Բարիում

Բարիում (լատին․՝ Baryum, հուն․՝ βαρύς - ծանր), Ba, տարրերի պարբերական համակարգի 2-րդ խմբի քիմիական տարր։ Հողալկալիական մետաղ։ Կարգահամարը՝ 56, ատոմական զանգվածը՝ 137, 34։

56 Ցեզիում ← Բարիում → Լանթան Քիմիական տարրերի պարբերական համակարգ 56Ba
Պարզ նյութի արտաքին տեսք
Փափուկ, մածուցիկ, արծաթափայլ մետաղ
Ատոմի հատկություններ
Անվանում, սիմվոլ, կարգաթիվ	Բարիում / Barium (Ba), Ba, 56
Ատոմային զանգված (մոլային զանգված)	137,327(7)[1] զ. ա. մ. (գ/մոլ)
Էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիա	[Kr] 4d10 5s2 5p6
Ատոմի շառավիղ	(108)[2] պմ
Քիմիական հատկություններ
Կովալենտ շառավիղ	140 պմ
Իոնի շառավիղ	222 պմ
Էլեկտրաբացասականություն	0,89 (Պոլինգի սանդղակ)
Էլեկտրոդային պոտենցիալ	-2,906
Օքսիդացման աստիճաններ	2
Իոնացման էներգիա	2‑րդ: [Xe] 6s2 կՋ/մոլ (էՎ)
Պարզ նյութի թերմոդինամիկական հատկություններ
Հալման ջերմաստիճան	1 002 Կ
Եռման ջերմաստիճան	1 910 Կ
Մոլյար ջերմունակություն	28,1[3] Ջ/(Կ·մոլ)
Մոլային ծավալ	39,0 սմ³/մոլ
Պարզ նյութի բյուրեղային ցանց
Բյուրեղացանցի կառուցվածք	խորանարդ
Բյուրեղացանցի տվյալներ	5,020
Այլ հատկություններ
Ջերմահաղորդականություն	(300 Կ) (18.4) Վտ/(մ·Կ)
CAS համար	CAS գրանցման համար?

56	Բարիում
Ba 137,327
6s2

Բնական բարիումը բաղկացած է 130-138 միջակայքում զանգվածի թվեր ունեցող յոթ իզոտոպներից, որոնցից ամենամեծ պարունակությունը ¹³⁸Ba-ինն է (71, 66 %)։ Արհեստականորեն ստացվել է 15 ռադիոակտիվ իզոտոպ, որոնցից կարևոր են ¹³¹Ba (T_1/2 = 12 օր), ¹³³Ca (T_1/2 =7, 5 տարի) և ¹⁴⁰Ba (T_1/2 = 12, 8 օր)։ Բարիումը s տարր է, նրա ատոմի էլեկտրոնային թաղանթների կառուցվածքն է 4s²4p⁶4d¹⁰5s²5p⁶6s², K-L-M- թաղանթները լրացված են։

Պատմություն

Բարիումը հայտնաբերել է (օքսիդի ձևով) շվեդացի քիմիկոս Կ․ Շելլեն և Յոհան Գանը^[4] (1774 թվականին)։ Ամալգամի ձևով այն անջատել է Հ․ Դևին՝ սնդիկի էլեկտրոդի օգնությամբ։ Ազատ բարիումը ստացել է Ա․ Գունադը (1901 թվական)։

Բնության մեջ

Բարիումը կազմում է երկրի կեղևի զանգվածի 0, 05%-ը։ Ազատ վիճակում բնության մեջ չի հայտնաբերված։ Ամենատարածված միներալը բարիտն է՝ BaSO₄, հանդիպում է նաև վիտերիտը ВаСО₃։ Չնչին քանակներով բարիումը պարունակում են բույսերը և կենդանի օրգանիզմները։

Նրա լուծելի միացությունները թունավոր են։ 0, 8-0, 9 գ բարիումի քլորիդը մահացու է մարդու համար։ Խմելու ջրում բարիումի սահմանային թույլատրելի քանակությունը 4 մգ/լ է։

