56 Ba باريوم 137.327
فلز قلوي ترابي s-block Period 6 Group 2

باريوم

Ba · Element 56 · Alkaline earth metals

Dense, reactive, and the reason a "barium meal" makes your digestive tract show up on X-rays.

الحالة عند 20°C صلب
الكتلة الذرية 137.327 u
ELECTRON CONFIGURATION [Xe] 6s²
55Cs All 118 57La

البنية

ذرة باريوم

ليست رسماً تخطيطياً لنقاط على حلقات — بل عينة مونت كارلو لكثافة الاحتمال الفعلية |ψ|² لكل مستوى فرعي مشغول. اسحب للتدوير. يشير اللونان الأزرق والبنفسجي إلى الإشارتين المتعاكستين للدالة الموجية، وهو ما يجعل الترابط ممكناً.

سحابة المدارات

القيم المقيسة

ورقة الخصائص

يوضح كل شريط موضع باريوم بين العناصر الـ118 جميعها بالنسبة إلى تلك الخاصية.

فيزيائية

الكثافة 3.51 g/cm³ 25%
نقطة الانصهار 1000 K 43%
نقطة الغليان 2170 K 46%
الحرارة النوعية 0.204 J/g·K
التوصيل الحراري 18.4 W/m·K 46%

ذرية

نصف القطر الذري 222 pm 78%
نصف القطر التساهمي 215 pm
نصف قطر فان دير فالس 268 pm

إلكترونية

السالبية الكهربائية 0.89 4%
طاقة التأين 502.7 kJ/mol 5%
الألفة الإلكترونية 14.5 kJ/mol 16%

الوفرة

الوفرة في القشرة 425 mg/kg 88%

الهوية

الرمزBa
العدد الذري56
الكتلة الذرية137.327 u
الفئةفلز قلوي ترابي
المستوى الفرعيs
البنية البلوريةمكعب متمركز الجسم
حالات الأكسدة+2
الاكتشاف1808
اكتشفهHumphry Davy

المصادر: الأوزان الذرية القياسية لـ IUPAC لعام 2021 · دليل CRC للكيمياء والفيزياء · NIST. القيم المعلّمة بـ ~ متوقعة وليست مقاسة.

الحجم، وفق مقياس

How big is a باريوم atom?

Radius 222 pm — that is 0.222 nm, so about 2252 million of them side by side would span a millimetre.

النطاق الحراري

Solid, liquid, gas — and when

باريوم is liquid over a 1170 K window, from 1000 K to 2170 K.

موضعه

موضعه في الجدول

باريوم sits in period 6, group 2. Everything in group 2 shares the same outer-electron count, which is why they behave so similarly.

OTHER الفلزات القلوية الأرضية

4Be 12Mg 20Ca 38Sr 88Ra
All الفلزات القلوية الأرضية

القصة

ما هو باريوم، وكيف اكتشفناه

Dense, reactive, and the reason a "barium meal" makes your digestive tract show up on X-rays.

The discovery of باريوم

حجر الكيميائي المتوهج

تبدأ قصة الباريوم في إيطاليا أوائل القرن 17 مع Vincenzo Casciarolo، وهو إسكافي من بولونيا وكيميائي هاوٍ. وأثناء بحثه عن حجر الفلاسفة، اكتشف أحجاراً ثقيلة غريبة بالقرب من بولونيا كانت تتوهج بشكل غامض في الظلام بعد تسخينها. وقد فتنت هذه "أحجار بولونيا" (كبريتيد الباريوم) العلماء لقرون قبل أن يفهم أحد طبيعتها الحقيقية.

عمل Scheele التحقيقي في الكيمياء

في عام 1774، حقق الصيدلي السويدي Carl Wilhelm Scheele الاكتشاف الحاسم أثناء تحليله للبيرولوسيت (ثاني أكسيد المنغنيز). واكتشف أن بعض العينات تحتوي على "أرض ثقيلة" مجهولة تكوّن راسباً أبيض مع حمض الكبريتيك، وكان ذلك أول دليل كيميائي على وجود الباريوم.

