العنصر 56: الباريوم

1. مقدمة أساسيةالباريوم,
عنصر الفلز القلوي الترابي، ذو الرمز الكيميائي Ba، يقع في المجموعة IIA من الدورة السادسة من الجدول الدوري. وهو فلز قلوي ترابي ناعم، أبيض فضي لامع، وهو العنصر الأكثر نشاطًا بين الفلزات القلوية الترابية. اسم العنصر مشتق من الكلمة اليونانية beta alpha ρύς (barys)، والتي تعني "ثقيل".

2. اكتشاف تاريخ موجز
تُظهر كبريتيدات الفلزات القلوية الترابية خاصية الفسفورية، أي أنها تستمر في إصدار الضوء لفترة من الوقت في الظلام بعد تعرضها للضوء. بدأت مركبات الباريوم تجذب انتباه الناس على وجه التحديد بسبب هذه الخاصية. في عام 1602، قام صانع أحذية يُدعى كاسيو لاورو في مدينة بولونيا بإيطاليا بتحميص باريت يحتوي على كبريتات الباريوم مع مواد قابلة للاشتعال واكتشف أنه يمكن أن ينبعث منه الضوء في الظلام، مما أثار اهتمام العلماء في ذلك الوقت. في وقت لاحق، أُطلق على هذا النوع من الأحجار اسم البولونيت وأثار اهتمام الكيميائيين الأوروبيين بالبحث التحليلي. في عام 1774، اكتشف الكيميائي السويدي سي دبليو شيلي أن أكسيد الباريوم كان تربة جديدة ثقيلة نسبيًا، والتي أطلق عليها اسم "باريتا" (تربة ثقيلة). في عام 1774، اعتقد شيلر أن هذا الحجر كان مزيجًا من التربة الجديدة (أكسيد) وحمض الكبريتيك. في عام ١٧٧٦، سخّن النترات في هذه التربة الجديدة للحصول على تربة نقية (أكسيد). وفي عام ١٨٠٨، استخدم الكيميائي البريطاني هـ. ديفي الزئبق كقطب سالب والبلاتين كقطب موجب لتحليل الباريت (BaSO4) كهربائيًا لإنتاج ملغم الباريوم. وبعد التقطير لإزالة الزئبق، تم الحصول على معدن منخفض النقاء، وسُمي بهذا الاسم نسبةً إلى الكلمة اليونانية barys (ثقيل). رمز العنصر هو Ba، والذي يُسمىالباريوم.

3. الخصائص الفيزيائية
الباريوممعدن أبيض فضي اللون، درجة انصهاره 725 درجة مئوية، ودرجة غليانه 1846 درجة مئوية، وكثافته 3.51 غ/سم3، وقدرته على السحب. خامات الباريوم الرئيسية هي الباريت والأرسينوبيريت.

4.الباريومهو عنصر كيميائي له خصائص كيميائية.
الرمز الكيميائي للباريوم Ba، وعدده الذري 56، ينتمي إلى المجموعة الدورية IIA، وهو أحد عناصر الفلزات القلوية الترابية. يتميز الباريوم بنشاط كيميائي كبير، وهو الأكثر نشاطًا بين الفلزات القلوية الترابية. من خلال طاقة الوضع والتأين، يُلاحظ أن الباريوم يتمتع بقابلية اختزال عالية. في الواقع، إذا أخذنا في الاعتبار فقدان الإلكترون الأول فقط، فإن الباريوم يتمتع بأقوى قابلية اختزال في الماء. ومع ذلك، يصعب نسبيًا على الباريوم فقدان الإلكترون الثاني. لذلك، بالنظر إلى جميع العوامل، ستنخفض قابلية اختزال الباريوم بشكل كبير. ومع ذلك، فهو أيضًا من أكثر الفلزات تفاعلًا في المحاليل الحمضية، بعد الليثيوم والسيزيوم والروبيديوم والبوتاسيوم.