Ֆիզիկական հատկություններ

շԱլկանիներ և զին կի աղեր, գ·սմ⁻³

	O2−	S2−	F−	Cl−	SO2− 4	CO2− 3	O2− 2	H−
Ca2+ :4–48–50	3.34	2.59	3.18	2.15	2.96	2.83	2.9	1.7
Sr2+ :4–86–88	5.1	3.7	4.24	3.05	3.96	3.5	4.78	3.26
Ba2+ :4–43–45	5.72	4.3	4.89	3.89	4.49	4.29	4.96	4.16
Zn2+ :4–95–96	5.6	4.09	4.95	2.09	3.54	4.4	1.57	—

Բարիումը սպիտակ-արծաթափայլ, փափուկ (կապարից կարծր) մետաղ է, հալման ջերմաստիճանը՝ 710°С, եռմանը՝ 1637-1640°С, խտությունը՝ 3760 կգ/մ³։ Քիմիապես շատ ակտիվ է։

Զրից և թթուներից դուրս է մղում ջրածին։ Միացություններում մեծ մասամբ երկարժեք է։

Քիմիական հատկություններ

Քիմիական հատկություններով նման է ռադիումին, կալցիումին և ստրոնցիումին։ Վերջին երկուսից ակտիվ է։ Օդում արագ օքսիդանում է՝ միանալով ոչ միայն թթվածնին, այլև ազոտին (պահում են վակուումում կամ որևէ կայուն համաձուլվածքի ձևով)։ Միանում է ջրածնին՝ առաջացնելով հիդրիդ՝ ВаН₂, որը ջրի ազդմամբ քայքայվում է՝ անջատելով ջրածին։

${\displaystyle {\mathsf {Ba+2H_{2}O\rightarrow Ba(OH)_{2}+H_{2}\uparrow }}}$

Բարիումը հեշտությամբ միանում է թթվածնին։ Օդում տաքացնելիս բռնկվում է և այրվում դեղնականաչավուն բոցով։ Բարիումի օքսիդի՝ BaO հետ միաժամանակ առաջանում են պերօքսիդներ և նիտրիդ՝ Ba₃N₂։ Բարիումի օքսիդը անգույն բյուրեղական նյութ է, միանում է օդի ածխաթթու գազի հետ։

${\displaystyle {\mathsf {Ba_{3}N_{2}+2CO\rightarrow Ba(CN)_{2}+2BaO}}}$

Օդում տաքացնելիս (508 °C) վեր է ածվում գերօքսիդի՝ ВаO₂, որը կայուն է մինչև 700°С։ Այն առաջացնում է ВаO₂-2Н₂O անգույն բյուրեղահիդրատը։ Բարձր ճնշման տակ տաքացնելիս միանում է թթվածնին, ստացվում է բարիումի բարձրագույն գերօքսիդը՝ ВаՕ₄ (դեղին գույնի նյութ է, քայքայվում է 50-60 °C -ում)։

Բարիումը և նրա օքսիդը եռանդուն լուծվում են ջրում՝ առաջացնելով բարիումի հիդրօքսիդ՝ Ва (ОН)₂, որը ալկալի է։ Անջուր Ва (ОН)₂ տաքացնելիս հալվում է (780°С), ապա քայքայվում։ Լավ լուծվում է տաք ջրում։ Ջրային լուծույթը ուժեղ հիմք է, օդից կլանում է СO₂ և պղտորվում։

