Барій

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до навігації Перейти до пошуку
Барій (Ba)
Атомний номер 56
Зовнішній вигляд простої речовини

Barium dendritic.jpg

м'який, трохи в'язкий
сріблясто-білий метал, іноді з жовтуватим відтінком
Властивості атома
Атомна маса (молярна маса) 137,327 а.о.м. (г/моль)
Радіус атома 222 пм
Енергія іонізації (перший електрон) 502,5 (5,21) кДж/моль (еВ)
Електронна конфігурація [Xe] 6s2
Хімічні властивості
Ковалентний радіус 198 пм
Радіус іона (+2e) 134 пм
Електронегативність (за Полінгом) 0,89
Електродний потенціал 0
Ступені окиснення +2
Термодинамічні властивості
Густина 3,5 г/см³
Молярна теплоємність 0,192 Дж/(К·моль)
Теплопровідність 18,4 Вт/(м·К)
Температура плавлення 1 002 К
Теплота плавлення 7,66 кДж/моль
Температура кипіння 2 170[1] К
Теплота випаровування 142,0 кДж/моль
Молярний об'єм 39,0 см³/моль
Кристалічна ґратка
Структура ґратки кубічна
об'ємноцентрована
Період ґратки 5,020 Å
Відношення с/а n/a
Температура Дебая 111[1] К
H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
* La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
Барій у Вікісховищі?

Ба́рій (англ. barium; нім. Barium) — хімічний елемент. Назва походить від бариту в якому вперше знайдений цей елемент. Символ Ва, ат. н. 56, ат. маса 137,33. належить до групи лужноземельних металів, зустрічається природі в вигляді карбонату барію і сульфату барію. Барій — м'який сріблясто-білий метал, густина 3760 кг/м³. Хімічно дуже активний. Відносно розповсюджений елемент — його кларк становить 5·10−2 % за масою.

Найвідоміший мінерал — барит. Розвідані запаси бариту близько 740 млн т., загальні запаси — більш ніж 2 млрд т.[2] Крім того, барій містять бабефіт, анандит, бариліт, бенітоїт, верпланкіт та інші мінерали.

Історія[ред. | ред. код]

Ще на початку 17 століття було відомо, що важкий шпат має властивість фосфоресценції — після знаходження на сонці тривалий час, він починає світитись у темряві. Ймовірно, ще у 1612 році про це було відомо Галілею, проте більш відомим це явище стало після того як його відкрив у 1630 болонський чоботар і алхімік Вінченцо Каскаріоло[it] у спробі добути з нього золото. Ефект посилювався при прожарюванні мінералу з вугіллям. Світяща форма важкого шпату стала відома під назвою «болонський камінь», «болонський самоцвіт» або «болонський фосфор» (остання назва з'явилася пізніше, після відкриття фосфору у 1669)[3]. Зараз відомо, що світіння спричинене наявністю сульфіду барію BaS.

Оксид барію BaO був отриманий у 1774 р. Карлом Шеєле і Йоганом Ганом при дослідженні бариту[4]. У 1808 році англійський хімік Гемфрі Деві електролізом вологого гідроксиду барію з ртутним катодом отримав амальгаму барію; після випаровування ртуті при нагріванні він виділив металевий барій.

Фізичні властивості[ред. | ред. код]

Фазова діаграма барію

Барій у вільному стані — сріблясто-жовтий метал, проте на повітрі швидко вкривається сірою оксидною плівкою. Температура плавлення — 727±3 °C, кипіння 1897 °C. Густина за нормальних умов — 3,62 г/см³, рідкого барію при температурі плавлення — 3,325 г/см³. Енергії іонізації перших чотирьох електронів: 5,21; 10,004; 35,844; 47.03 еВ[1].

Барій має об'ємноцентровану кубічну ґратку з періодом 5.019 ангстрем у всьому діапазоні температур. Проте з підвищенням тиску він змінює свою структуру: при тиску 5,5 ГПа він переходить з об'ємноцентрованої кубічної ґратки до гексагональної щільноупакованої (Ba-II), а при тиску 12 ГПа — до фази Ba-IV, що має складну структуру типу хазяїн-гість[en]. Фактично, під Ba-IV маються на увазі чотири різні фази(що позначають від Ba-IVа до Ba-IVd ), що переходять одна в одну при зміні тиску, і всі мають складні структури, елементарні ячейки яких складаються з десятків (до сотні) атомів[5]. Деякий час помилково вважалося, що фаза Ba-III існує при тиску від 8 до 12 ГПа, проте подальші дослідження виявили, що це не так, і ця фаза, ймовірно, існує лише у вузькому діапазоні тисків і температур(5-7 ГПа, 700-800 К) і має гранецентровану кубічну ґратку[6]. Ba-IV при температурі нижче 100К переходить у фазу Ba-VI, що має орторомбічну ґратку. При тиску 30 ГПа Ba-VI а при тиску 45 ГПа Ba-IV переходять у фазу Ba-V, що також має гексагональну щільноупаковану ґратку.[7].

Модуль Юнга — 12,8 ГПа, твердість за Брінеллем — 42 МПа, по шкалі Мооса — 2, модуль зсуву — 5,0 ГПа[8]. Швидкість звуку в барії — 1620 м/с[1].

Питомий опір — 30,2×10-8 Ом·м[1]. Переходить в надпровідний стан при 1.8К і тиску 5 ГПа.

Ізотопи[ред. | ред. код]

Природній барій є сумішшю семи ізотопів, шість з яких стабільні, а ще один має дуже великий період напіврозпаду[9]:

Атомна маса Концентрація Період напіврозпаду
130 0,106 %
132 0,101 % > 3×1021 років
134 2,417 %
135 6,592 %
136 7,854 %
137 11,232 %
138 71,698 %

Штучно було отримано ще 43 ізотопи телуру з масовими числами від 112 до 153, 8 з яких — метастабільні. З ізотопів, що не зустрічаються в природі, найдовший період напіврозпаду має 133Ba — 10,551 року.

Отримання[ред. | ред. код]

Добувають металевий барій нагріванням його оксиду BaO з відновниками типу алюмінію чи силіцію у вакуумі:

Іншим варіантом є електроліз розплавленої суміші хлоридів барію та калію.

Також застосовується синтез шляхом термічного розкладання оксигенвмісних сполук барію:

Застосування[ред. | ред. код]

Барій застосовують у техніці високого вакууму, сполуки барію — у ядерній техніці, піротехніці, у сплавах, фарбах, безпечних сірниках, зі стронцієм утворює емісійну поверхню електронно-променевих трубок. Сульфат барію застосовується в медицині як суспензія («баріумна каша» при рентгенівському дослідженні шлунка). Також барій використовують для виготовлення високотемпературних надпровідників з кераміки оксидів ітрію-барію-міді.

Див. також[ред. | ред. код]

Примітки[ред. | ред. код]

Джерела[ред. | ред. код]

Посилання[ред. | ред. код]