wegen der Ausgabe des auflösbaren Barium-Ions giftig, und sind als rodenticides verwendet worden. Der neue Gebrauch für Barium setzt fort, gesucht zu werden. Es ist ein Bestandteil von YBCO einigen "hohen" Temperatursupraleitern und electroceramics.

Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften

Barium ist ein weiches, silberfarbenes weißes alkalisches Erdmetall, das schnell in Luft oxidiert. Es kristallisiert in in den Mittelpunkt gestellten Kubikgittern des Körpers. Es brennt mit einem grünen zur blaßgrünen Flamme, sich aus Emission an 524.2 und 513.7 nm ergebend. Seine einfachen Zusammensetzungen sind für ihr relativ hohes (für ein alkalisches Erdelement) spezifisches Gewicht bemerkenswert. Diese hohe Speicherdichte trifft auf das allgemeinste Barium tragende Mineral, barite (BaSO), auch genannt 'schwere Spiere' wegen der hohen Speicherdichte (4.5 g/cm ³) zu.

Chemische Eigenschaften

Barium, bezüglich anderer alkalischer Erde (Gruppe II) Metalle, nimmt hoch ab. Es reagiert exothermically mit Sauerstoff bei der Raumtemperatur, um Barium-Oxyd und Peroxyd zu bilden. Wegen seiner Empfindlichkeit, um zu lüften, werden Proben allgemein unter Schutzölen versorgt. Die Reaktion ist gewaltsam, wenn Barium bestäubt ist. Das Metall wird in den meisten Säuren mit der bemerkenswerten Ausnahme von Schwefelsäure sogleich angegriffen, weil Passivierung die Reaktion durch das Formen des unlöslichen Barium-Sulfats aufhört. Es reagiert auch gewaltsam mit Wasser gemäß der Reaktion:

: Ba + 2 HO  Ba (OH) + H

Barium verbindet sich mit mehreren Metallen, einschließlich Aluminiums, Zinkes, Leitung und Dose, intermetallische Phasen und Legierung bildend.

Isotope

Natürlich vorkommendes Barium ist eine Mischung von sieben stabilen Isotopen, das reichlichste, das Ba ist (71.7 %). 22 Isotope sind bekannt, aber die meisten von diesen sind hoch radioaktiv und haben Halbwertzeiten in den mehreren Millisekunden zu Reihe mehreren Tages. Die einzigen bemerkenswerten Ausnahmen sind Ba, der eine Halbwertzeit von 10.51 Jahren und Ba (2.55 Minuten) hat. Ba ist ein Standard calibrant für Gammastrahl-Entdecker in Kernphysik-Studien.

Ereignis

Der Überfluss an Barium ist 0.0425 % in der Kruste der Erde und 13 µg/L in Seewasser. Es kommt in den Mineralen barite (als das Sulfat) und witherite (als das Karbonat) vor. Obwohl Witherite-Ablagerungen aus dem 17. Jahrhundert bis 1969 im nördlichen England zum Beispiel in der Settlingstones Mine in der Nähe von Newbrough abgebaut wurden, heute wird fast das ganze Barium als barite abgebaut.

Große Ablagerungen von barite werden in China, Deutschland, Indien, Marokko, und in den Vereinigten Staaten gefunden.

Ein seltener Edelstein, der Barium enthält, ist bekannt, benitoite genannt.

Produktion

Weil Barium schnell in Luft oxidiert, ist es schwierig, das freie Metall zu erhalten, und es wird frei in der Natur nie gefunden. Das Metall wird in erster Linie darin gefunden, und aus, barite herausgezogen. Weil barite so unlöslich ist, kann er nicht direkt für die Vorbereitung anderer Barium-Zusammensetzungen oder Barium-Metall verwendet werden. Statt dessen wird das Erz mit Kohlenstoff geheizt, um es auf das Barium-Sulfid zu reduzieren:

:BaSO + 2 C  BaS + 2 CO

Das Barium-Sulfid ist dann hydrolyzed oder hat mit Säuren behandelt, um andere Barium-Zusammensetzungen, wie das Chlorid, Nitrat und Karbonat zu bilden.

