Ba · Элемент 56 · Щёлочноземельный металл
Плотный, реакционноспособный и служит причиной того, что «бариевая взвесь» делает пищеварительный тракт видимым на рентгеновских снимках.
Строение
Это не диаграмма из точек на кольцах, а выборка методом Монте-Карло из фактической плотности вероятности |ψ|² для каждой занятой подоболочки. Перетаскивайте, чтобы вращать. Синий и фиолетовый цвета обозначают противоположные знаки волновой функции, благодаря чему возможно образование химических связей.
Измеренные значения
Каждый столбец показывает положение барий среди всех 118 элементов по этому свойству.
Источники: стандартные атомные веса IUPAC 2021 года · Справочник CRC по химии и физике · NIST. Значения, отмеченные символом ~, являются расчётными, а не измеренными.
Размер в масштабе
Радиус 222 pm — это 0,222 нм, поэтому около 2,25 миллионов таких атомов, расположенных бок о бок, протянулись бы на миллиметр.
Тепловой диапазон
Барий находится в жидком состоянии в диапазоне 1170 K — от 1000 K до 2170 K.
История
Плотный, реакционноспособный и служит причиной того, что «бариевая взвесь» делает пищеварительный тракт видимым на рентгеновских снимках.
История бария начинается в Италии начала XVII века с Винченцо Кашьяролло, болонского сапожника и алхимика-любителя. В поисках философского камня он обнаружил возле Болоньи странные тяжёлые камни, которые после нагревания загадочно светились в темноте. Эти «болонские камни» (сульфид бария) веками восхищали учёных, прежде чем кто-либо понял их истинную природу.
В 1774 году шведский аптекарь Карл Вильгельм Шееле сделал важный прорыв, анализируя пиролюзит (диоксид марганца). Он обнаружил, что некоторые образцы содержали неизвестную «тяжёлую землю», образующую белый осадок с серной кислотой, — первое химическое свидетельство существования бария.
Шотландский врач Томас Чарльз Хоуп из Университета Глазго систематически изучал это загадочное вещество в 1792 году. Он назвал его «баритой» от греческого «barys», означающего «тяжёлый», отметив его необычно высокую плотность по сравнению с другими землеподобными веществами.
Выдающийся английский химик сэр Гемфри Дэви наконец выделил металлический барий в 1808 году, используя свою революционную технику электролиза. Пропуская электрический ток через расплавленный гидроксид бария, он получил серебристые капли чистого металлического бария, которые, однако, мгновенно вспыхнули при контакте с воздухом.
Первые исследователи бария постоянно подвергались опасности. Чрезвычайная реакционная способность металла вызывала многочисленные лабораторные пожары и взрывы. Антуан Лавуазье едва не лишился бровей при изучении соединений бария, а другие химики получили серьёзные ожоги из-за неожиданных реакций с влагой в воздухе.
В XIX веке барий превратился из лабораторной диковинки в важнейший промышленный материал. Добыча барита быстро расширилась, когда нефтяная промышленность обнаружила его ценность в буровых растворах. Изобретение рентгеновских лучей в 1895 году создало новые медицинские применения, а электронная революция XX века сделала титанат бария незаменимым для современных конденсаторов.
Сегодня барий чествует своих первооткрывателей премией Шееле в области аналитической химии и медалью Дэви Королевского общества. От светящихся камней до компонентов смартфонов путь бария отражает развивающееся понимание человечеством самой природы материи.
Применение
Сульфат бария преобразил медицинскую диагностику, став основным контрастным веществом для рентгеновской визуализации пищеварительной системы. Его высокий атомный номер делает его непроницаемым для рентгеновских лучей, позволяя врачам с поразительной ясностью видеть желудок, кишечник и толстую кишку. Ежегодно во всём мире проводится более 10 миллионов исследований с барием, выявляющих раковые опухоли, язвы и расстройства пищеварения, которые иначе остались бы незамеченными.
Сульфат бария используется как высококачественный белый пигмент и наполнитель в высокоэффективных красках, обеспечивая исключительные укрывистость, яркость и химическую стойкость. Автомобильные краски используют соединения бария для долговечности и стабильности цвета, а архитектурные покрытия полагаются на барий для устойчивости к атмосферным воздействиям и предотвращения выцветания.
