Yếu tố 56: Bari

1, Giới thiệu nguyên tốbari,
Nguyên tố kim loại kiềm thổ, có ký hiệu hóa học Ba, nằm ở nhóm IIA, chu kỳ thứ sáu của bảng tuần hoàn. Nó là kim loại kiềm thổ mềm, có ánh trắng bạc và là nguyên tố hoạt động mạnh nhất trong kim loại kiềm thổ. Tên nguyên tố này xuất phát từ tiếng Hy Lạp beta alpha ρύς (barys), có nghĩa là “nặng”.

2, Khám phá sơ lược lịch sử
Sunfua của kim loại kiềm thổ có tính lân quang, nghĩa là chúng tiếp tục phát ra ánh sáng trong một khoảng thời gian trong bóng tối sau khi tiếp xúc với ánh sáng. Các hợp chất bari bắt đầu thu hút sự chú ý của mọi người chính vì đặc điểm này. Năm 1602, một người thợ đóng giày tên là Casio Lauro ở thành phố Bologna, Ý, đã nung một loại barit chứa bari sunfat cùng với các chất dễ cháy và phát hiện ra rằng nó có thể phát ra ánh sáng trong bóng tối, điều này đã khơi dậy sự quan tâm của các học giả thời bấy giờ. Sau này, loại đá này được gọi là polonite và khơi dậy sự quan tâm của các nhà hóa học châu Âu trong nghiên cứu phân tích. Năm 1774, nhà hóa học người Thụy Điển CW Scheele phát hiện ra rằng bari oxit là một loại đất mới tương đối nặng, mà ông gọi là “Baryta” (đất nặng). Năm 1774, Scheler tin rằng loại đá này là sự kết hợp của đất mới (oxit) và axit sulfuric. Năm 1776, ông nung nitrat trong loại đất mới này để thu được đất tinh khiết (oxit). Năm 1808, nhà hóa học người Anh H. Davy đã sử dụng thủy ngân làm cực âm và bạch kim làm cực dương để điện phân barit (BaSO4) để tạo ra hỗn hống bari. Sau khi chưng cất để loại bỏ thủy ngân, người ta thu được một kim loại có độ tinh khiết thấp và được đặt tên theo từ barys (nặng) trong tiếng Hy Lạp. Ký hiệu phần tử được đặt là Ba, được gọi làbari.

3, Tính chất vật lý
barilà kim loại màu trắng bạc, có nhiệt độ nóng chảy 725 ° C, nhiệt độ sôi 1846 ° C, mật độ 3,51 g/cm3 và độ dẻo. Quặng chính của bari là barit và arsenopyrite.

4、barilà nguyên tố hóa học có tính chất hóa học.
Ký hiệu hóa học Ba, số nguyên tử 56, thuộc hệ tuần hoàn nhóm IIA và là thành viên của kim loại kiềm thổ. Bari có hoạt tính hóa học lớn và hoạt động mạnh nhất trong số các kim loại kiềm thổ. Từ thế năng và năng lượng ion hóa, có thể thấy bari có tính khử mạnh. Trên thực tế, nếu chỉ xét đến sự mất electron thứ nhất thì bari có tính khử mạnh nhất trong nước. Tuy nhiên, bari tương đối khó mất electron thứ hai. Do đó, xem xét tất cả các yếu tố, khả năng khử của bari sẽ giảm đáng kể. Tuy nhiên, nó cũng là một trong những kim loại phản ứng mạnh nhất trong dung dịch axit, chỉ đứng sau lithium, Caesium, rubidium và kali.

