Уравнения реакции по химии с барием

Барий: способы получения и химические свойства

Барий Ba — щелочноземельный металл. Серебристо-белый, ковкий, пластичный. На воздухе покрывается темной оксидно-нитридной пленкой. Реакционноспособный. Сильный восстановитель;

Относительная молекулярная масса M_r = 137,327; относительная плотность для твердого и жидкого состояния d = 3,6; t_пл = 727º C; t_кип = 1860º C.

Способ получения

1. В результате взаимодействия оксида бария и кремния при 1200º С образуются силикат бария и барий:

3BaO + Si = BaSiO₃ + 2Ba

2. Оксид бария взаимодействует с алюминием при 1100 — 1200º С образуя барий и алюминат бария:

4BaO + 2Al = 3Ba + Ba(AlO₂)₂

3. В результате разложения гидрида бария при температуре выше 675º С образуется барий и водород:

Качественная реакция

Барий окрашивает пламя газовой горелки в желто — зеленый цвет.

Химические свойства

1. Барий вступает в реакцию с простыми веществами :

1.1. Барий взаимодействует с азотом при 200 — 460º С образуя нитрид бария:

1.2. Барий сгорает в кислороде (воздухе) при температуре выше 800º С, то на выходе будет образовываться оксид бария:

2Ba + O₂ = 2BaO

1.3. Барий активно реагирует при температуре 100 — 150º С с хлором, бромом, йодом и фтором . При этом образуются соответствующие соли :

1.4. С водородом барий реагирует при температуре 150 — 300º C с образованием гидрида бария:

1.6. Барий взаимодействует с серой при 150º С и образует сульфид бария:

Ba + S = BaS

1.7. Барий взаимодействует с углеродом (графитом) при 500º С и образует карбид бария:

Ba + 2C = BaC₂

2. Барий активно взаимодействует со сложными веществами:

2.1. Барий при комнатной температуре реагирует с водой . Взаимодействие бария с водой приводит к образованию гидроксида бария и газа водорода:

2.2. Барий взаимодействует с кислотами:

2.2.1. Барий реагирует с разбавленной соляной кислотой, при этом образуются хлорид бария и водород :

Ba + 2HCl = BaCl₂ + H₂ ↑

2.2.2. Реагируя с разбавленной азотной кислотой барий образует нитрат бария, оксид азота (I) и воду:

если азотную кислоту еще больше разбавить, то образуются нитрат бария, нитрат аммония и вода:

2.2.3. Барий вступает во взаимодействие с сероводородной кислотой при температуре выше 350 с образованием сульфида бария и водорода:

Ba + H₂S = BaS + H₂

2.3. Барий вступает в реакцию с газом аммиаком при 600 — 650º С. В результате данной реакции образуется нитрид бария и гидрид бария:

если аммиак будет жидким, то в результате реакции в присутствии катализатора платины образуется амид бария и водород:

2.4. Барий взаимодействует с оксидами :

Барий реагирует с углекислым газом при комнатной температуре с образованием карбоната бария и углерода:

2Ba + 3CO₂ = 2BaCO₃ + C

Барий

Барий
Мягкий, вязкий серебристо-белый металл

Название, символ, номерБарий / Barium (Ba), 56Атомная масса
(молярная масса)137,327(7) а. е. м. (г/моль)Электронная конфигурация[Xe] 6s 2Радиус атома222 пмКовалентный радиус198 пмРадиус иона(+2e) 134 пмЭлектроотрицательность0,89 (шкала Полинга)Электродный потенциал-2,906Степени окисления+2Энергия ионизации
(первый электрон)502,5 (5,21) кДж/моль (эВ)Плотность (при н. у.)3,5 г/см³Температура плавления1 002 KТемпература кипения1 910 KУд. теплота плавления7,66 кДж/мольУд. теплота испарения142,0 кДж/мольМолярная теплоёмкость28,1 Дж/(K·моль)Молярный объём39,0 см³/мольСтруктура решёткикубическая
объёмноцентрированнаяПараметры решётки5,020 ÅТеплопроводность(300 K) (18.4) Вт/(м·К)Номер CAS7440-39-3

Барий — элемент главной подгруппы второй группы, шестого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 56. Обозначается символом Ba (лат. Barium ). Простое вещество барий — мягкий, ковкий щёлочноземельный металл серебристо-белого цвета. Обладает высокой химической активностью.

