Барий — химический элемент¶
Барий (Ba, лат. Barium) — химический элемент второй группы периодической таблицы Менделеева, атомный номер 56. Относится к щёлочноземельным металлам. При нормальных условиях — мягкий металл серебристо-жёлтого цвета, быстро темнеющий на воздухе из-за окисления. В природе не встречается в свободном виде, так как обладает высокой химической активностью.
¶Свойства
Барий — мягкий металл, легко режущийся ножом, плотность 3,51 г/см³, температура плавления 727 °C, кипения 1897 °C. В чистом виде имеет серебристо-жёлтый оттенок, на воздухе быстро покрывается оксидным налётом, а при нагревании в кислороде горит зелёным пламенем. С водой реагирует бурно, образуя гидроксид бария и водород; с кислотами даёт соли. По химическим свойствам барий близок к кальцию и стронцию, но активнее их.
Известно несколько изотопов бария, из которых стабильным является ¹³⁸Ba (содержание в природе около 71,7 %). Радиоактивный изотоп ¹³³Ba (период полураспада около 10,5 лет) применяется в научных исследованиях и промышленности.
¶Происхождение названия
Название элемента происходит от греческого слова «barys» — «тяжёлый». Минерал, из которого впервые был выделен барий, назывался тяжёлым шпатом (баритом). Элемент открыт в 1808 году английским химиком Гемфри Дэви, который электролизом расплава оксида бария получил металл и назвал его «barium».
¶Нахождение в природе
Барий — 14-й по распространённости элемент в земной коре, его содержание оценивается примерно в 0,05 %. В свободном состоянии в природе не встречается. Основные рудные минералы:
- Барит (BaSO₄) — главный промышленный источник бария.
- Витерит (BaCO₃) — карбонат бария, встречается реже.
- Бенитонит и другие минералы.
Крупнейшие месторождения барита расположены в Китае, Индии, Марокко, США, Турции, России. В России значимые запасы барита сосредоточены в Забайкалье, на Урале и в Якутии.
¶Получение
Металлический барий получают несколькими способами:
- Алюминотермическим восстановлением оксида бария (BaO) алюминием.
- Электролитическим разложением расплавленного хлорида бария.
- Термическим восстановлением оксида бария кремнием или другими восстановителями.
Основной промышленный путь — алюминотермический метод.
¶Применение
Барий и его соединения находят широкое применение в различных отраслях:
- Нефтегазовая промышленность — суспензии на основе сульфата бария (барита) используются как утяжелители буровых растворов.
- Стекольная промышленность — оксид бария вводится в состав специальных стёкол с повышенной преломляющей способностью (бариевое стекло, кристалл).
- Ракетное топливо — порошок бария применяется в твёрдых ракетных двигателях как горючее добавка, обеспечивающая зелёное пламя.
- Медицина — сульфат бария (BaSO₄) используется как контрастное вещество при рентгенологическом исследовании желудочно-кишечного тока. Нерастворимость BaSO₄ и его низкая токсичность делают его безопасным для приёма внутрь.
- Пиротехника — соли бария придают зелёную окраску фейерверкам.
- Электроника — оксид бария применяется в производстве электровакуумных приборов, люминофоров, магнитных керамик.
- Радиационная защита — бариевые стёкла и бетоны используются для защиты от радиации.
¶Токсичность
Растворимые соли бария (хлорид, нитрат, карбонат) токсичны: вызывают мышечные судороги, нарушение сердечного ритма, паралич. Сульфат бария практически нерастворим в воде и потому не представляет опасности при медицинском применении. Известны случаи отравления барием при употреблении загрязнённой воды или при авариях на производствах.
¶Интересные факты
- Зелёное пламя бария используется для проверки подлинности подделок — по характерному цвету определяют состав сплавов.
- Бариевое стекло (с добавлением оксида бария) обладает высоким показателем преломления и применяется в оптике.
- Барий назван «тяжёлым» не из-за исключительной плотности (она у него сравнительно невелика), а из-за тяжести баритового минерала по сравнению с обычными породообразующими минералами.
¶История открытия
В 1774 году шведский химик Карл Вильгельм Шееле обнаружил, что баритовый шпат (позднее названный баритом) содержит новую «землю» — оксид бария. В 1808 году Гемфри Дэви электролизом расплава бариевой извести с ртутью получил амальгаму бария, из которой выделил металл. Дэви же предложил название элемента. В России исследования соединений бария проводились в XIX веке в работах Н. Н. Зинина и других химиков.
¶Источники
- Периодическая таблица химических элементов Д. И. Менделеева
- Г. Н. Ершов, А. Т. Пилипенко, Н. В. Пилипенко. «Аналитическая химия бария»
- Справочник химика: свойства элементов и их соединений
- В. А. Руденко. «Неорганическая химия»