Barium wird durch die Elektrolyse des geschmolzenen Barium-Chlorids (BaCl) gewerblich erzeugt:

: (Kathode) Ba + 2  Ba

: (Anode) 2 Kl.  Kl. + 2

Barium-Metall wird auch durch die Verminderung von Barium-Oxyd mit fein geteiltem Aluminium bei Temperaturen zwischen 1100 und 1200 °C erhalten:

: 4 BaO + 2 Al  BaO · AlO + 3 Ba

Der Barium-Dampf wird abgekühlt und kondensiert, um das feste Metall zu geben, das in Stangen geworfen oder in Leitungen ausgestoßen werden kann. Ein feuergefährlicher Festkörper seiend, wird es unter Argon in Stahlbehältern oder Plastikbeuteln paketiert.

Zusammensetzungen

Ba ist der dominierende Oxydationsstaat überall in der Chemie von Barium. Seine Eigenschaften ähneln allgemein denjenigen anderer alkalischer Erdionen wie Strontium und Kalzium. Alle Halogenide, Pseudohalogenide und chalcogenides sind gewöhnlich als farblose Festkörper bekannt. Das Sulfat ist berühmt unlöslich. BaO bildet ein Peroxyd, wenn geheizt, in Luft. Das Oxyd ist grundlegend und reagiert mit Säuren, um Salze zu geben.

Barium reduziert Oxyde, Chloride und Sulfide von weniger aktiven Metallen. Zum Beispiel:

:Ba + CdO  BaO + Cd

:Ba + ZnCl  BaCl + Zn

:3 Ba + AlS  3 BaS + 2 Al

Bei Hochtemperaturen verbindet sich Barium mit dem Stickstoff und Wasserstoff, um das Nitrid BaN und hydride BaH beziehungsweise zu erzeugen. Wenn geheizt, mit dem Stickstoff und Kohlenstoff bildet es das Zyanid:

: Ba + N + 2 C  Ba (CN)

Geschichte

Der Name von Barium entsteht aus griechischem barys, "schwer" bedeutend, die Dichte von einigen allgemeinen Barium enthaltenden Erzen beschreibend. Alchimisten im frühen Mittleren Alter haben über einige Barium-Minerale gewusst. Glätten Sie einem Kieselstein ähnliche Steine von Mineral barite gefunden in Bologna, Italien waren als "Bologna Steine" bekannt. Hexen und Alchimisten wurden von ihnen angezogen, weil nach der Aussetzung, um sich zu entzünden, sie seit Jahren glühen würden.

Carl Scheele hat barite als enthaltend ein neues Element 1774 identifiziert, aber konnte Barium, nur Barium-Oxyd nicht isolieren. Johan Gottlieb Gahn hat auch Barium-Oxyd zwei Jahre später in ähnlichen Studien isoliert. Oxidiertes Barium wurde zuerst barote, durch Guyton de Morveau, ein Name genannt, der von Antoine Lavoisier zu baryta geändert wurde. Auch im 18. Jahrhundert hat englischer Mineraloge William Withering ein schweres Mineral in den Leitungsgruben von cumberland, jetzt bekannt bemerkt, Witherite zu sein. Barium wurde zuerst durch die Elektrolyse von geschmolzenen Barium-Salzen 1808 von Herrn Humphry Davy in England isoliert. Davy, analog mit Kalzium hat "Barium" danach baryta mit dem "-ium" genannt, der das Bedeuten eines metallischen Elements beendet. Robert Bunsen und Augustus Matthiessen haben reines Barium durch die Elektrolyse einer geschmolzenen Mischung des Barium-Chlorids und Ammoniumchlorids nachgegeben.

Die Produktion von reinem Sauerstoff im Prozess von Brin war eine in großem Umfang Anwendung von Barium-Peroxyd vor der Elektrolyse, und destillieren Sie unbedeutend verflüssigte Luft ist die dominierenden Weisen geworden, Sauerstoff zu erzeugen. In diesem Prozess reagiert das Barium-Oxyd am 500-600°C mit Luft, um Barium-Peroxyd zu bilden, das sich am obengenannten 700°C durch die Ausgabe von Sauerstoff zersetzt.

:2 BaO + O  2 BaO

Anwendungen

Die vorherrschende Anwendung elementaren Bariums ist als ein Müllmann oder "Hauer", der die letzten Spuren von Sauerstoff und anderem Benzin in elektronischen Vakuumtuben wie Fernsehkathode-Strahl-Tuben entfernt.