Нефтяная промышленность ежегодно потребляет более 8 миллионов тонн сульфата бария (барита) в качестве утяжелителя буровых растворов. Этот плотный минерал повышает плотность раствора, компенсируя высокое давление нефтяных и газовых пластов и предотвращая опасные выбросы при глубоком бурении на глубину более 30 000 футов.
Титанат бария произвёл революцию в электронике благодаря своим сегнетоэлектрическим свойствам, позволив создавать конденсаторы, накапливающие огромный заряд в очень малом объёме. В электронно-лучевых телевизорах и компьютерных мониторах соединения бария использовались в электронных пушках и люминофорных покрытиях, а современные керамические конденсаторы в смартфонах содержат титанат бария для управления питанием.
Нитрат и хлорат бария создают ярко-зелёное пламя в фейерверках, сигнальных ракетах и военных сигнальных устройствах. Характерный зелёный цвет настолько чистый и яркий, что соединения бария незаменимы в профессиональной пиротехнике — от олимпийских церемоний до аварийных морских сигнальных ракет.
Оптическое стекло, содержащее оксид бария, обладает исключительной прозрачностью и преломляющими свойствами, необходимыми для прецизионных линз в камерах, телескопах и научных приборах. Кроновое стекло с барием обеспечивает превосходные оптические характеристики, а керамические изделия используют барий для улучшения диэлектрических свойств.
Если вам когда-либо делали «бариевую взвесь» или рентгеновское исследование пищеварительной системы, вы употребляли сульфат бария. Этот меловой напиток с клубничным вкусом позволяет врачам чётко видеть пищеварительный тракт на рентгеновских снимках и безопасно и эффективно диагностировать всё — от язв до кишечной непроходимости.
Краска вашего автомобиля, вероятно, содержит сульфат бария для повышения долговечности и блеска. В тормозных колодках соединения бария обеспечивают стабильное трение, а керамика свечей зажигания содержит барий для термостойкости. Даже автомобильное стекло может содержать барий для оптической прозрачности.
Премиальные краски и грунтовки в вашем доме содержат сульфат бария для лучшей укрывистости и долговечности. Косметика высокого класса использует сульфат бария как безопасный нетоксичный наполнитель и осветляющий компонент в тональных средствах и пудрах.
Ваш смартфон, планшет и ноутбук содержат конденсаторы на основе титаната бария, которые эффективно управляют питанием. Эти миниатюрные компоненты точно накапливают и высвобождают электрическую энергию, обеспечивая быструю зарядку и стабильную работу современных электронных устройств.
Бетон и строительные материалы часто содержат сульфат бария для радиационной защиты в больницах и ядерных объектах. Плотный бариевый бетон защищает медицинский персонал во время рентгеновских процедур и экранирует помещения ядерных реакторов.
В высококачественных объективах и биноклях используется оптическое стекло, содержащее барий, для превосходного качества изображения. Оксид бария уменьшает хроматическую аберрацию и обеспечивает исключительную чёткость в профессиональной фотографии и научных приборах.
Бумажные деньги и важные документы иногда содержат соединения бария в защитных красках и бумаге, что затрудняет подделку благодаря специальным методам обнаружения, доступным экспертам по проверке подлинности.
Откуда он происходит
425 мг/кг земной коры · более распространён, чем 88% элементов
Барий занимает 14-е место по распространённости среди элементов в земной коре — 425 частей на миллион, поэтому он встречается чаще, чем углерод или сера. Несмотря на это, барий никогда не встречается в природе в виде свободного металла из-за его чрезвычайной реакционной способности с кислородом и водой.
Самый важный минерал бария — барит (BaSO₄), образующий крупные месторождения по всему миру. Крупные баритовые рудники работают в Китае, Индии, Марокко и Соединённых Штатах, причём Китай ежегодно добывает более 3 миллионов тонн — около 40% мирового производства.
Витерит (BaCO₃) образует красивые скопления кристаллов, но встречается значительно реже барита. Названные в честь британского минералога Уильяма Уизеринга, эти образования обеспечивают получение бария высокой чистоты для специализированных химических применений, требующих карбонатного исходного материала.
