العنصر 56: الباريوم

1- مقدمة عنصريةالباريوم,
عنصر فلز قلوي ترابي، ذو الرمز الكيميائي Ba، يقع في المجموعة IIA من الفترة السادسة من الجدول الدوري. وهو معدن ترابي قلوي ناعم، ذو بريق أبيض فضي، وهو العنصر الأكثر نشاطا في المعادن الأرضية القلوية. يأتي اسم العنصر من الكلمة اليونانية بيتا ألفا ρύς (باريز)، والتي تعني "ثقيل".

2 、 اكتشاف تاريخ موجز
تُظهر كبريتيدات المعادن الأرضية القلوية فسفورية، مما يعني أنها تستمر في إصدار الضوء لفترة من الوقت في الظلام بعد تعرضها للضوء. بدأت مركبات الباريوم في جذب انتباه الناس على وجه التحديد بسبب هذه الخاصية. في عام 1602، قام صانع أحذية يُدعى كاسيو لاورو في مدينة بولونيا الإيطالية، بتحميص الباريت الذي يحتوي على كبريتات الباريوم مع مواد قابلة للاشتعال، واكتشف أنه يمكن أن ينبعث الضوء في الظلام، مما أثار اهتمام العلماء في ذلك الوقت. وفي وقت لاحق، سمي هذا النوع من الحجر بالبولونيت وأثار اهتمام الكيميائيين الأوروبيين بالبحث التحليلي. في عام 1774، اكتشف الكيميائي السويدي سي دبليو شيل أن أكسيد الباريوم عبارة عن تربة جديدة ثقيلة نسبيًا، أطلق عليها اسم "باريتا" (التربة الثقيلة). وفي عام 1774، اعتقد شيلر أن هذا الحجر كان عبارة عن مزيج من التربة الجديدة (أكسيد) وحمض الكبريتيك. وفي عام 1776، قام بتسخين النترات في هذه التربة الجديدة للحصول على تربة نقية (أكسيد). في عام 1808، استخدم الكيميائي البريطاني إتش. ديفي الزئبق ككاثود والبلاتين كقطب موجب لتحليل الباريت (BaSO4) كهربائيًا لإنتاج ملغم الباريوم. وبعد التقطير لإزالة الزئبق تم الحصول على معدن منخفض النقاوة وسمي على اسم الكلمة اليونانية باريز (ثقيل). تم تعيين رمز العنصر على أنه Ba، وهو ما يسمىالباريوم.

3 、 الخصائص الفيزيائية
الباريومهو معدن أبيض فضي، درجة انصهاره 725 درجة مئوية، ونقطة الغليان 1846 درجة مئوية، وكثافته 3.51 جم/سم3، وليونته. الخامات الرئيسية للباريوم هي الباريت والأرسينوبيرايت.

4 、الباريومهو عنصر كيميائي له خصائص كيميائية.
ينتمي الرمز الكيميائي Ba، العدد الذري 56، إلى المجموعة IIA في النظام الدوري وهو عضو في المعادن الأرضية القلوية. يمتلك الباريوم نشاطًا كيميائيًا كبيرًا وهو الأكثر نشاطًا بين المعادن الأرضية القلوية. من الطاقة الكامنة وطاقة التأين، يمكن ملاحظة أن الباريوم لديه قابلية اختزال قوية. في الواقع، إذا أخذنا في الاعتبار فقدان الإلكترون الأول فقط، فإن الباريوم لديه أقوى قابلية اختزال في الماء. ومع ذلك، فمن الصعب نسبيًا على الباريوم أن يفقد الإلكترون الثاني. لذلك، مع الأخذ في الاعتبار جميع العوامل، فإن قابلية اختزال الباريوم ستنخفض بشكل ملحوظ. ومع ذلك، فهو أيضًا أحد أكثر المعادن تفاعلاً في المحاليل الحمضية، ويأتي في المرتبة الثانية بعد الليثيوم والسيزيوم والروبيديوم والبوتاسيوم.

