Elemento 56: Bario

1、 Introduzione elementareBario,
L'elemento metallico alcalino-terroso, con simbolo chimico Ba, si trova nel Gruppo IIA del sesto periodo della tavola periodica. È un metallo alcalino-terroso tenero, di colore bianco-argenteo, ed è l'elemento più attivo tra i metalli alcalino-terrosi. Il nome deriva dal greco βαλαρύς (barys), che significa "pesante".

2. Alla scoperta di una breve storia
I solfuri dei metalli alcalino-terrosi presentano fosforescenza, ovvero continuano a emettere luce per un certo periodo di tempo al buio dopo essere stati esposti alla luce. I composti di bario iniziarono ad attirare l'attenzione proprio per questa caratteristica. Nel 1602, un calzolaio di nome Casio Lauro, originario di Bologna, tostò una barite contenente solfato di bario insieme a sostanze infiammabili e scoprì che poteva emettere luce al buio, il che suscitò l'interesse degli studiosi dell'epoca. In seguito, questo tipo di pietra fu chiamato polonite e suscitò l'interesse dei chimici europei per la ricerca analitica. Nel 1774, il chimico svedese C.W. Scheele scoprì che l'ossido di bario era un nuovo terreno relativamente pesante, che chiamò "Baryta" (terreno pesante). Nel 1774, Scheele credeva che questa pietra fosse una combinazione di nuovo terreno (ossido) e acido solforico. Nel 1776, riscaldò il nitrato presente in questo nuovo terreno per ottenere terreno puro (ossido). Nel 1808, il chimico britannico H. Davy usò il mercurio come catodo e il platino come anodo per elettrolizzare la barite (BaSO4) e produrre amalgama di bario. Dopo la distillazione per rimuovere il mercurio, si ottenne un metallo di bassa purezza, chiamato barys (pesante) dal greco. Il simbolo dell'elemento è Ba, che viene chiamatobario.

3. Proprietà fisiche
BarioIl bario è un metallo bianco argenteo con punto di fusione di 725 °C, punto di ebollizione di 1846 °C, densità di 3,51 g/cm³ e duttilità. I ​​principali minerali di bario sono la barite e l'arsenopirite.

4、Barioè un elemento chimico con proprietà chimiche.
Il simbolo chimico Ba, numero atomico 56, appartiene al gruppo IIA del sistema periodico ed è un membro dei metalli alcalino-terrosi. Il bario ha una grande attività chimica ed è il più attivo tra i metalli alcalino-terrosi. Dall'energia potenziale e di ionizzazione, si può osservare che il bario ha una forte riducibilità. Infatti, se si considera solo la perdita del primo elettrone, il bario ha la più forte riducibilità in acqua. Tuttavia, è relativamente difficile per il bario perdere il secondo elettrone. Pertanto, considerando tutti i fattori, la riducibilità del bario diminuirà significativamente. Ciononostante, è anche uno dei metalli più reattivi in ​​soluzioni acide, secondo solo a litio, cesio, rubidio e potassio.

