56 Ba Барий 137.327
щёлочноземельный металл s-block Period 6 Group 2

Барий

Ba · Element 56 · Alkaline earth metals

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

СОСТОЯНИЕ ПРИ 20°C твёрдое
АТОМНАЯ МАССА 137.327 u
ELECTRON CONFIGURATION [Xe] 6s²
55Cs All 118 57La

Строение

Атом барий

Это не схема 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 связей.

Облако орбиталей

Измеренные значения

Таблица свойств

Каждая полоса показывает, какое место барий занимает среди всех 118 элементов по этому свойству.

Физические

Плотность 3.51 g/cm³ 25%
Температура Плавления 1000 K 43%
Температура Кипения 2170 K 46%
Удельная теплоёмкость 0.204 J/g·K
Теплопроводность 18.4 W/m·K 46%

Атомные

Атомный Радиус 222 pm 78%
Ковалентный радиус 215 pm
Радиус Ван-дер-Ваальса 268 pm

Электронные

Электроотрицательность 0.89 4%
Энергия ионизации 502.7 kJ/mol 5%
Сродство к Электрону 14.5 kJ/mol 16%

Распространённость

Распространённость в земной коре 425 mg/kg 88%

Идентификационные

СимволBa
Атомный номер56
Атомная масса137.327 u
Категориящёлочноземельный металл
Блокs
Кристаллическая структураобъёмно-центрированная кубическая
Степени окисления+2
Открытие1808
ПервооткрывательHumphry Davy

Источники: стандартные атомные массы IUPAC 2021 года · Справочник химии и физики CRC · NIST. Значения, отмеченные ~, являются расчётными, а не измеренными.

Размер в масштабе

How big is a барий atom?

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

Тепловой диапазон

Solid, liquid, gas — and when

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

Положение

Положение в таблице

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

OTHER ЩЕЛОЧНОЗЕМЕЛЬНЫЕ МЕТАЛЛЫ

4Be 12Mg 20Ca 38Sr 88Ra
All щелочноземельные металлы

История

Что такое барий и как его обнаружили

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

The discovery of барий

Светящийся камень алхимика

История бария начинается в Италии начала XVII века с Vincenzo Casciarolo, болонского сапожника и алхимика-любителя. В поисках философского камня он обнаружил возле Болоньи странные тяжёлые камни, которые после нагревания зловеще светились в темноте. Эти «болонские камни» (сульфид бария) веками увлекали учёных, прежде чем кто-либо понял их истинную природу.

Химическое расследование Scheele

В 1774 году шведский аптекарь Carl Wilhelm Scheele совершил важный прорыв, анализируя пиролюзит (диоксид марганца). Он обнаружил, что некоторые образцы содержат неизвестную «тяжёлую землю», образующую белый осадок с серной кислотой, — первое химическое свидетельство существования бария.

Систематическое исследование Hope

Шотландский врач Thomas Charles Hope из Университета Глазго в 1792 году систематически изучал это загадочное вещество. Он назвал его «баритом» от греческого «barys», означающего «тяжёлый», отметив его необычно высокую плотность по сравнению с другими землеподобными веществами.

Электролитический триумф Davy

Блестящий английский химик Sir Humphry Davy наконец выделил металлический барий в 1808 году, используя революционный метод электролиза. Пропуская электрический ток через расплавленный гидроксид бария, он получил серебристые капли чистого металлического бария, которые, однако, сразу же вспыхнули при контакте с воздухом.

Опасные ранние эксперименты

Первые исследователи бария постоянно сталкивались с опасностью. Чрезвычайная реакционная способность металла вызывала многочисленные лабораторные пожары и взрывы. Antoine Lavoisier едва не лишился бровей при изучении соединений бария, а другие химики получили серьёзные ожоги из-за неожиданных реакций с влагой в воздухе.

Применение в промышленную эпоху

В XIX веке барий превратился из лабораторной диковинки в рабочий материал промышленности. Добыча барита быстро расширилась после того, как 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 необходимым для современных конденсаторов.