الدراسة المنهجية التي أجراها Hope

درس الطبيب الاسكتلندي Thomas Charles Hope في جامعة غلاسكو هذه المادة الغامضة بشكل منهجي عام 1792. وأطلق عليها اسم "baryta" المشتق من الكلمة اليونانية "barys" التي تعني ثقيل، اعترافاً بكثافتها المرتفعة على نحو غير معتاد مقارنةً بالمواد الأخرى الشبيهة بالأرض.

انتصار Davy التحليلي الكهربائي

عزل الكيميائي الإنجليزي اللامع Sir Humphry Davy الباريوم الفلزي أخيراً عام 1808 باستخدام تقنية التحليل الكهربائي الثورية التي ابتكرها. فبتمرير تيار كهربائي عبر هيدروكسيد الباريوم المنصهر، أنتج قطرات فضية من فلز الباريوم النقي، لكنها اشتعلت فوراً عند ملامستها للهواء.

التجارب المبكرة الخطرة

واجه الباحثون الأوائل في مجال الباريوم خطراً دائماً. فقد تسببت التفاعلية الشديدة للفلز في حرائق وانفجارات مختبرية عديدة. وكاد Antoine Lavoisier يفقد حاجبيه أثناء دراسة مركبات الباريوم، بينما عانى كيميائيون آخرون حروقاً خطيرة بسبب التفاعلات غير المتوقعة مع الرطوبة في الهواء.

تطبيقات الثورة الصناعية

شهد القرن 19 انتقال الباريوم من مادة تثير فضول المختبر إلى عنصر أساسي في الصناعة. توسع تعدين الباريت بسرعة بعد أن اكتشفت صناعة النفط قيمته في سوائل الحفر. وأدى اختراع الأشعة السينية عام 1895 إلى تطبيقات طبية جديدة، بينما جعلت ثورة الإلكترونيات في القرن 20 تيتانات الباريوم ضرورية للمكثفات الحديثة.

التقدير الحديث

يكرّم الباريوم اليوم مكتشفيه من خلال جائزة Scheele في الكيمياء التحليلية وميدالية Davy من الجمعية الملكية. ومن الأحجار المتوهجة إلى مكونات الهواتف الذكية، تعكس رحلة الباريوم تطور فهم البشرية للمادة نفسها.

الاستخدامات

فيما يُستخدم باريوم

ثورة التصوير الطبي

كبريتات الباريوم غيّرت تشخيص الأمراض الطبية بوصفها مادة التباين الأساسية لتصوير الجهاز الهضمي بالأشعة السينية. ويجعلها عددها الذري المرتفع معتمة أمام الأشعة السينية، مما يتيح للأطباء رؤية المعدة والأمعاء والقولون بوضوح مذهل. يُجرى أكثر من 10 ملايين فحص بالباريوم سنوياً في أنحاء العالم، للكشف عن السرطانات والقرحات واضطرابات الجهاز الهضمي التي كانت ستظل خفية لولا ذلك.

الأصباغ والطلاءات المتقدمة

تُستخدم كبريتات الباريوم صبغةً بيضاء ممتازة ومادةً مالئة في الدهانات عالية الأداء، فتمنحها عتامةً وسطوعاً ومقاومةً كيميائية استثنائية. تستخدم دهانات السيارات مركبات الباريوم لتحقيق المتانة وثبات اللون، بينما تعتمد الطلاءات المعمارية على الباريوم لمقاومة العوامل الجوية ومنع بهتان اللون.

حفر النفط والغاز

تستهلك صناعة النفط أكثر من 8 ملايين طن سنوياً من كبريتات الباريوم (الباريت) بوصفها مادةً لزيادة الوزن في سوائل الحفر. يزيد هذا المعدن الكثيف كثافة سائل الحفر لمعادلة ضغط تكوينات النفط والغاز المرتفع، مما يمنع الانفجارات الخطرة أثناء عمليات الحفر العميق التي تصل إلى أعماق تتجاوز 30,000 قدم.