Eine Legierung von Barium mit Nickel wird im Kraftfahrzeugzünden allgemein verwendet.

Anwendungen des Barium-Sulfats

Barium-Sulfat (das Mineral barite, BaSO) ist für die Erdölindustrie, zum Beispiel, als ein Bohrschlamm-Gewichtungsagent im Bohren neuer Öl- und Gasbohrlöcher wichtig. Es ist auch ein Füller in einer Vielfalt von Produkten wie Gummi. Seine Undurchsichtigkeit zu Röntgenstrahlen ausnutzend, wird das Sulfat als ein radiocontrast Agent für die Röntgenstrahl-Bildaufbereitung des Verdauungssystems ("Barium-Mahlzeiten" und "Barium-Klistiere") verwendet. Lithopone, ein Pigment, das Barium-Sulfat und Zinksulfid enthält, ist ein dauerhaftes Weiß, das gute Bedeckungsmacht hat, und wenn ausgestellt, zu Sulfiden nicht dunkel wird.

Anwendungen anderer Barium-Zusammensetzungen

Beiseite vom Sulfat finden andere Zusammensetzungen von Barium nur Nische-Anwendungen. Anwendungen werden durch die Giftigkeit von Ionen von Ba beschränkt (Bariumkarbonat ist ein Rattengift), der nicht ein Problem für unlöslichen BaSO ist.

• Barium-Oxyd wird in einem Überzug für die Elektroden von Leuchtstofflampen verwendet, der die Ausgabe von Elektronen erleichtert.
• Bariumkarbonat wird auch in glassmaking verwendet. Ein schweres Element seiend, vergrößert Barium den Brechungsindex und Schimmer des Glases.
• Barium, allgemein als Barium-Nitrat, wird verwendet, um grüne Farben im Feuerwerk zu geben. Die für das hervorragende Grün verantwortliche Art ist Barium-Monochlorid; ohne eine Quelle des Chlors werden ein Gelb oder grüner "Apfel" stattdessen erzeugt.
• Barium-Peroxyd kann als ein Katalysator verwendet werden, um eine aluminothermic Reaktion anzufangen, wenn Schweißschiene zusammen verfolgt. Es kann auch in der grünen Leuchtspurgeschoss-Munition und als ein Bleiche-Agent verwendet werden.
• Barium titanate ist ein Versprechen electroceramic.
• Barium-Fluorid wird für die Optik in Infrarotanwendungen verwendet, da es von ungefähr 0.15 bis 12 Mikrometer durchsichtig ist.

Vorsichtsmaßnahmen

Auflösbare Barium-Zusammensetzungen sind giftig. An niedrigen Dosen handelt Barium als ein Muskelanreiz, wohingegen höhere Dosen das Nervensystem betreffen, Herzunregelmäßigkeiten, Beben, Schwäche, Angst, Atemnot und Lähmung verursachend. Das kann wegen seiner Fähigkeit sein, Kalium-Ion-Kanäle zu blockieren, die zur richtigen Funktion des Nervensystems kritisch sind. Jedoch ändern sich individuelle Antworten auf Barium-Salze weit mit etwas Imstandesein, Barium-Nitrat zufällig ohne Probleme und andere zu behandeln, die krank davon werden, damit in kleinen Mengen zu arbeiten. Zum Beispiel wurde Barium-Azetat von Marie Robards verwendet, um ihren Vater 1993 zu vergiften.

Nichtgiftigkeit des Barium-Sulfats

Weil es in Wasser sowie Magen-Säuren hoch unlöslich ist, kann Barium-Sulfat mündlich genommen werden. Es wird völlig vom Verdauungstrakt beseitigt. Verschieden von anderen schweren Metallen tut Barium nicht bioaccumulate. Jedoch kann eingeatmeter Staub, der Barium-Zusammensetzungen enthält, in den Lungen anwachsen, das Verursachen einer gütigen Bedingung hat baritosis genannt.

Siehe auch

Links

• WebElements.com - Barium
• Elementymology & Elements Multidict
• 3. Holografische Anzeige mit Strontium-Barium Niobate