Prvek 56: Baryum

1. Úvod do elementůBaryum,
Prvek alkalických zemin s chemickým symbolem Ba se nachází ve skupině IIA šesté periody periodické tabulky. Je to měkký, stříbrně bílý lesklý kov alkalických zemin a nejaktivnější prvek mezi kovy alkalických zemin. Název prvku pochází z řeckého slova beta alfa ρύς (barys), což znamená „těžký“.

2. Objevování stručné historie
Sulfidy kovů alkalických zemin vykazují fosforescenci, což znamená, že po vystavení světlu ještě nějakou dobu ve tmě emitují světlo. Sloučeniny barya začaly právě kvůli této vlastnosti přitahovat pozornost lidí. V roce 1602 švec jménem Casio Lauro v italské Bologni pražil baryt obsahující síran barnatý spolu s hořlavými látkami a zjistil, že může ve tmě emitovat světlo, což v té době vzbudilo zájem učenců. Později byl tento typ kamene nazván polonitem a vzbudil zájem evropských chemiků o analytický výzkum. V roce 1774 švédský chemik C. W. Scheele zjistil, že oxid barnatý je relativně těžká nová zemina, kterou nazval „Baryta“ (těžká zemina). V roce 1774 Scheler věřil, že tento kámen je kombinací nové zeminy (oxidu) a kyseliny sírové. V roce 1776 zahřál dusičnan v této nové zemině, aby získal čistou zeminu (oxid). V roce 1808 britský chemik H. Davy použil rtuť jako katodu a platinu jako anodu k elektrolýze barytu (BaSO4) za účelem výroby amalgámu barna. Po destilaci za účelem odstranění rtuti byl získán kov nízké čistoty, který byl pojmenován podle řeckého slova barys (těžký). Symbol prvku je nastaven jako Ba, což se nazývábaryum.

3. Fyzikální vlastnosti
Baryumje stříbrnobílý kov s bodem tání 725 °C, bodem varu 1846 °C, hustotou 3,51 g/cm3 a tažností. Hlavními rudami barya jsou baryt a arsenopyrit.

4.Baryumje chemický prvek s chemickými vlastnostmi.
Chemická značka Ba, atomové číslo 56, patří do periodické soustavy IIA skupiny a je členem skupiny kovů alkalických zemin. Baryum má velkou chemickou aktivitu a je mezi kovy alkalických zemin nejaktivnější. Z potenciálu a ionizační energie je patrné, že baryum má silnou redukovatelnost. Ve skutečnosti, pokud vezmeme v úvahu pouze ztrátu prvního elektronu, má baryum nejsilnější redukovatelnost ve vodě. Pro baryum je však relativně obtížné ztratit druhý elektron. Proto se s ohledem na všechny faktory redukovatelnost barya výrazně sníží. Nicméně je také jedním z nejreaktivnějších kovů v kyselých roztocích, druhým hned po lithiu, cesiu, rubidiu a draslíku.