تقنيات العرض

أحدثت تيتانات الباريوم ثورةً في الإلكترونيات بفضل خصائصها الحديدوكهربائية، مما أتاح تصنيع مكثفات تخزن شحنة هائلة في حيز صغير. استخدمت أجهزة التلفاز CRT وشاشات الحاسوب مركبات الباريوم في المدافع الإلكترونية وطلاءات الفوسفور، بينما تحتوي المكثفات الخزفية الحديثة في الهواتف الذكية على تيتانات الباريوم لإدارة الطاقة.

الألعاب النارية والمشاعل

تنتج نترات الباريوم وكلوراته لهباً أخضر لامعاً في الألعاب النارية والمشاعل وأجهزة الإشارة العسكرية. واللون الأخضر المميز نقي وبراق إلى حد يجعل مركبات الباريوم غير قابلة للاستبدال في الألعاب النارية الاحترافية، من الاحتفالات الأولمبية إلى مشاعل الطوارئ البحرية.

تحسين الزجاج والسيراميك

يحقق الزجاج البصري المحتوي على أكسيد الباريوم وضوحاً استثنائياً وخصائص انكسارية متميزة للعدسات الدقيقة في الكاميرات والتلسكوبات والأجهزة العلمية. ويوفر زجاج التاج المحتوي على الباريوم أداءً بصرياً متفوقاً، بينما تستخدم التطبيقات الخزفية الباريوم لتحسين الخصائص العازلة.

الإجراءات الطبية

إذا سبق أن خضعت لفحص "ابتلاع الباريوم" أو تصوير للجهاز الهضمي بالأشعة السينية، فقد تناولت كبريتات الباريوم. يتيح هذا الشراب الطباشيري بنكهة الفراولة للأطباء رؤية جهازك الهضمي بوضوح في صور الأشعة السينية، مما يساعد على تشخيص كل شيء، من القرحات إلى انسدادات الأمعاء، بأمان وفعالية.

صناعة السيارات

من المرجح أن يحتوي طلاء سيارتك على كبريتات الباريوم لتحقيق المتانة واللمعان. وتستخدم بطانات المكابح مركبات الباريوم لتوفير احتكاك ثابت، بينما تتضمن خزفيات شمعات الإشعال الباريوم لمقاومة الحرارة. وقد يحتوي زجاج السيارات أيضاً على الباريوم لتحقيق الوضوح البصري.

المنتجات المنزلية

تحتوي الدهانات والطبقات التمهيدية الممتازة في منزلك على كبريتات الباريوم لتوفير تغطية أفضل وعمر أطول. وتستخدم مستحضرات التجميل الفاخرة كبريتات الباريوم مادةً مالئة آمنة وغير سامة وعاملاً للتفتيح في كريمات الأساس والمساحيق.

الإلكترونيات

يحتوي هاتفك الذكي وجهازك اللوحي وحاسوبك المحمول على مكثفات من تيتانات الباريوم تدير الطاقة بكفاءة. تخزن هذه المكونات الصغيرة الطاقة الكهربائية وتطلقها بدقة، مما يتيح الشحن السريع والتشغيل المستقر للأجهزة الإلكترونية الحديثة.

مواد البناء

غالباً ما تتضمن الخرسانة ومواد البناء كبريتات الباريوم للحماية من الإشعاع في المستشفيات والمنشآت النووية. وتحمي خرسانة الباريوم الكثيفة العاملين الطبيين أثناء إجراءات الأشعة السينية، كما تحجب الإشعاع عن منشآت المفاعلات النووية.

التصوير والبصريات

تستخدم عدسات الكاميرات والمناظير عالية الجودة زجاجاً بصرياً محتوياً على الباريوم للحصول على جودة صورة فائقة. يقلل أكسيد الباريوم الزيغ اللوني ويوفر وضوحاً استثنائياً للتصوير الاحترافي والأجهزة العلمية.