Современное признание

Сегодня барий чествует своих первооткрывателей посредством премии Scheele в области аналитической химии и медали Davy Королевского общества. От светящихся камней до компонентов смартфонов путь бария отражает меняющееся понимание человечеством самой материи.

Применение

Для чего используется барий

Революция в медицинской визуализации

Сульфат бария преобразил медицинскую диагностику как основной контрастный агент для рентгеновской визуализации пищеварительной системы. Его высокий атомный номер делает его непроницаемым для рентгеновских лучей, позволяя врачам с высокой точностью видеть желудок, кишечник и толстую кишку. Ежегодно во всём мире выполняется более 10 миллионов исследований с барием, выявляющих раковые опухоли, язвы и заболевания пищеварительной системы, которые иначе остались бы незамеченными.

Современные пигменты и покрытия

Сульфат бария используется как высококачественный белый пигмент и наполнитель в высокоэффективных красках, обеспечивая исключительную укрывистость, яркость и химическую стойкость. Автомобильные краски используют соединения бария для долговечности и стабильности цвета, а архитектурные покрытия — для устойчивости к атмосферным воздействиям и предотвращения выцветания.

Бурение нефтяных и газовых скважин

Нефтяная промышленность ежегодно потребляет более 8 миллионов тонн сульфата бария (барита) в качестве утяжелителя буровых растворов. Этот плотный минерал увеличивает плотность раствора, противодействуя высокому давлению нефтяных и газовых пластов и предотвращая опасные выбросы при глубоком бурении на глубину более 30 000 футов.

Технологии дисплеев

Титанат бария произвёл революцию в электронике благодаря своим сегнетоэлектрическим свойствам, позволив создавать конденсаторы, накапливающие огромный заряд в крошечном объёме. В телевизорах с электронно-лучевой трубкой и компьютерных мониторах соединения бария использовались в электронных пушках и люминофорных покрытиях, а современные керамические конденсаторы в смартфонах содержат титанат бария для управления питанием.

Пиротехника и сигнальные факелы

Нитрат и хлорат бария создают ярко-зелёное пламя в фейерверках, сигнальных факелах 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 факелов.

Улучшение стекла и керамики

Оптическое стекло, содержащее оксид бария, обладает исключительной прозрачностью и преломляющими свойствами, необходимыми для точных линз в камерах, телескопах и научных приборах. Кроновое стекло с барием обеспечивает превосходные оптические характеристики, а керамические изделия используют барий для улучшения диэлектрических свойств.

Медицинские процедуры

Если вам когда-либо делали «бариевую ласточку» или рентгеновское исследование пищеварительной системы, вы употребляли сульфат бария. Этот меловидный напиток со вкусом клубники позволяет врачам чётко видеть ваш пищеварительный тракт на рентгеновских снимках и безопасно и эффективно диагностировать всё — от язв до кишечной непроходимости.

Автомобильная промышленность

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 устойчивости к нагреву. Даже автомобильное стекло может содержать барий для улучшения оптической прозрачности.

Товары для дома

Высококачественные краски и грунтовки в вашем доме содержат сульфат бария для превосходной укрывистости и долговечности. В дорогой косметике сульфат бария используется как безопасный нетоксичный наполнитель и осветляющий компонент в тональных средствах и пудрах.

Электроника

Ваш смартфон, планшет и ноутбук содержат конденсаторы с титанатом бария, которые эффективно управляют питанием. Эти крошечные компоненты точно накапливают и высвобождают электрическую энергию, обеспечивая быструю зарядку и стабильную работу современных электронных устройств.

Строительные материалы

Бетон и строительные материалы часто содержат сульфат бария для защиты от радиации в больницах и ядерных объектах. Плотный бариевый бетон защищает медицинский персонал во время рентгеновских процедур и экранирует помещения ядерных реакторов.

