ما هو الباريوم ، ما هو الباريوم المستخدم وكيفية اختباره？

في العالم السحري للكيمياء ،الباريوملقد جذبت دائمًا انتباه العلماء بسحرها الفريد وتطبيقه الواسع. على الرغم من أن هذا العنصر المعدني الفضي والبيضاء ليس مبهرًا مثل الذهب أو الفضة ، إلا أنه يلعب دورًا لا غنى عنه في العديد من المجالات. من الأدوات الدقيقة في مختبرات الأبحاث العلمية إلى المواد الخام الرئيسية في الإنتاج الصناعي إلى الكواشف التشخيصية في المجال الطبي ، كتبت Barium أسطورة الكيمياء بخصائصها ووظائفها الفريدة.

في وقت مبكر من عام 1602 ، قام Cassio Lauro ، وهو صانع أحذية في مدينة بورا الإيطالية ، بتحميص الباريت الذي يحتوي على كبريتات الباريوم مع مادة قابلة للاحتراق في تجربة وفوجئت لتجد أنها يمكن أن تتوهج في الظلام. أثار هذا الاكتشاف اهتمامًا كبيرًا بين العلماء في ذلك الوقت ، وتم تسمية الحجر بمورا ستون وأصبح محور الأبحاث من قبل الكيميائيين الأوروبيين.
ومع ذلك ، كان الكيميائي السويدي شيلي هو الذي أكد حقًا أن باريوم كان عنصرًا جديدًا. اكتشف أكسيد الباريوم في عام 1774 ووصفه "باريتا" (الأرض الثقيلة). لقد درس هذه المادة بعمق ويعتقد أنها تتألف من أرض جديدة (أكسيد) مع حمض الكبريتيك. بعد ذلك بعامين ، قام بتسخين نترات هذه التربة الجديدة وحصل على أكسيد نقي.

ومع ذلك ، على الرغم من اكتشاف Scheele أكسيد الباريوم ، إلا أنه لم ينجِّل حتى عام 1808 أن الكيميائي البريطاني Davy قد أنتج باريوم المعدن عن طريق الإلكتروليز بالكهرباء المصنوع من الباريت. يمثل هذا الاكتشاف التأكيد الرسمي للباريوم كعنصر معدني ، كما فتح رحلة تطبيق الباريوم في مختلف الحقول.

منذ ذلك الحين ، عمق البشر بشكل مستمر على فهمهم للباريوم. لقد استكشف العلماء أسرار الطبيعة وعززوا تقدم العلوم والتكنولوجيا من خلال دراسة خصائص وسلوكيات الباريوم. أصبح تطبيق الباريوم في الأبحاث العلمية والصناعة والمجالات الطبية شاملة بشكل متزايد ، مما يجلب الراحة والراحة للحياة البشرية. إن سحر الباريوم لا يكمن فقط في عمليته العملية ، ولكن أيضًا في الغموض العلمي وراءه. لقد استكشف العلماء باستمرار أسرار الطبيعة وعززوا تقدم العلوم والتكنولوجيا من خلال دراسة خصائص وسلوكيات الباريوم. في الوقت نفسه ، يلعب Barium أيضًا دورًا في حياتنا اليومية ، مما يجلب الراحة والراحة في حياتنا.

دعنا نبدأ في هذه الرحلة السحرية المتمثلة في استكشاف الباريوم ، والكشف عن حجابها الغامض ، ونقدر سحره الفريد. في المقالة التالية ، سنقدم بشكل شامل خصائص وتطبيقات الباريوم ، وكذلك دورها المهم في البحث العلمي والصناعة والطب. أعتقد أنه من خلال قراءة هذا المقال ، سيكون لديك فهم أعمق ومعرفة باريوم.

1. حقول تطبيق الباريوم
الباريوم هو عنصر كيميائي شائع. إنه معدن فضي بيضاء موجود في شكل معادن مختلفة في الطبيعة. فيما يلي بعض الاستخدامات اليومية للباريوم

الحرق والتلألؤ: الباريوم هو معدن تفاعلي للغاية ينتج لهب مشرق عندما يتلامس مع الأمونيا أو الأكسجين. وهذا يجعل الباريوم يستخدم على نطاق واسع في الصناعات مثل تصنيع الألعاب النارية ، المشاعل ، وتصنيع الفوسفور.

الصناعة الطبية: تُستخدم مركبات الباريوم أيضًا على نطاق واسع في الصناعة الطبية. يتم استخدام وجبات الباريوم (مثل أقراص الباريوم) في فحوصات الأشعة السينية المعوية لمساعدة الأطباء على مراقبة عمل الجهاز الهضمي. تستخدم مركبات الباريوم أيضًا في بعض العلاجات المشعة ، مثل اليود المشع لعلاج مرض الغدة الدرقية.