5. Hlavní sloučeniny
1). Oxid barnatý pomalu oxiduje na vzduchu za vzniku oxidu barnatého, což je bezbarvý kubický krystal. Rozpustný v kyselině, nerozpustný v acetonu a amoniakové vodě. Reaguje s vodou za vzniku hydroxidu barnatého, který je toxický. Při hoření vyzařuje zelený plamen a vytváří peroxid barnatý.
2). Peroxid barnatý reaguje s kyselinou sírovou za vzniku peroxidu vodíku. Tato reakce je založena na principu přípravy peroxidu vodíku v laboratoři.
3). Hydroxid barnatý reaguje s vodou za vzniku hydroxidu barnatého a plynného vodíku. Vzhledem k nízké rozpustnosti hydroxidu barnatého a jeho vysoké sublimační energii není reakce tak intenzivní jako u alkalických kovů a výsledný hydroxid barnatý zakrývá výhled. Do roztoku se přidá malé množství oxidu uhličitého za vzniku sraženiny uhličitanu barnatého a přebytečný oxid uhličitý se dále přivádí za účelem rozpuštění sraženiny uhličitanu barnatého a vytvoření rozpustného hydrogenuhličitanu barnatého.
4). Aminobaryum se může rozpustit v kapalném amoniaku a vytvořit modrý roztok s paramagnetismem a vodivostí, který v podstatě tvoří amoniakové elektrony. Po dlouhé době skladování se vodík v amoniaku redukuje na plynný vodík amoniakovými elektrony a celková reakce spočívá v reakci barya s kapalným amoniakem za vzniku aminobarya a plynného vodíku.
5). Siřičitan barnatý je bílý krystal nebo prášek, toxický, mírně rozpustný ve vodě, který se na vzduchu postupně oxiduje na síran barnatý. Rozpouští se v neoxidujících silných kyselinách, jako je kyselina chlorovodíková, za vzniku plynného oxidu siřičitého s štiplavým zápachem. V kontaktu s oxidujícími kyselinami, jako je zředěná kyselina dusičná, se může přeměnit na síran barnatý.
6). Síran barnatý má stabilní chemické vlastnosti a část síranu barnatého rozpuštěná ve vodě je zcela ionizovaná, což z něj činí silný elektrolyt. Síran barnatý je nerozpustný ve zředěné kyselině dusičné. Používá se hlavně jako kontrastní látka v gastrointestinálním traktu.
Uhličitan barnatý je toxický a téměř nerozpustný ve studené vodě. Je slabě rozpustný ve vodě obsahující oxid uhličitý a rozpustný ve zředěné kyselině chlorovodíkové. Reaguje se síranem sodným za vzniku méně rozpustné bílé sraženiny síranu barnatého – trend přeměny sraženin ve vodném roztoku: snadno přechází do méně rozpustné sraženiny.

6. Oblasti použití
1. Používá se pro průmyslové účely při výrobě baryových solí, slitin, ohňostrojů, jaderných reaktorů atd. Je také vynikajícím deoxidačním činidlem pro rafinaci mědi. Široce se používá ve slitinách, včetně slitin olova, vápníku, hořčíku, sodíku, lithia, hliníku a niklu. Kovové baryum lze použít jako odplyňovací činidlo k odstranění stopových plynů z vakuových trubic a katodových trubic, stejně jako jako odplyňovací činidlo pro rafinaci kovů. Dusičnan barnatý smíchaný s chlorečnanem draselným, hořečnatým práškem a kalafunou lze použít k výrobě signálních světlic a ohňostrojů. Rozpustné sloučeniny barya se běžně používají jako insekticidy, jako je chlorid barnatý, k hubení různých rostlinných škůdců. Může se také použít k rafinaci solanky a kotlové vody pro výrobu elektrolytické hydroxidu sodného. Používá se také k přípravě pigmentů. Textilní a kožedělný průmysl jej používá jako mořidlo a matovací činidlo pro umělé hedvábí.
2. Síran barnatý pro lékařské použití je pomocný lék pro rentgenové vyšetření. Bílý prášek bez zápachu a chuti, látka, která může v těle poskytovat pozitivní kontrast během rentgenového vyšetření. Lékařský síran barnatý se nevstřebává v gastrointestinálním traktu a nezpůsobuje alergické reakce. Neobsahuje rozpustné sloučeniny barna, jako je chlorid barnatý, sulfid barnatý a uhličitan barnatý. Používá se hlavně pro zobrazování gastrointestinálního traktu, občas se používá i pro jiné vyšetřovací účely.

7. Způsob přípravy
Průmyslová výrobakovové baryumje rozdělen do dvou kroků: výroba oxidu barnatého a tepelná redukce kovu (tepelná redukce hliníku). Při teplotě 1000-1200 ℃,kovové baryumLze jej získat redukcí oxidu barnatého kovovým hliníkem a následným čištěním vakuovou destilací. Metoda tepelné redukce hliníku pro výrobu kovového barya: Vzhledem k různým poměrům složek mohou existovat dvě reakce pro redukci oxidu barnatého hliníkem. Reakční rovnice je: obě reakce mohou při 1000-1200 °C produkovat pouze malé množství barya. Proto musí být použita vakuová pumpa k kontinuálnímu přenosu par barya z reakční zóny do zóny studené kondenzace, aby reakce pokračovala v pohybu doprava. Zbytek po reakci je toxický a před likvidací je třeba jej ošetřit.