Содержание

• 1 История
• 2 Происхождение названия
• 3 Нахождение в природе
  • 3.1 Типы месторождений
• 4 Изотопы
• 5 Получение
• 6 Физические свойства
• 7 Химические свойства
• 8 Качественный и количественный анализ
• 9 Применение
• 10 Цены
• 11 Биологическая роль и токсичность

История

Барий был открыт в виде оксида BaO в 1774 году Карлом Шееле и Юханом Ганом. В 1808 году английский химик Гемфри Дэви электролизом влажного гидроксида бария с ртутным катодом получил амальгаму бария; после испарения ртути при нагревании он выделил металлический барий.

Происхождение названия

Своё название получил от др.-греч. βαρύς — «тяжёлый».

Нахождение в природе

Содержание бария в земной коре составляет 0,05 % по массе; в морской воде среднее содержание бария составляет 0,02 мг/л. Барий активен, он входит в подгруппу щелочноземельных металлов и в минералах связан достаточно прочно. Основные минералы: барит (BaSO₄) и витерит (BaCO₃).

Редкие минералы бария: цельзиан или бариевый полевой шпат (алюмосиликат бария), гиалофан (смешанный алюмосиликат бария и калия), нитробарит (нитрат бария) и пр.

Типы месторождений

По минеральным ассоциациям баритовые руды делятся на мономинеральные и комплексные. Комплексные подразделяются на барито-сульфидные (содержат сульфиды свинца, цинка, иногда меди и железного колчедана, реже Sn, Ni, Au, Ag), барито-кальцитовые (содержат до 75 % кальцита), железо-баритовые (содержат магнетит, гематит, а в верхних зонах гетит и гидрогетит) и барито-флюоритовые (кроме барита и флюорита, обычно содержат кварц и кальцит, а в виде небольших примесей иногда присутствуют сульфиды цинка, свинца, меди и ртути).

С практической точки зрения наибольший интерес представляют гидротермальные жильные мономинеральные, барито-сульфидные и барито-флюоритовые месторождения. Промышленное значение имеют также некоторые метасоматические пластовые месторождения и элювиальные россыпи. Осадочные месторождения, представляющие собой типичные химические осадки водных бассейнов, встречаются редко и существенной роли не играют.

Как правило, баритовые руды содержат другие полезные компоненты (флюорит, галенит, сфалерит, медь, золото в промышленных концентрациях), поэтому они используются комплексно.

Изотопы

Известны изотопы бария с массовыми числами от 114 до 153, и 10 ядерных изомеров. Природный барий состоит из смеси шести стабильных изотопов ( 132 Ba, 134 Ba, 135 Ba, 136 Ba, 137 Ba, 138 Ba) и одного изотопа с огромным периодом полураспада, много больше возраста Вселенной ( 130 Ba).

Получение

Основное сырьё для получения бария — баритовый концентрат (80—95 % BaSO₄), который, в свою очередь, получают флотацией барита. Сульфат бария в дальнейшем восстанавливают коксом или природным газом:

BaSO₄ + 4C → BaS + 4CO BaSO₄ + 2CH₄ → BaS + 2C + 4H₂O

Далее сульфид при нагревании гидролизуют до гидроксида бария Ba(OH)₂ или под действием CO₂ превращают в нерастворимый карбонат бария BaCO₃, который затем переводят в оксид бария BaO (прокаливание при 800 °C для Ba(OH)₂ и свыше 1000 °C для BaCO₃):

Получают металлический барий электролизом безводного расплава хлорида бария:

Физические свойства

Барий — серебристо-белый ковкий металл. При резком ударе раскалывается. Существуют две аллотропные модификации бария: до 375 °C устойчив α-Ba с кубической объёмно-центрированной решёткой (а = 0,501 нм), выше устойчив β-Ba.

Твёрдость по шкале Мооса 1,25.

Хранят металлический барий в керосине или под слоем парафина.

