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来源:科学揭秘 作者:小慧 时间:2020-09-22 12:07:01

 钡

钡,碱土金属元素,化学元素符号Ba,周期表中ⅡA族第六周期元素,是一种柔软的有银白色光泽的碱土金属,是碱土金属中最活泼的元素。元素名来源于希腊文βαρύς (barys),原意是“重的”。

由于钡的化学性质十分活泼,从来没有在自然界中发现钡单质。钡在自然界中最常见的矿物是重晶石(硫酸钡)和毒重石(碳酸钡),二者皆不溶于水。钡在1774年被确认为一个新元素,但直到1808年电解法发明不久后才被归纳为金属元素。钡的化合物用于制造烟火中的绿色(以焰色反应为原理)。

电解熔融的氯化钡或用铝还原氯化钡,可制得金属钡。

研究历史

碱土金属的硫化物具有磷光现象,即它们受到光的照射后在黑暗中会继续发光一段时间。钡的化合物正是因这一特性而开始被人们注意。

1602年意大利波罗拉(Bologna,现称博洛尼亚)城一位制鞋工人卡西奥劳罗将一种含硫酸钡的重晶石与可燃物质一起焙烧后,发现它在黑暗中可以发光,这引起了当时学者们的兴趣。后来这种石头被称为波罗拉石,并引起了欧洲化学家分析研究的兴趣。

1774年瑞典化学家舍勒(C.W.Scheele)发现氧化钡是一种比重大的新土,称之为“Baryta”(重土)。

1774年,舍勒认为这种石头是一种新土(氧化物)和硫酸结合成的,1776年他加热这一新土的硝酸盐,获得纯净的土(氧化物)。

1808年英国化学家戴维(H.Davy)用汞作阴极,铂作阳极,电解重晶石(BaSO4)制得钡汞齐,经蒸馏去汞后,得到一种纯度不高的金属,并以希腊文barys(重)命名。元素符号定为Ba,称为钡。

含量分布

钡,和其它碱土金属一样,在地球上到处都有分布:在地壳上部的含量是0.026%,而在地壳中的平均值是0.022%。钡主要以重晶石形式存在,以硫酸盐或碳酸盐形式存在。

自然界钡的主要矿物为重晶石(BaSO4)和毒重石(BaCO3)。重晶石矿床分布很广,中国的湖南、广西、山东等地都有较大的矿床。

应用领域

工业用途

用于制钡盐、合金、焰火、核反应堆等,也是精炼铜时的优良除氧剂。广泛用于合金,有铅、钙、镁、钠、锂、铝及镍等合金。金属钡可用作除去真空管和显像管痕量气体的消气剂、精炼金属的脱气剂。

硝酸钡与氯酸钾、镁粉、松香混合,可以用来制造信号弹与烟火。

可溶性的钡化合物常用作杀虫剂,比如氯化钡,以防治多种植物害虫。也可用于精制电解法制烧碱的盐水和锅炉用水。也用于制备颜料。纺织工业和皮革工业用作媒染剂和人造丝消光剂。

医疗用途

硫酸钡是X线检查辅助用药。无嗅无味的白色粉末,X线检查中在体内可提供阳性对比的物质。医用硫酸钡在胃肠道内不吸收,也没有过敏反应,其中不含有氯化钡、硫化钡和碳酸钡等可溶性钡化合物。主要用于胃肠道造影,偶用于其他目的检查。

制备方法编辑

工业上制取金属钡分为制取氧化钡和金属热还原(铝热还原)两个步骤。 在1000~1200℃,用金属铝还原氧化钡,可制得金属钡,再用真空蒸馏法提纯。

单质钡的制备:

1)电解熔融的BaCl2

2)在真空中用Al或Si在147K下还原BaO或BaCl2

3)钡的氮化物热分解。

铝热还原法生产金属钡:

因配料比不同,铝还原氧化钡的反应可能有两种,反应式为:

6BaO+2Al→3BaO·Al2O3+3Ba↑

或:4BaO+2Al→BaO·Al2O3+3Ba↑

这两种反应在1000~1200℃时,都只能生成少量的钡,因此,必须用真空泵将钡蒸气不断地从反应区转移到冷凝区,反应才能不断向右进行。反应后的残渣有毒,需经处理才能弃去。

储存方法

储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。相对湿度保持在75%以下。包装要求密封,不可与空气接触。应与氧化剂、酸类、碱类等分开存放,切忌混储。采用防爆型照明、通风设施。禁止使用易产生火花的机械设备和工具。储区应备有合适的材料收容泄漏物。

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