خصائص الأمان

تتضمن النقود الورقية والوثائق المهمة أحياناً مركبات الباريوم في الأحبار والأوراق الأمنية، مما يجعل التزوير أكثر صعوبة بفضل أساليب الكشف الخاصة المتاحة لخبراء التحقق من الأصالة.

مصدره

وجوده الطبيعي

425 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 88% of elements

عنصر وفير في القشرة الأرضية

يحتل الباريوم المرتبة 14 بين أكثر العناصر وفرة في قشرة الأرض، بواقع 425 جزءاً في المليون، مما يجعله أكثر شيوعاً من الكربون أو الكبريت. وعلى الرغم من هذه الوفرة، لا يوجد الباريوم أبداً في الطبيعة على هيئة فلز حر بسبب تفاعله الشديد مع الأكسجين والماء.

المعدن الأساسي - الباريت

أهم معدن للباريوم هو الباريت (BaSO₄)، الذي يكوّن رواسب ضخمة في أنحاء العالم. تعمل مناجم الباريت الكبرى في الصين والهند والمغرب والولايات المتحدة، وتنتج الصين أكثر من 3 ملايين طن سنوياً، أي نحو 40% من الإنتاج العالمي.

الأصول الحرارية المائية

تُنشئ العمليات الحرارية المائية معظم رواسب الباريت التجارية عندما ترسب السوائل الساخنة الغنية بالمعادن كبريتات الباريوم في العروق والتجاويف. وغالباً ما ترتبط هذه الرواسب بـ معادن الرصاص والزنك والفلوريت، فتكوّن أجساماً خامية معقدة تتحدى عمليات التعدين.

الويذيريت - الكربونات النادرة

يُكوّن الويذيريت (BaCO₃) عناقيد بلورية جميلة، لكنه يوجد بوتيرة أقل بكثير من الباريت. وقد سُميت هذه التكوينات نسبةً إلى عالم المعادن البريطاني William Withering، وهي توفر باريوم عالي النقاوة للتطبيقات الكيميائية المتخصصة التي تتطلب مواد أولية كربوناتية.

التركزات الرسوبية

تركّز البيئات البحرية الباريوم عبر العمليات البيولوجية، فتُنشئ رواسب باريت رسوبية في قيعان المحيطات. ويكشف الحفر في أعماق البحار عن طبقات غنية بالباريوم تسجل الظروف المحيطية القديمة ودورات الإنتاجية البيولوجية.

التوزيع الجغرافي

تمتد رواسب الباريوم المهمة في أنحاء العالم: Battle Mountain في نيفادا (أكبر منجم باريت في العالم)، وأندرا براديش في الهند (رواسب عالية الجودة)، وجبال الأطلس في المغرب (احتياطيات كبيرة)، ومنطقة الأناضول في تركيا (إنتاج متنامٍ).

التكوّن النجمي

يتكوّن الباريوم في نجوم فرع العمالقة المقارب عبر عملية s، حيث يبني الالتقاط البطيء للنيوترونات العناصر الثقيلة. وتوفر النجوم الغنية بالباريوم مختبرات فلكية لدراسة التخليق النووي والتطور الكيميائي للمجرة على مدى مليارات السنين.

التعامل

السلامة

تحذير من السمية الشديدة

سم: مركبات الباريوم القابلة للذوبان شديدة السمية. يمكن أن تسبب كلوريد الباريوم ونتراته وهيدروكسيده تسمماً مميتاً بجرعات لا تتجاوز 1-2 غرام. وتشمل الأعراض القيء والإسهال وشلل العضلات واضطراب نظم القلب والفشل التنفسي المؤدي إلى الوفاة.