Химические свойства

Барий — щёлочноземельный металл. На воздухе барий быстро окисляется, образуя смесь оксида бария BaO и нитрида бария Ba₃N₂, а при незначительном нагревании воспламеняется. Энергично реагирует с водой, образуя гидроксид бария Ba(ОН)₂:

Активно взаимодействует с разбавленными кислотами. Многие соли бария нерастворимы или малорастворимы в воде: сульфат бария BaSO₄, сульфит бария BaSO₃, карбонат бария BaCO₃, фосфат бария Ba₃(PO₄)₂. Сульфид бария BaS, в отличие от сульфида кальция CaS, хорошо растворим в воде. Растворимые соли бария позволяют определить наличие в растворе серной кислоты и её растворимых солей по выпадению белого осадка сульфата бария, нерастворимого в воде и кислотах.

Легко вступает в реакцию с галогенами, образуя галогениды.

При нагревании с водородом образует гидрид бария BaH₂, который, в свою очередь, с гидридом лития LiH даёт комплекс Li[BaH₃].

Реагирует при нагревании с аммиаком:

Нитрид бария Ba₃N₂ при нагревании взаимодействует с CO, образуя цианид:

С жидким аммиаком даёт тёмно-синий раствор, из которого можно выделить аммиакат [Ba(NH₃)₆], имеющий золотистый блеск и легко разлагающийся с отщеплением NH₃. В присутствии платинового катализатора аммиакат разлагается с образованием амида бария:

Карбид бария BaC₂ может быть получен при нагревании в дуговой печи BaO с углём.

С фосфором образует фосфид Ba₃P₂.

Барий восстанавливает оксиды, галогениды и сульфиды многих металлов до соответствующего металла.

Качественный и количественный анализ

Качественно в растворах барий обнаруживается по выпадению осадка сульфата бария BaSO₄, отличимого от соответствующих сульфатов кальция и сульфатов стронция крайне низкой растворимостью в неорганических кислотах.

Родизонат натрия выделяет из нейтральных солей бария характерный красно-бурый осадок родизоната бария. Реакция является очень чувствительной, специфичной, позволяя определить 1 часть ионов бария на 210000 массовых частей раствора.

Соединения бария окрашивают пламя в желто-зелёный цвет (длина волн 455 и 493 нм).

Количественно барий определяют гравиметрическим методом в виде BaSO₄ или BaCrO₄.

Применение

Металлический барий, часто в сплаве с алюминием используется в качестве газопоглотителя (геттера) в высоковакуумных электронных приборах.

Оксид бария, в составе твёрдого раствора оксидов других щёлочноземельных металлов — кальция и стронция (CaO, SrO), используется в качестве активного слоя катодов косвенного накала.

Барий добавляется совместно с цирконием в жидкометаллические теплоносители (сплавы натрия, калия, рубидия, лития, цезия) для уменьшения агрессивности последних к трубопроводам, и в металлургии.

Сегнето- и пьезоэлектрик

Титанат бария используется в качестве диэлектрика при изготовлении керамических конденсаторов, а также в качестве материала для пьезоэлектрических микрофонов и пьезокерамических излучателей.

Фторид бария применяется в виде монокристаллов в оптике (линзы, призмы).

Пероксид бария используется для пиротехники и как окислитель. Нитрат бария и хлорат бария используется в пиротехнике для окрашивания пламени (зелёный огонь).

Хромат бария применяется при получении водорода и кислорода термохимическим способом (цикл Ок-Ридж, США).

Пероксид бария совместно с оксидами меди и редкоземельных металлов, а также купрат бария, применяются для синтеза сверхпроводящей керамики, работающей при температуре жидкого азота и выше.

Оксид бария применяется для варки специального сорта стекла — применяемого для покрытия урановых стержней. Один из широкораспространённых типов таких стекол имеет следующий состав — (оксид фосфора — 61 %, BaO — 32 %, оксид алюминия — 1,5 %, оксид натрия — 5,5 %). В стекловарении для атомной промышленности применяется также и фосфат бария.

Химические источники тока

Фторид бария используется в твердотельных фторионных аккумуляторных батареях в качестве компонента фторидного электролита.

Оксид бария используется в мощных медноокисных аккумуляторах в качестве компонента активной массы (окись бария-окись меди).

Сульфат бария применяется в качестве расширителя активной массы отрицательного электрода при производстве свинцово-кислотных аккумуляторов.