5. المركبات الرئيسية
1). يتأكسد أكسيد الباريوم ببطء في الهواء ليشكل أكسيد الباريوم، وهو بلورة مكعبة عديمة اللون. قابل للذوبان في حمض، غير قابل للذوبان في الأسيتون وماء الأمونيا. يتفاعل مع الماء لتكوين هيدروكسيد الباريوم، وهو مادة سامة. عند حرقه، ينبعث منه لهب أخضر ويولد بيروكسيد الباريوم.
2). يتفاعل بيروكسيد الباريوم مع حمض الكبريتيك لإنتاج بيروكسيد الهيدروجين. يعتمد هذا التفاعل على مبدأ تحضير بيروكسيد الهيدروجين في المختبر.
3). يتفاعل هيدروكسيد الباريوم مع الماء لينتج هيدروكسيد الباريوم وغاز الهيدروجين. نظرًا لانخفاض قابلية ذوبان هيدروكسيد الباريوم وطاقة التسامي العالية، فإن التفاعل ليس شديدًا مثل تفاعل المعادن القلوية، وسيؤدي هيدروكسيد الباريوم الناتج إلى حجب الرؤية. يتم إدخال كمية صغيرة من ثاني أكسيد الكربون في المحلول لتكوين راسب كربونات الباريوم، ويتم إدخال ثاني أكسيد الكربون الزائد أيضًا لإذابة راسب كربونات الباريوم وتوليد بيكربونات الباريوم القابلة للذوبان.
4). يمكن لأمين الباريوم أن يذوب في الأمونيا السائلة، مما يولد محلول أزرق ذو مغناطيسية مسايرة وموصلية، والذي يشكل بشكل أساسي إلكترونات الأمونيا. بعد فترة طويلة من التخزين، سيتم اختزال الهيدروجين الموجود في الأمونيا إلى غاز الهيدروجين بواسطة إلكترونات الأمونيا، ويكون التفاعل الإجمالي هو تفاعل الباريوم مع الأمونيا السائلة لإنتاج الباريوم الأميني وغاز الهيدروجين.
5). كبريتات الباريوم عبارة عن بلورة أو مسحوق أبيض اللون، سام، قابل للذوبان قليلاً في الماء، ويتأكسد تدريجياً إلى كبريتات الباريوم عند وضعه في الهواء. يذوب في الأحماض القوية غير المؤكسدة مثل حمض الهيدروكلوريك لينتج غاز ثاني أكسيد الكبريت ذو الرائحة النفاذة. عند مواجهة الأحماض المؤكسدة مثل حمض النيتريك المخفف، يمكن تحويلها إلى كبريتات الباريوم.
6). تتمتع كبريتات الباريوم بخصائص كيميائية مستقرة، ويتأين جزء كبريتات الباريوم المذاب في الماء تمامًا، مما يجعله إلكتروليتًا قويًا. كبريتات الباريوم غير قابلة للذوبان في حمض النيتريك المخفف. يستخدم بشكل رئيسي كعامل تباين في الجهاز الهضمي.
كربونات الباريوم سامة وغير قابلة للذوبان تقريبًا في الماء البارد. قابلة للذوبان قليلاً في الماء المحتوي على ثاني أكسيد الكربون وقابل للذوبان في حمض الهيدروكلوريك المخفف. يتفاعل مع كبريتات الصوديوم لإنتاج راسب أبيض غير قابل للذوبان من كبريتات الباريوم - اتجاه التحويل بين الرواسب في محلول مائي: من السهل التحويل نحو اتجاه أكثر غير قابل للذوبان.

6- مجالات التطبيق
1. يتم استخدامه للأغراض الصناعية في إنتاج أملاح الباريوم، والسبائك، والألعاب النارية، والمفاعلات النووية، وما إلى ذلك. كما أنه مزيل أكسدة ممتاز لتكرير النحاس. تستخدم على نطاق واسع في السبائك، بما في ذلك سبائك الرصاص والكالسيوم والمغنيسيوم والصوديوم والليثيوم والألومنيوم والنيكل. يمكن استخدام معدن الباريوم كعامل تفريغ لإزالة الغازات النزرة من الأنابيب المفرغة وأنابيب أشعة الكاثود، بالإضافة إلى عامل تفريغ لتكرير المعادن. يمكن استخدام نترات الباريوم المخلوطة مع كلورات البوتاسيوم ومسحوق المغنيسيوم والصنوبري في تصنيع مشاعل الإشارة والألعاب النارية. تُستخدم مركبات الباريوم القابلة للذوبان بشكل شائع كمبيدات حشرية، مثل كلوريد الباريوم، لمكافحة الآفات النباتية المختلفة. ويمكن استخدامه أيضًا لتنقية الماء المالح ومياه الغلايات لإنتاج الصودا الكاوية التحليلية. تستخدم أيضا لإعداد الأصباغ. تستخدمه صناعات النسيج والجلود كمادة لاذعة وعامل تلميع للحرير الاصطناعي.
2. كبريتات الباريوم للاستخدام الطبي هو دواء مساعد لفحص الأشعة السينية. مسحوق أبيض عديم الرائحة والطعم، وهو مادة يمكن أن توفر تباينًا إيجابيًا في الجسم أثناء فحص الأشعة السينية. لا يتم امتصاص كبريتات الباريوم الطبية في الجهاز الهضمي ولا تسبب الحساسية. لا يحتوي على مركبات الباريوم القابلة للذوبان مثل كلوريد الباريوم وكبريتيد الباريوم وكربونات الباريوم. يستخدم بشكل رئيسي لتصوير الجهاز الهضمي، ويستخدم أحيانًا لأغراض الفحص الأخرى

7- طريقة التحضير
الإنتاج الصناعي لالباريوم المعدنيوينقسم إلى خطوتين: إنتاج أكسيد الباريوم والتخفيض الحراري للمعادن (التخفيض الحراري للألمنيوم). عند 1000-1200 درجة مئوية،الباريوم المعدنييمكن الحصول عليه عن طريق اختزال أكسيد الباريوم مع الألومنيوم المعدني، ومن ثم تنقيته بالتقطير الفراغي. طريقة التخفيض الحراري للألمنيوم لإنتاج الباريوم المعدني: بسبب اختلاف نسب المكونات، قد يكون هناك تفاعلان لاختزال الألومنيوم لأكسيد الباريوم. معادلة التفاعل هي: كلا التفاعلين يمكنهما إنتاج كمية صغيرة فقط من الباريوم عند درجة حرارة 1000-1200 درجة مئوية. لذلك، يجب استخدام مضخة فراغية لنقل بخار الباريوم بشكل مستمر من منطقة التفاعل إلى منطقة التكثيف الباردة حتى يستمر التفاعل في التحرك نحو اليمين. تعتبر البقايا بعد التفاعل سامة ويجب معالجتها قبل التخلص منها