5. المركبات الرئيسية
يتأكسد أكسيد الباريوم ببطء في الهواء ليشكل أكسيد الباريوم، وهو بلورة مكعبة عديمة اللون. يذوب في الأحماض، ولا يذوب في الأسيتون وماء الأمونيا. يتفاعل مع الماء ليشكل هيدروكسيد الباريوم، وهو سام. عند احتراقه، ينبعث منه لهب أخضر وينتج بيروكسيد الباريوم.
٢) يتفاعل بيروكسيد الباريوم مع حمض الكبريتيك لإنتاج بيروكسيد الهيدروجين. يعتمد هذا التفاعل على مبدأ تحضير بيروكسيد الهيدروجين في المختبر.
٣) يتفاعل هيدروكسيد الباريوم مع الماء لإنتاج هيدروكسيد الباريوم وغاز الهيدروجين. نظرًا لانخفاض ذوبان هيدروكسيد الباريوم وطاقة التسامي العالية، فإن التفاعل ليس بقوة تفاعل الفلزات القلوية، وسيحجب هيدروكسيد الباريوم الناتج الرؤية. تُضاف كمية صغيرة من ثاني أكسيد الكربون إلى المحلول لتكوين راسب كربونات الباريوم، ثم تُضاف كمية إضافية من ثاني أكسيد الكربون لإذابة راسب كربونات الباريوم وتكوين بيكربونات الباريوم القابلة للذوبان.
٤) يذوب أمينو باريوم في الأمونيا السائلة، مُولِّدًا محلولًا أزرق اللون ذا مغناطيسية بارامغناطيسية وموصلية، يُشكِّل أساسًا إلكترونات الأمونيا. بعد فترة تخزين طويلة، يُختزل الهيدروجين في الأمونيا إلى غاز الهيدروجين بواسطة إلكترونات الأمونيا، ويكون التفاعل الكلي تفاعل الباريوم مع الأمونيا السائلة لإنتاج أمينو باريوم وغاز الهيدروجين.
٥) كبريتيت الباريوم عبارة عن بلورة أو مسحوق أبيض، سام، قليل الذوبان في الماء، ويتأكسد تدريجيًا إلى كبريتات الباريوم عند وضعه في الهواء. يذوب في أحماض قوية غير مؤكسدة، مثل حمض الهيدروكلوريك، ليُنتج غاز ثاني أكسيد الكبريت ذي الرائحة النفاذة. عند ملامسته لأحماض مؤكسدة، مثل حمض النيتريك المخفف، يمكن تحويله إلى كبريتات الباريوم.
٦). تتميز كبريتات الباريوم بخواص كيميائية مستقرة، وجزءها المذاب في الماء متأين بالكامل، مما يجعلها إلكتروليتًا قويًا. كبريتات الباريوم غير قابلة للذوبان في حمض النيتريك المخفف. تُستخدم بشكل رئيسي كعامل تباين معوي.
كربونات الباريوم سامة، وتكاد تكون غير قابلة للذوبان في الماء البارد. تذوب قليلاً في الماء المحتوي على ثاني أكسيد الكربون، وتذوب في حمض الهيدروكلوريك المخفف. تتفاعل مع كبريتات الصوديوم لتُنتج راسبًا أبيض من كبريتات الباريوم أقل قابلية للذوبان. ويتضح اتجاه التحول بين الرواسب في المحلول المائي: من السهل أن تتحول إلى راسب أقل قابلية للذوبان.

6. مجالات التطبيق
1. يُستخدم الباريوم لأغراض صناعية في إنتاج أملاح الباريوم، والسبائك، والألعاب النارية، والمفاعلات النووية، وغيرها. كما أنه مزيل أكسدة ممتاز لتنقية النحاس. ويُستخدم على نطاق واسع في السبائك، بما في ذلك الرصاص، والكالسيوم، والمغنيسيوم، والصوديوم، والليثيوم، والألمنيوم، وسبائك النيكل. يمكن استخدام معدن الباريوم كعامل مزيل للغازات لإزالة الغازات النزرة من الأنابيب المفرغة وأنابيب أشعة الكاثود، بالإضافة إلى استخدامه كعامل مزيل للغازات لتنقية المعادن. يمكن استخدام نترات الباريوم الممزوجة بكلورات البوتاسيوم، ومسحوق المغنيسيوم، والراتنج في تصنيع مشاعل الإشارة والألعاب النارية. تُستخدم مركبات الباريوم القابلة للذوبان بشكل شائع كمبيدات حشرية، مثل كلوريد الباريوم، لمكافحة مختلف آفات النباتات. كما يمكن استخدامه في تنقية المحلول الملحي ومياه الغلايات لإنتاج الصودا الكاوية الإلكتروليتية. ويُستخدم أيضًا في تحضير الأصباغ. تستخدمه صناعات النسيج والجلود كمُركِّز وعامل تلميع للحرير الصناعي.
٢. كبريتات الباريوم للاستخدام الطبي دواء مساعد لفحص الأشعة السينية. مسحوق أبيض عديم الرائحة والطعم، وهو مادة توفر تباينًا إيجابيًا في الجسم أثناء فحص الأشعة السينية. لا يُمتص كبريتات الباريوم الطبية في الجهاز الهضمي ولا يُسبب ردود فعل تحسسية. لا يحتوي على مركبات الباريوم القابلة للذوبان مثل كلوريد الباريوم وكبريتيد الباريوم وكربونات الباريوم. يُستخدم بشكل رئيسي في تصوير الجهاز الهضمي، ويُستخدم أحيانًا لأغراض فحص أخرى.

7. طريقة التحضير
الإنتاج الصناعيالباريوم المعدنيينقسم إلى خطوتين: إنتاج أكسيد الباريوم والاختزال الحراري للمعادن (الاختزال الحراري للألومنيوم). عند درجة حرارة تتراوح بين ١٠٠٠ و١٢٠٠ درجة مئوية،الباريوم المعدنييمكن الحصول عليه عن طريق اختزال أكسيد الباريوم باستخدام الألومنيوم المعدني، ثم تنقيته بالتقطير الفراغي. طريقة الاختزال الحراري للألومنيوم لإنتاج الباريوم المعدني: نظرًا لاختلاف نسب المكونات، قد يكون هناك تفاعلان لاختزال أكسيد الباريوم باستخدام الألومنيوم. معادلة التفاعل هي: لا ينتج كلا التفاعلين سوى كمية صغيرة من الباريوم عند درجة حرارة تتراوح بين 1000 و1200 درجة مئوية. لذلك، يجب استخدام مضخة تفريغ لنقل بخار الباريوم باستمرار من منطقة التفاعل إلى منطقة التكثيف الباردة حتى يستمر التفاعل في التحرك نحو اليمين. البقايا بعد التفاعل سامة وتحتاج إلى معالجة قبل التخلص منها.