${\displaystyle {\mathsf {Ba+2H_{2}O\rightarrow Ba(OH)_{2}+H_{2}\uparrow }}}$

Թթուների հետ մտնում է չեզոքացման ռեակցիաների մեջ։ Ջրային լուծույթներից նստում են Ва (OH)₂-8Н₂O բաղադրությամբ անգույն բյուրեղներ, որոնք 78 °C-ում հեղուկանում են՝ լուծվելով իրենց պարունակած բյուրեղաջրում։ Բարիումը հեշտությամբ միանում է նաև հալոգենների հետ՝ առաջացնելով ջրում լուծելի հալոգենիդներ։ Բարիումի քլորիդը՝ ВаСl₂ (հալվում է 900 °C-ում), սովորական պայմաններում գոյություն ունի ВаСl₂-2Н₂O ձևով, որը 100 °C -ում կորցնում է բյուրեղաջուրը։

${\displaystyle {\mathsf {[Ba(NH_{3})_{6}]\rightarrow Ba(NH_{2})_{2}+4NH_{3}+H_{2}}}}$

Ստացում

Ստացվում է բարիտը ածխածնի և կալցիումի քլորիդի հետ բոցային վառարանում շիկացնելիս։ Բարիումը միանում է ծծմբին՝ առաջացնելով սուլֆիդ՝ BaS և պոլիսուլֆիդներ։ 260-600 °C -ում տաքացնելիս բարիումը միանում է ազոտին, ստացվում է բարիումի նիտրիդը՝ Ba₃N₂։

${\displaystyle {\mathsf {3BaO+2Al\rightarrow 3Ba+Al_{2}O_{3}}}}$

Բարիումի ֆոսֆիդը՝ Ba₃P₂, ստանում են ֆոսֆատը աղեղային վառարանում ածխածնով վերականգնելով։ Բարիումի օքսիդը ածխածնի առկայությամբ տաքացնելիս առաջանում է բարիումի կարբիդը՝ ВаС₂։ Եթե միաժամանակ առկա է նաև ազոտ, ապա ստացվում է ցիանիդ՝ Ва (CN)₂։

${\displaystyle {\mathsf {BaS+2H_{2}O\rightarrow Ba(OH)_{2}+H_{2}S\uparrow }}}$

${\displaystyle {\mathsf {BaS+H_{2}O+CO_{2}\rightarrow BaCO_{3}+H_{2}S\uparrow }}}$

${\displaystyle {\mathsf {Ba(OH)_{2}\rightarrow BaO+H_{2}O}}}$

${\displaystyle {\mathsf {BaCO_{3}\rightarrow BaO+CO_{2}}}}$

Բարիումը լուծվում է հեղուկ ամոնիակում, առաջացնելով հեքսամին՝ Ва (NH₃)₆ կոմպլեքսային միացությունը։ Բարիումի կարբոնատը՝ ВаСО₃, ջրում վատ լուծվող, անգույն նյութ է։

Բարիումի և նրա միացությունների ստացման հիմնական աղբյուրը բարիտն է։ Բոցային վառարաններում այն վերականգնում են ածխածնով՝

${\displaystyle {\mathsf {BaSO_{4}+4C\rightarrow BaS+4CO}}}$

${\displaystyle {\mathsf {BaSO_{4}+2CH_{4}\rightarrow BaS+2C+4H_{2}O}}}$

Ստացված BaS-ից ստանում են բարիումի մյուս միացությունները։ Մետաղական բարիումը ստանում են նրա օքսիդի և ալյումինի խառնուրդը վակուումում տաքացնելով (1100-1200 °C)։ Ստացված բարիումը գոլորշիանում է և նստում սարքի սառը մասերի վրա։ Մետաղական բարիումի գործնական կիրառությունը սահմանափակ է։

Բարիումը և նրա համաձուլվածքները մագնեզիումի և ալյումինի հետ օգտագործում են բարձր վակուում ստանալու համար, որպես մնացորդային գազերի կլանիչներ (գետտեր)։ Բարիումը չնչին քանակով մտնում է շփման փոքր գործակից ունեցող մի քանի համաձուլվածքների բաղադրության մեջ։ Տպագրական տեխնիկայում օգտագործվող կապարը պարունակում է բարիում, որը մեծացնում է կապարի կարծրությունը։