مخاطر القلب والأوعية الدموية

يؤثر تسمم الباريوم أساساً في الجهازين القلبي الوعائي والعصبي. فهو يحجب قنوات البوتاسيوم في أغشية الخلايا، مما يسبب اضطرابات خطرة في نظم القلب وضعف العضلات والشلل. ويتطلب العلاج الطارئ إعطاء مكملات البوتاسيوم فوراً ومراقبة القلب.

استثناء المركب الآمن

كبريتات الباريوم آمنة على نحو ملحوظ بسبب عدم ذوبانها الكامل في الماء والسوائل الحيوية. وتُستخدم بأمان في ملايين إجراءات الأشعة السينية الطبية، إذ تمر عبر الجهاز الهضمي دون تغيير. ومع ذلك، لا تخلطها أبداً مع أملاح الباريوم القابلة للذوبان، فهي مميتة.

مخاطر الباريوم المشع

يشكل Barium-140 وغيره من النظائر المشعة تهديدين مزدوجين، هما السمية الكيميائية والتعرض للإشعاع. وتتركز هذه النظائر في العظام مثل الكالسيوم، مما يسبب أضراراً إشعاعية طويلة الأمد ويزيد خطر الإصابة بالسرطان.

تفاعلية الباريوم الفلزي

يشتعل الباريوم الفلزي تلقائياً في الهواء ويتفاعل بشكل انفجاري مع الماء، منتجاً غاز الهيدروجين وهيدروكسيد الباريوم الكاوِي. يُخزّن تحت غاز خامل أو في زيت معدني. تتطلب حرائق الفلزات طفايات خاصة - لا تستخدم الماء أبداً.

إجراءات الطوارئ

في حالة تسمم الباريوم: تُعد العناية الطبية الفورية أمراً بالغ الأهمية. أعطِ الفحم المنشط إذا كان المصاب واعياً، ولا تحفز القيء إلا إذا طلب منك مركز مكافحة السموم ذلك، واستعد لمراقبة القلب والعلاج بالبوتاسيوم. اتصل بخدمات الطوارئ فوراً - فقد تعني الدقائق الفرق بين الحياة والموت.

السلامة في مكان العمل

يجب على العاملين في الصناعة الذين يتعاملون مع مركبات الباريوم استخدام حماية تنفسية كاملة وقفازات مقاومة للمواد الكيميائية ووسائل حماية للعينين. حافظ على بروتوكولات النظافة الصارمة، واستحم بعد التعرض، ولا تأكل أو تشرب أبداً في مناطق العمل التي تحتوي على مواد الباريوم.

إجابات سريعة

باريوم: أسئلة شائعة

What is باريوم?

باريوم (symbol Ba) is element 56 on the periodic table, a فلز قلوي ترابي in period 6, group 2. Dense, reactive, and the reason a "barium meal" makes your digestive tract show up on X-rays. At room temperature it is a solid.

What is the electron configuration of باريوم?

باريوم's ground-state electron configuration is [Xe] 6s², giving 6 occupied shells holding 2, 8, 18, 18, 8, 2 electrons respectively.

What are the melting and boiling points of باريوم?

باريوم melts at 1000 K (726.9 °C) and boils at 2170 K (1896.9 °C).

What is the atomic mass of باريوم?

The standard atomic weight of باريوم is 137.327 u. That is a weighted average across its naturally occurring isotopes, which is why it is rarely a whole number.

How dense is باريوم?

باريوم has a density of 3.51 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of باريوم is about 3.5× heavier.

What is the electronegativity of باريوم?

باريوم has a Pauling electronegativity of 0.89. The scale runs from 0.70 (francium, the least greedy for electrons) to 3.98 (fluorine, the most). A value this low means it readily gives its outer electrons away, forming positive ions.

Who discovered باريوم, and when?

باريوم was discovered in 1808 by Humphry Davy. It is named after greek barys, "heavy".

How common is باريوم on Earth?

باريوم makes up about 425 mg/kg of the Earth's crust — common enough to be mined at scale.

→ السابق Cs Cesium Element 55 · Alkali metal التالي ← La Lanthanum Element 57 · Lanthanide