Морская среда концентрирует барий благодаря биологическим процессам, создавая осадочные залежи барита на океанском дне. Глубоководное бурение выявляет богатые барием слои, отражающие древние океанические условия и циклы биологической продуктивности.
Значительные месторождения бария расположены по всему миру: Баттл-Маунтин в Неваде (крупнейший в мире баритовый рудник), Андхра-Прадеш в Индии (месторождения высокого качества), Атласские горы в Марокко (крупные запасы) и Анатолийский регион в Турции (растущее производство).
Барий образуется в звёздах асимптотической ветви гигантов посредством s-процесса, при котором медленный захват нейтронов создаёт тяжёлые элементы. Звёзды, обогащённые барием, служат астрономическими лабораториями для изучения нуклеосинтеза и химической эволюции галактик на протяжении миллиардов лет.
Обращение
ЯД: Растворимые соединения бария чрезвычайно токсичны. Хлорид, нитрат и гидроксид бария могут вызвать смертельное отравление в дозах всего 1–2 грамма. Симптомы включают рвоту, диарею, паралич мышц, сердечные аритмии и дыхательную недостаточность, приводящую к смерти.
Отравление барием в первую очередь поражает сердечно-сосудистую и нервную системы. Он блокирует калиевые каналы в клеточных мембранах, вызывая опасные нарушения сердечного ритма, мышечную слабость и паралич. Неотложное лечение требует немедленного введения калия и мониторинга работы сердца.
Сульфат бария отличается высокой безопасностью благодаря полной нерастворимости в воде и биологических жидкостях. Он безопасно используется в миллионах медицинских рентгеновских процедур и проходит через пищеварительную систему в неизменном виде. Однако никогда не путайте его с растворимыми солями бария, которые смертельно опасны.
Барий-140 и другие радиоактивные изотопы представляют двойную угрозу из-за химической токсичности и радиационного воздействия. Эти изотопы накапливаются в костях подобно кальцию, вызывая длительное радиационное повреждение и повышая риск развития рака.
Металлический барий самопроизвольно воспламеняется на воздухе и взрывоопасно реагирует с водой, образуя газообразный водород и едкий гидроксид бария. Храните его под инертным газом или минеральным маслом. Для тушения возгорания металла требуются специальные огнетушители — никогда не используйте воду.
При отравлении барием немедленное обращение за медицинской помощью имеет решающее значение. Дайте активированный уголь, если пострадавший в сознании; вызывайте рвоту только по указанию токсикологической службы и подготовьтесь к мониторингу работы сердца и калиевой терапии. Немедленно свяжитесь с экстренными службами — минуты могут стать решающими для жизни.
Промышленные рабочие, обращающиеся с соединениями бария, должны использовать полную защиту органов дыхания, химически стойкие перчатки и средства защиты глаз. Соблюдайте строгие правила гигиены, принимайте душ после контакта и никогда не ешьте и не пейте в рабочих зонах, где присутствуют материалы, содержащие барий.
Краткие ответы
Барий (символ Ba) — элемент 56 в периодической таблице, представитель семейства щёлочноземельный металл в 6 периоде, 2 группе. Плотный, реакционноспособный и служит причиной того, что «бариевая взвесь» делает пищеварительный тракт видимым на рентгеновских снимках. При комнатной температуре это твёрдое вещество.
[Xe] 6s²; она включает 6 занятых электронных оболочек с распределением 2, 8, 18, 18, 8, 2.Барий плавится при 1000 K (726.9 °C) и кипит при 2170 K (1896.9 °C).
Стандартная атомная масса Барий составляет 137.327 u. Это средневзвешенное значение для его природных изотопов, поэтому оно редко бывает целым числом.
Плотность Барий составляет 3.51 г/см³. Плотность воды — 1,0 г/см³, поэтому блок из Барий примерно в 3.5× тяжелее.
Электроотрицательность Барий по шкале Полинга составляет 0.89. Шкала простирается от 0,70 (франций, наименее склонный притягивать электроны) до 3,98 (фтор, наиболее склонный). Такое низкое значение означает, что он легко отдаёт свои внешние электроны, образуя положительные ионы.
Барий был открыт в 1808 году Humphry Davy. Назван в честь греческое barys, «тяжёлый».
На долю Барий приходится около 425 мг/кг земной коры — его достаточно много, чтобы добывать его в промышленных масштабах.