Բարիում

Բարիում (Կաղապար:Lang-lat, Կաղապար:Lang-el - ծանր), Ba, տարրերի պարբերական համակարգի 2-րդ խմբի քիմիական տարր։ Հողալկալիական մետաղ։ Կարգահամարը՝ 56, ատոմական զանգվածը՝ 137, 34։

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 (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

	[[Օքսիդ|Կաղապար:Chem]]	[[Սուլֆիդներ|Կաղապար:Chem]]	[[Ֆտորիդներ|Կաղապար:Chem]]	[[Քլորիդներ|Կաղապար:Chem]]	[[Սուլֆատներ|Կաղապար:Chem]]	[[Կարբոնատներ|Կաղապար:Chem]]	[[Պերօքսիդներ|Կաղապար:Chem]]	[[Հիդրիդներ|Կաղապար:Chem]]
[[Կալցիում|Կաղապար:Chem]]Կաղապար:Rp	3.34	2.59	3.18	2.15	2.96	2.83	2.9	1.7
[[Ստրոնցիում|Կաղապար:Chem]]Կաղապար:Rp	5.1	3.7	4.24	3.05	3.96	3.5	4.78	3.26
Կաղապար:ChemԿաղապար:Rp	5.72	4.3	4.89	3.89	4.49	4.29	4.96	4.16
[[Ցինկ|Կաղապար:Chem]]Կաղապար:Rp	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։

$𝖡𝖺\mathsf{+}\mathrm{𝟤}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{\to }𝖡𝖺\mathsf{(}𝖮𝖧{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\uparrow }$

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։

$𝖡{𝖺}_{\mathrm{𝟥}}{𝖭}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖢𝖮\mathsf{\to }𝖡𝖺\mathsf{(}𝖢𝖭{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖡𝖺𝖮$

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։

$𝖡𝖺\mathsf{+}\mathrm{𝟤}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{\to }𝖡𝖺\mathsf{(}𝖮𝖧{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\uparrow }$

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։

$\mathsf{[}𝖡𝖺\mathsf{(}𝖭{𝖧}_{\mathrm{𝟥}}{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟨}}\mathsf{]}\mathsf{\to }𝖡𝖺\mathsf{(}𝖭{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}\mathrm{𝟦}𝖭{𝖧}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}$

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։

$\mathrm{𝟥}𝖡𝖺𝖮\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖠𝗅\mathsf{\to }\mathrm{𝟥}𝖡𝖺\mathsf{+}𝖠{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}$

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։

$𝖡𝖺𝖲\mathsf{+}\mathrm{𝟤}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{\to }𝖡𝖺\mathsf{(}𝖮𝖧{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖲\mathsf{\uparrow }$

$𝖡𝖺𝖲\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{+}𝖢{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\to }𝖡𝖺𝖢{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖲\mathsf{\uparrow }$

$𝖡𝖺\mathsf{(}𝖮𝖧{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\to }𝖡𝖺𝖮\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

$𝖡𝖺𝖢{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{\to }𝖡𝖺𝖮\mathsf{+}𝖢{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}$

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՝

$𝖡𝖺𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}\mathrm{𝟦}𝖢\mathsf{\to }𝖡𝖺𝖲\mathsf{+}\mathrm{𝟦}𝖢𝖮$

$𝖡𝖺𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖢{𝖧}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{\to }𝖡𝖺𝖲\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖢\mathsf{+}\mathrm{𝟦}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

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

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, Կաղապար:DOI.

Արտաքին հղումներ

• Բարիումը Webelements-ում
• Բարիումը քիմիական տարրերի հայտնի գրադարանում Կաղապար:Webarchive