5. Hợp chất chính
1). Bari oxit oxy hóa chậm trong không khí tạo thành bari oxit, là một tinh thể lập phương không màu. Hòa tan trong axit, không hòa tan trong axeton và nước amoniac. Phản ứng với nước tạo thành bari hydroxit, chất độc. Khi đốt cháy, nó phát ra ngọn lửa màu xanh lá cây và tạo ra bari peroxide.
2). Bari peroxide phản ứng với axit sulfuric để tạo ra hydro peroxide. Phản ứng này dựa trên nguyên tắc điều chế hydrogen peroxide trong phòng thí nghiệm.
3). Bari hydroxit phản ứng với nước tạo ra bari hydroxit và khí hydro. Do độ hòa tan thấp của bari hydroxit và năng lượng thăng hoa cao nên phản ứng không mãnh liệt như kim loại kiềm và tạo thành bari hydroxit sẽ che khuất tầm nhìn. Một lượng nhỏ carbon dioxide được đưa vào dung dịch để tạo thành kết tủa bari cacbonat, và lượng carbon dioxide dư thừa được đưa vào tiếp tục để hòa tan kết tủa bari cacbonat và tạo ra bari bicarbonate hòa tan.
4). Amino bari có thể hòa tan trong amoniac lỏng, tạo ra dung dịch màu xanh lam có tính thuận từ và độ dẫn điện, về cơ bản tạo thành các electron amoniac. Sau một thời gian dài bảo quản, hydro trong amoniac sẽ bị các electron amoniac khử thành khí hydro, phản ứng tổng cộng là bari phản ứng với amoniac lỏng để tạo ra amino bari và khí hydro.
5). Bari sulfit là tinh thể hoặc bột màu trắng, độc, ít tan trong nước và bị oxy hóa dần dần thành bari sulfat khi đặt trong không khí. Hòa tan trong các axit mạnh không oxy hóa như axit clohydric để tạo ra khí lưu huỳnh đioxit có mùi hăng. Khi gặp các axit oxy hóa như axit nitric loãng, nó có thể chuyển thành bari sunfat.
6). Bari sunfat có tính chất hóa học ổn định và phần bari sunfat hòa tan trong nước bị ion hóa hoàn toàn, khiến nó trở thành chất điện phân mạnh. Bari sunfat không hòa tan trong axit nitric loãng. Chủ yếu được sử dụng như một chất tương phản đường tiêu hóa.
Bari cacbonat độc hại và hầu như không hòa tan trong nước lạnh. Ít tan trong nước có chứa carbon dioxide và hòa tan trong axit clohydric loãng. Nó phản ứng với natri sunfat tạo ra kết tủa bari sunfat màu trắng khó tan hơn - xu hướng chuyển hóa giữa các kết tủa trong dung dịch nước: dễ chuyển thành hướng khó tan hơn.

6, Lĩnh vực ứng dụng
1. Nó được sử dụng cho mục đích công nghiệp trong sản xuất muối bari, hợp kim, pháo hoa, lò phản ứng hạt nhân, v.v. Nó cũng là một chất khử oxy tuyệt vời để tinh chế đồng. Được sử dụng rộng rãi trong các hợp kim, bao gồm chì, canxi, magiê, natri, lithium, nhôm và hợp kim niken. Kim loại bari có thể được sử dụng làm chất khử khí để loại bỏ khí vết khỏi ống chân không và ống tia âm cực, cũng như chất khử khí để tinh chế kim loại. Bari nitrat trộn với kali clorat, bột magie và nhựa thông có thể được sử dụng để sản xuất pháo hiệu và pháo hoa. Các hợp chất bari hòa tan thường được sử dụng làm thuốc trừ sâu, chẳng hạn như bari clorua, để kiểm soát các loại sâu bệnh thực vật khác nhau. Nó cũng có thể được sử dụng để tinh chế nước muối và nước nồi hơi để sản xuất xút điện phân. Cũng được sử dụng để chuẩn bị các sắc tố. Các ngành công nghiệp dệt may và da sử dụng nó như chất gắn màu và chất làm mờ cho tơ nhân tạo.
2. Bari sulfat dùng trong y tế là thuốc hỗ trợ cho việc kiểm tra bằng tia X. Bột màu trắng không mùi và không vị, một chất có thể mang lại độ tương phản tích cực cho cơ thể khi kiểm tra bằng tia X. Bari sulfat y tế không được hấp thu qua đường tiêu hóa và không gây phản ứng dị ứng. Nó không chứa các hợp chất bari hòa tan như bari clorua, bari sunfua và bari cacbonat. Chủ yếu được sử dụng để chụp ảnh đường tiêu hóa, đôi khi được sử dụng cho các mục đích kiểm tra khác

7, Phương pháp chuẩn bị
Sản xuất công nghiệp củabari kim loạiđược chia thành hai bước: sản xuất oxit bari và khử nhiệt kim loại (khử nhiệt nhôm). Ở 1000-1200oC,bari kim loạicó thể thu được bằng cách khử bari oxit bằng nhôm kim loại, sau đó được tinh chế bằng cách chưng cất chân không. Phương pháp khử nhiệt nhôm để sản xuất bari kim loại: Do tỷ lệ thành phần khác nhau nên có thể xảy ra hai phản ứng khử nhôm oxit bari. Phương trình phản ứng là: cả hai phản ứng chỉ có thể tạo ra một lượng nhỏ bari ở nhiệt độ 1000-1200oC. Vì vậy, phải sử dụng bơm chân không để chuyển liên tục hơi bari từ vùng phản ứng sang vùng ngưng tụ lạnh để phản ứng tiếp tục chuyển động về bên phải. Chất cặn sau phản ứng độc hại và cần được xử lý trước khi thải bỏ