Открытие химических элементов

 

РОСОБРАЗОВАНИЕ

Государственное образовательное  учреждение

высшего профессионального  образования

«ПЕНЗЕНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ  ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ»

(ПГТА)

 

 

 

 

 

Реферат на тему барий

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                            Выполнила

                                                                                            студентка гр. 09ТП2

                                                                                            Бахтеева Т.А.

 

 

 

 

Пенза, 2010

 

История

Барий был открыт в виде оксида BaO в 1774 г. Карлом Шееле. 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», так как его оксид (BaO) был охарактеризован, как имеющий необычно высокую для таких веществ плотность.

Нахождение  в природе

Содержание бария в  земной коре составляет 0,05 % по массе; в  морской воде среднее содержание бария составляет 0,02 мг/литр. 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.

Месторождения

Наиболее крупные месторождения  находятся на территории Румынии, США, Франции.

Изотопы

Природный барий состоит  из смеси семи стабильных изотопов: 130Ba, 132Ba, 134Ba, 135Ba, 136Ba, 137Ba, 138Ba. Последний является самым распространенным (71,66 %). Известны и радиоактивные изотопы бария, наиболее важным из которых является 140Ba. Он образуется при распаде урана, тория и плутония.

Получение

Основное сырье 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 + 4С = BaS + 4CO↑

BaSO4 + 2CH4 = BaS + 2С + 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):

BaS + 2H2O = Ba(OH)2 + H2S↑

BaS + H2O + CO2 = BaCO3 + H2S↑

Ba(OH)2 = BaO + H2O↑

BaCO3 = BaO + CO2↑

Металлический барий получают из оксида восстановлением алюминием  в вакууме при 1200—1250°С:

4BaO + 2Al = 3Ba + BaAl2O4.

Очищают барий перегонкой в вакууме или зонной плавкой.

 

Физические  свойства

Барий — серебристо-белый ковкий металл. При резком ударе раскалывается. Существуют две аллотропные модификации бария: до 375 °C устойчив α-Ba с кубической объемно-центрированной решеткой (параметр а = 0,501 нм), выше устойчив β-Ba. Твердость по минералогической шкале 1,25; по шкале Мооса 2. Хранят металлический барий в керосине или под слоем парафина.

Химические  свойства

Барий — щёлочноземельный металл. Интенсивно окисляется на воздухе, образуя оксид бария BaO и нитрид бария Ba3N2, а при незначительном нагревании воспламеняется. Энергично реагирует с водой, образуя гидроксид бария Ba(ОН)2:

Ba + 2Н2О = Ba(ОН)2 + Н2↑

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.

Легко вступает в реакцию  с галогенами, образуя галогениды.

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

Реагирует при нагревании с аммиаком:

6Ba + 2NH3 = 3BaH2 + Ba3N2

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

Ba3N2 + 2CO = Ba(CN)2 + 2BaO

С жидким аммиаком дает темно-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:

[Ba(NH3)6] = Ba(NH2)2 + 4NH3 + Н2

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

С фосфором образует фосфид Ba3P2.

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

Применение

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

Антикоррозионный материал

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

Оптика

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

Пиротехника

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

Атомно-водородная энергетика

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

Высокотемпературная сверхпроводимость

Оксид бария совместно  с оксидами меди и редкоземельных металлов применяется для синтеза  сверхпроводящей керамики работающей при температуре жидкого азота  и выше.

Ядерная энергетика

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

Биологическая роль

Биологическая роль бария  изучена недостаточно. В число  жизненно важных микроэлементов он не входит. Все растворимые соли бария  сильно ядовиты.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Используемая литература:

 1.Редкол.:Кнунянц И. Л. (гл. ред.) Химическая энциклопедия: в 5 т. — Москва: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1. — С. 241. — 623 с. — 100 000 экз.

2.Н.С. Фрумина, Н.Н. Горюнова, С.Н. Еременко. Аналитическая химия бария. — Москва: Наука, 1977.