Կիրառություններ

Բարիումի և նիկելի համաձուլվածքները օգտագործում են ռադիոլամպերում և ներքին այրման շարժիչների բռնկիչ էլեկտրոդներ պատրաստելիս։ Փոքր քանակներով բարիումը օգտագործվում է նաև պղինձը և կապարը ծծմբից և գազերից մաքրելու համար։ ¹⁴⁰Ba ռադիոակտիվ ինդիկատոր է։ Մեծ կիրառություն ունեն բարիումի միացությունները։ ВаО₃-ը օգտագործում են ջրածնի գերօքսիդ ստանալու, մետաքսը և բուսական թելերը սպիտակեցնելու, ալյումինաթերմիայում՝ հրկիզող խառնուրդներ պատրաստելու համար։ ВаСl₂-ը օգտագործվում է որպես միջատասպան, նաև կաշին ծանրացնելու և գունաթափելու համար։

BaS-ը կաշին մազազերծող է։ Ва (ОН)₂-ը պոլիմերման հարուցիչ է՝ ռեակտիվ ՏO₄⁻² և СO₃⁻² իոնները հայտնաբերելու համար։ ВаСО³-ը բարիումի միացությունների ստացման ելանյութ է, օգտագործվում է նաև կրծողներին ոչնչացնելու, արծններ և ջնարակներ ստանալու համար։ Ва (NO₃)₂-ը օգտագործվում է պիրոտեխնիկայում։ Բարիումի քրոմատը՝ BaCrO₄, և մանգանատը՝ Ba (MnO₄)₂, պիգմենտներ են։ Բարիումի տիտանատը՝ ВаTiO₃, կարևոր սեգնետոէլեկտրիկ է։

Բարիումի պլատինացիանատը ռենտգենյան և ճառագայթների ազդեցության տակ ֆլուորեսցենցում է դեղնականաչավուն լույսով և օգտագործվում համապատասխան էկրաններ պատրաստելու համար։ Բարիումը և նրա միացությունները ռադիոակտիվ ճառագայթների լավ կլանիչներ են և մտնում են պաշտպանողական նյութերի բաղադրության մեջ։

Տես նաև

• Պարբերական աղյուսակ

Ծանոթագրություններ

1. Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg, Glenda O’Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang‑Kun Zhu. Atomic weights of the elements 2011 (IUPAC Technical Report)(անգլ.) // Pure and Applied Chemistry. — 2013. — Т. 85. — № 5. — С. 1047-1078. — ISSN 0033-4545. — doi:10.1351/PAC-REP-13-03-02
2. «Size of xenon in several environments» (անգլերեն). www.webelements.com. Վերցված է 2009 թ․ օգոստոսի 6-ին.
3. Редкол.:Кнунянц И. Л. (гл. ред.) Химическая энциклопедия: в 5 т. — Москва: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1. — С. 241. — 623 с. — 100 000 экз.
4. Барий. // Популярная библиотека химических элементов. — М.: Издательство «Наука», 1977.

Գրականություն

• Барий // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: В 86 томах (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
• Robert Kresse, Ulrich Baudis, Paul Jäger, H. Hermann Riechers, Heinz Wagner, Jochen Winkler, Hans Uwe Wolf: Barium and Barium Compounds, in: Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6. Auflage. 2007, doi:10.1002/14356007.a03_325.

Արտաքին հղումներ

• Բարիումը Webelements-ում
• Բարիումը քիմիական տարրերի հայտնի գրադարանում Արխիվացված 2006-02-13 Wayback Machine

Այս հոդվածի կամ նրա բաժնի որոշակի հատվածի սկզբնական կամ ներկայիս տարբերակը վերցված է Քրիեյթիվ Քոմմոնս Նշում–Համանման տարածում 3.0 (Creative Commons BY-SA 3.0) ազատ թույլատրագրով թողարկված Հայկական սովետական հանրագիտարանից  (հ․ 2, էջ 318)։