Применение в медицине

Сульфат бария, нерастворимый и нетоксичный, применяется в качестве рентгеноконтрастного вещества при медицинском обследовании желудочно-кишечного тракта.

Цены на металлический барий в слитках чистотой 99,9 % колеблются около 30 долларов за 1 кг.

Биологическая роль и токсичность

Биологическая роль бария изучена недостаточно. В число жизненно важных микроэлементов он не входит.

Все растворимые в воде соединения бария высокотоксичны. Вследствие хорошей растворимости в воде из солей бария опасен хлорид, а также нитрат, нитрит, фторид, йодид, бромид, сульфид, хлорат и перхлорат. Хорошо растворимые в воде соли бария быстро резорбируются в кишечнике. Смерть может наступить уже через несколько часов от паралича сердца.

Симптомы острого отравления солями бария: слюнотечение, жжение во рту и пищеводе. Боли в желудке, колики, тошнота, рвота, понос, повышенное кровяное давление, твёрдый неправильный пульс, судороги, позже возможны и параличи, синюшность лица и конечностей (конечности холодные), обильный холодный пот, мышечная слабость, в особенности конечностей, доходящая до того, что отравленный не может кивнуть головой. Расстройство походки, а также речи вследствие паралича мышц глотки и языка. Одышка, головокружение, шум в ушах, расстройство зрения.

В случае тяжёлого отравления смерть наступает внезапно или в течение одних суток. Тяжёлые отравления наступают при приёме внутрь 0,2—0,5 г солей бария, смертельная доза 0,8—0,9 г.

Для оказании первой помощи необходимо промыть желудок 1 % раствором сульфата натрия или магния. Клизмы из 10 % растворов тех же солей. Приём внутрь раствора тех же солей (20,0 частей соли на 150,0 частей воды) по столовой ложке каждые 5 мин. Рвотные средства для удаления из желудка образовавшегося нерастворимого сульфата бария. Внутривенно 10—20 мл 3 % раствора сульфата натрия. Подкожно — камфора, кофеин, лобелин — по показаниям. Тепло на ноги. Внутрь слизистые супы и молоко.

• Барий (Ba)
• Азид бария (Ba(N₃)₂) Тринидрид бария
• Амид бария (Ba(NH₂)₂) Амид бария
• Арсенид бария (Ba₃As₂) Барий мышьяковистый
• Аурат бария (Ba[AuO₂]₂) Аурат бария
• Ацетат бария (Ba(CH₃COO)₂) Барий уксуснокислый
• Бромат бария (Ba(BrO₃)₂) Барий бромноватокислый
• Бромид бария (BaBr₂) Барий бромистый
• Вольфрамат бария (BaWO₄) Барий вольфрамовокислый
• Гексаборид бария (BaB₆) Барий бористый
• Гексацианоферрат II бария (Ba₂[Fe(CN)₆]) Гексацианоферроат бария
• Гидрид бария (BaH₂) Барий водородистый
• Гидроксид бария (Ba(OH)₂) Едкий барий
• Гидросульфид бария (Ba(HS)₂) Сернистый барий кислый
• Гидрофосфат бария (BaHPO₄) Фосфорнокислый барий кислый
• Гипонитрит бария (BaN₂O₂) Барий азотноватистокислый
• Дигидрофосфат бария (Ba(H₂PO₄)₂) Барий фосфорнокислый однозамещённый
• Дитионат бария (BaS₂O₆) Барий дитионовокислый
• Йодат бария (Ba(IO₃)₂) Барий йодноватокислый
• Йодид бария (BaI₂) Барий йодистый
• Карбид бария (BaC₂) Барий углеродистый
• Карбонат бария (BaCO₃) Барий углекислый
• Манганат бария (BaMnO₄) Барий марганцовистокислый
• Молибдат бария (BaMoO₄) Барий молибденовокислый
• Нитрат бария (Ba(NO₃)₂) Барий азотнокислый
• Нитрид бария (Ba₃N₂) Барий азотистый
• Нитрит бария (Ba(NO₂)₂) Барий азотистокислый
• Оксалат бария (BaC₂O₄) Барий щавелевокислый
• Оксид бария (BaO) Барий окись
• Оксид иттрия-бария-меди (YBa₂Cu₃O₇−x) YBCO
• Перманганат бария (Ba(MnO₄)₂) Барий марганцовокислый
• Пероксид бария (BaO₂) Перекись бария
• Пероксодисульфат бария (BaS₂O₆(O₂)) Барий надсернокислый
• Перхлорат бария (Ba(ClO₄)₂) Барий хлорнокислый
• Пирофосфат бария (Ba₂P₂O₇) Барий фосфорнокислый пиро
• Селенат бария (BaSeO₄) Барий селеновокислый
• Селенид бария (BaSe) Барий селенистый
• Силикат бария (BaSiO₃) Барий кремнекислый
• Сульфат бария (BaSO₄) Барий сернокислый
• Сульфид бария (BaS) Барий сернистый
• Сульфит бария (BaSO₃) Барий сернистокислый
• Тиосульфат бария (BaSO₃S) Гипосульфит бария
• Тиоцианат бария (Ba(SCN)₂) Барий роданистый
• Титанат бария (BaTiO₃) Барий титановокислый
• Формиат бария (C₂H₂BaO₄) Барий муравьинокислый
• Фосфат бария (Ba₃(PO₄)₂) Барий фосфорнокислый
• Фосфид бария (Ba₃P₂) Барий фосфористый
• Фторид бария (BaF₂) Барий фтористый
• Хлорат бария (Ba(ClO₃)₂) Барий хлорноватокислый
• Хлорид бария (BaCl₂) Барий хлористый
• Хромат бария (BaCrO₄) Барий хромовокислый
• Цианид бария (Ba(CN)₂) Барий цианистый
• Цирконат бария (BaZrO₃) Барий цирконивокислый