5. Composti principali
1) L'ossido di bario si ossida lentamente nell'aria formando ossido di bario, un cristallo cubico incolore. Solubile in acido, insolubile in acetone e acqua ammoniacale. Reagisce con l'acqua formando idrossido di bario, tossico. Quando brucia, emette una fiamma verde e genera perossido di bario.
2) Il perossido di bario reagisce con l'acido solforico per produrre perossido di idrogeno. Questa reazione si basa sul principio della preparazione del perossido di idrogeno in laboratorio.
3). L'idrossido di bario reagisce con l'acqua per produrre idrossido di bario e idrogeno gassoso. A causa della bassa solubilità dell'idrossido di bario e della sua elevata energia di sublimazione, la reazione non è intensa come quella dei metalli alcalini e l'idrossido di bario risultante oscurerà la vista. Una piccola quantità di anidride carbonica viene introdotta nella soluzione per formare un precipitato di carbonato di bario, e un eccesso di anidride carbonica viene ulteriormente introdotto per sciogliere il precipitato di carbonato di bario e generare bicarbonato di bario solubile.
4) L'amminobario può dissolversi in ammoniaca liquida, generando una soluzione blu con paramagnetismo e conduttività, che essenzialmente forma elettroni di ammoniaca. Dopo un lungo periodo di conservazione, l'idrogeno presente nell'ammoniaca verrà ridotto a idrogeno gassoso dagli elettroni dell'ammoniaca, e la reazione totale è quella tra il bario e l'ammoniaca liquida per produrre amminobario e idrogeno gassoso.
5). Il solfito di bario è un cristallo o una polvere bianca, tossico, leggermente solubile in acqua e gradualmente ossidato in solfato di bario quando esposto all'aria. Sciogliendolo in acidi forti non ossidanti come l'acido cloridrico, genera anidride solforosa gassosa dall'odore pungente. A contatto con acidi ossidanti come l'acido nitrico diluito, può essere convertito in solfato di bario.
6) Il solfato di bario ha proprietà chimiche stabili e la porzione di solfato di bario disciolta in acqua è completamente ionizzata, rendendolo un elettrolita forte. Il solfato di bario è insolubile in acido nitrico diluito. Utilizzato principalmente come mezzo di contrasto gastrointestinale.
Il carbonato di bario è tossico e quasi insolubile in acqua fredda. Leggermente solubile in acqua contenente anidride carbonica e solubile in acido cloridrico diluito. Reagisce con il solfato di sodio per produrre un precipitato bianco di solfato di bario più insolubile – la tendenza alla conversione tra precipitati in soluzione acquosa è: è facile convertirsi verso una direzione più insolubile.

6. Campi di applicazione
1. Viene utilizzato per scopi industriali nella produzione di sali di bario, leghe, fuochi d'artificio, reattori nucleari, ecc. È anche un eccellente disossidante per la raffinazione del rame. Ampiamente utilizzato in leghe, tra cui piombo, calcio, magnesio, sodio, litio, alluminio e nichel. Il bario metallico può essere utilizzato come agente degasante per rimuovere tracce di gas da tubi a vuoto e tubi a raggi catodici, nonché come agente degasante per la raffinazione dei metalli. Il nitrato di bario miscelato con clorato di potassio, polvere di magnesio e colofonia può essere utilizzato per produrre razzi di segnalazione e fuochi d'artificio. I composti solubili del bario sono comunemente usati come insetticidi, come il cloruro di bario, per il controllo di vari parassiti delle piante. Può anche essere utilizzato per la raffinazione di salamoia e acqua di caldaia per la produzione di soda caustica elettrolitica. Utilizzato anche per la preparazione di pigmenti. L'industria tessile e conciaria lo utilizza come mordente e agente opacizzante per la seta artificiale.
2. Il solfato di bario per uso medico è un farmaco ausiliario per l'esame radiografico. Polvere bianca inodore e insapore, una sostanza che può fornire un contrasto positivo nel corpo durante l'esame radiografico. Il solfato di bario medico non viene assorbito nel tratto gastrointestinale e non causa reazioni allergiche. Non contiene composti solubili del bario come cloruro di bario, solfuro di bario e carbonato di bario. Utilizzato principalmente per l'imaging gastrointestinale, occasionalmente utilizzato per altri scopi di esame.

7. Metodo di preparazione
La produzione industriale dibario metallicosi divide in due fasi: la produzione di ossido di bario e la riduzione termica del metallo (riduzione termica dell'alluminio). A 1000-1200 ℃,bario metallicoPuò essere ottenuto riducendo l'ossido di bario con alluminio metallico e quindi purificato mediante distillazione sotto vuoto. Metodo di riduzione termica dell'alluminio per la produzione di bario metallico: a causa dei diversi rapporti tra gli ingredienti, possono verificarsi due reazioni per la riduzione dell'ossido di bario con alluminio. L'equazione di reazione è: entrambe le reazioni possono produrre solo una piccola quantità di bario a 1000-1200 °C. Pertanto, è necessario utilizzare una pompa da vuoto per trasferire continuamente il vapore di bario dalla zona di reazione alla zona di condensazione fredda affinché la reazione continui a procedere verso destra. Il residuo dopo la reazione è tossico e deve essere trattato prima dello smaltimento.