Фотография и оптика

В высококачественных объективах камер и биноклей используется оптическое стекло, содержащее барий, для улучшения качества изображения. Оксид бария уменьшает хроматическую аберрацию и обеспечивает исключительную чёткость в профессиональной фотографии и научных приборах.

Защитные элементы

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 берётся

Встречаемость в природе

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

Распространённый элемент земной коры

Барий занимает 14-е место по распространённости среди элементов земной коры: его содержание составляет 425 частей на миллион, поэтому он встречается чаще, чем углерод или сера. Несмотря на это, в природе барий никогда не встречается в виде свободного металла из-за его чрезвычайной реакционной способности с кислородом и водой.

Основной минерал — барит

Важнейший минерал бария — барит (BaSO₄), образующий крупные месторождения по всему миру. Крупные баритовые рудники работают в Китае, Индии, Марокко и Соединённых Штатах; Китай ежегодно производит более 3 миллионов тонн — около 40% мирового производства.

Гидротермальное происхождение

Гидротермальные процессы создают большинство промышленных месторождений барита, когда горячие, обогащённые минералами растворы осаждают сульфат бария в жилах и пустотах. Эти месторождения часто связаны с минералами свинца, цинка и флюорита, образуя сложные рудные тела, разработка которых представляет трудность.

Витерит — редкий карбонат

Витерит (BaCO₃) образует красивые скопления кристаллов, но встречается гораздо реже барита. Названные в честь британского минералога William Withering, эти образования обеспечивают получение высокочистого бария для специализированных химических применений, требующих карбонатного сырья.

Осадочные концентрации

Морские среды концентрируют барий благодаря биологическим процессам, создавая осадочные месторождения барита на океанском дне. Глубоководное бурение выявляет обогащённые барием слои, отражающие древние океанические условия и циклы биологической продуктивности.

Географическое распространение

Значительные месторождения бария расположены по всему миру: Батл-Маунтин в Неваде (крупнейший в мире баритовый рудник), Андхра-Прадеш в Индии (месторождения высокосортной руды), Атласские горы в Марокко (крупные запасы) и Анатолийский регион в Турции (растущее производство).

Образование в звёздах

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

Безопасность

Предупреждение о высокой токсичности

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.

Опасность для сердечно-сосудистой системы

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.

Исключение для безопасного соединения

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 без изменений. Однако никогда не путайте его с растворимыми солями бария, которые смертельно опасны.

Опасность радиоактивного бария

Барий-140 и другие радиоактивные изотопы представляют двойную угрозу: химическую токсичность и радиационное воздействие. Эти изотопы накапливаются в костях подобно кальцию, вызывая долгосрочное радиационное повреждение и повышая риск развития рака.

Реакционная способность металлического бария

Металлический барий самопроизвольно воспламеняется на воздухе и взрывоопасно реагирует с водой, образуя газообразный водород и едкий гидроксид бария. Храните его под инертным газом или в минеральном масле. Для тушения возгорания металла требуются специальные огнетушители — никогда не используйте воду.

Неотложные процедуры

При отравлении барием немедленная медицинская помощь имеет решающее значение. Дайте активированный уголь, если пострадавший в сознании; вызывайте рвоту только по указанию токсикологической службы и подготовьтесь к мониторингу сердца и терапии калием. Немедленно свяжитесь с экстренными службами — минуты могут решить, будет ли человек жить или умрёт.

Безопасность на рабочем месте

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, содержащих бариевые материалы.

Краткие ответы

Барий: часто задаваемые вопросы

What is Барий?

Барий (symbol Ba) is element 56 on the periodic table, a щёлочноземельный металл 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 Барий?

Барий'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 Барий?

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

What is the atomic mass of Барий?

The standard atomic weight of Барий 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 Барий?

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

What is the electronegativity of Барий?

Барий 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 Барий, and when?

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

How common is Барий on Earth?

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

← Предыдущий Cs Cesium Element 55 · Alkali metal Далее → La Lanthanum Element 57 · Lanthanide