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

1

H

He

2

Li

Be

B

C

N

O

F

Ne

3

Na

Mg

Al

Si

P

S

Cl

Ar

4

K

Ca

Sc

Ti

V

Cr

Mn

Fe

Co

Ni

Cu

Zn

Ga

Ge

As

Se

Br

Kr

5

Rb

Sr

Y

Zr

Nb

Mo

Tc

Ru

Rh

Pd

Ag

Cd

In

Sn

Sb

Te

I

Xe

6

Cs

Ba

La

Ce

Pr

Nd

Pm

Sm

Eu

Gd

Tb

Dy

Ho

Er

Tm

Yb

Lu

Hf

Ta

W

Re

Os

Ir

Pt

Au

Hg

Tl

Pb

Bi

Po

At

Rn

7

Fr

Ra

Ac

Th

Pa

U

Np

Pu

Am

Cm

Bk

Cf

Es

Fm

Md

No

Lr

Rf

Db

Sg

Bh

Hs

Mt

Ds

Rg

Cn

Nh

Fl

Mc

Lv

Ts

Og

8

Uue

Ubn

Ubu

Ubb

Ubt

Ubq

Ubp

Ubh

Ubs

Eu, Sm, Li, Cs, Rb, K, Ra, Ba, Sr, Ca, Na, Ac, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Gd, Tb, Mg, Y, Dy, Am, Ho, Er, Tm, Lu, Sc, Pu,
Th, Np, U, Hf, Be, Al, Ti, Zr, Yb, Mn, V, Nb, Pa, Cr, Zn, Ga, Fe, Cd, In, Tl, Co, Ni, Te, Mo, Sn, Pb, H₂,
W, Sb, Bi, Ge, Re, Cu, Tc, Te, Rh, Po, Hg, Ag, Pd, Os, Ir, Pt, Au

Please wait.

We are checking your browser. gomolog.ru

Why do I have to complete a CAPTCHA?

Completing the CAPTCHA proves you are a human and gives you temporary access to the web property.

What can I do to prevent this in the future?

If you are on a personal connection, like at home, you can run an anti-virus scan on your device to make sure it is not infected with malware.

If you are at an office or shared network, you can ask the network administrator to run a scan across the network looking for misconfigured or infected devices.

Another way to prevent getting this page in the future is to use Privacy Pass. You may need to download version 2.0 now from the Chrome Web Store.

Cloudflare Ray ID: 6e127cbea9107b17 • Your IP : 85.95.188.35 • Performance & security by Cloudflare