الزجاج والسيراميك: غالبًا ما تستخدم مركبات الباريوم في تصنيع الزجاج والسيراميك بسبب نقطة الانصهار الجيدة ومقاومة التآكل. يمكن أن تعزز مركبات الباريوم صلابة وقوة السيراميك ويمكن أن توفر بعض الخصائص الخاصة للسيراميك ، مثل العزل الكهربائي ومؤشر الانكسار العالي.

السبائك المعدنية: يمكن أن يشكل الباريوم سبائك مع عناصر معدنية أخرى ، وهذه السبائك لها بعض الخصائص الفريدة. على سبيل المثال ، يمكن لسبائك الباريوم أن تزيد من نقطة انصهار سبائك الألومنيوم والمغنيسيوم ، مما يجعلها أسهل في المعالجة والتمثيل. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدام سبائك الباريوم ذات الخواص المغناطيسية أيضًا لصنع ألواح البطارية والمواد المغناطيسية.

الباريوم هو عنصر كيميائي مع الرمز الكيميائي BA والرقم الذري 56. الباريوم هو معدن أرضي قلوي يقع في المجموعة 6 من الجدول الدوري ، عناصر المجموعة الرئيسية.

2. الخصائص الفيزيائية للباريوم
الباريوم (با)هو عنصر المعادن الأرضية القلوية. 1. المظهر: الباريوم هو معدن ناعم وبيبي مع بريق معدني مميز عند قطعه.
2. الكثافة: الباريوم لديه كثافة عالية نسبيا حوالي 3.5 جم/سم مكعب. إنها واحدة من أكثر المعادن كثافة على الأرض.
3. نقاط الانصهار والغليان: تبلغ نقطة انصهار الباريوم حوالي 727 درجة مئوية ونقطة الغليان حوالي 1897 درجة مئوية.
4. صلابة: الباريوم هو معدن ناعم نسبيا مع صلابة MOHS حوالي 1.25 في 20 درجة مئوية.
5. الموصلية: الباريوم هو موصل جيد للكهرباء مع توصيل كهربائي عالي.
6. ليونة: على الرغم من أن الباريوم هو معدن ناعم ، إلا أنه يحتوي على درجة معينة من ليونة ويمكن معالجته في صفائح أو أسلاك رقيقة.
7. النشاط الكيميائي: لا يتفاعل الباريوم بقوة مع معظم غير المناطق والعديد من المعادن في درجة حرارة الغرفة ، لكنه يشكل أكاسيد في درجات حرارة عالية وفي الهواء. يمكن أن تشكل مركبات مع العديد من العناصر غير المعدنية ، مثل الأكاسيد والكبريتيدات ، إلخ.
8. أشكال الوجود: المعادن التي تحتوي على الباريوم في قشرة الأرض ، مثل الباريت (كبريتات الباريوم) ، إلخ.
9. النشاط الإشعاعي: يحتوي Barium على مجموعة متنوعة من النظائر المشعة ، من بينها Barium-133 نظير مشع شائع يستخدم في تطبيقات التصوير الطبي والطب النووي.
10. التطبيق: تستخدم مركبات الباريوم على نطاق واسع في الصناعة ، مثل الزجاج ، والمطاط ، ومحفزات الصناعة الكيميائية ، وأنابيب الإلكترون ، وما إلى ذلك. غالبًا ما يتم استخدام الكبريتات كعامل تباين في الفحوصات الطبية. يعتبر الباريوم عنصرًا معدنيًا مهمًا ، وخصائصها تجعلها تستخدم على نطاق واسع في العديد من المجالات.

3. الخصائص الكيميائية للباريوم

الخصائص المعدنية: الباريوم هو صلبة معدنية ذات مظهر فضي بيضاء وموصلية كهربائية جيدة.

الكثافة ونقطة الانصهار: الباريوم عنصر كثيف نسبيًا بكثافة 3.51 جم/سم 3. الباريوم لديه نقطة انصهار منخفضة حوالي 727 درجة مئوية (1341 درجة فهرنهايت).

التفاعل: يتفاعل الباريوم بسرعة مع معظم العناصر غير المعدنية ، وخاصة مع الهالوجينات (مثل الكلور والبروم) ، مما ينتج عن مركبات الباريوم المقابلة. على سبيل المثال ، يتفاعل الباريوم مع الكلور لإنتاج كلوريد الباريوم.

التأكسد: يمكن أكسدة الباريوم لتشكيل أكسيد الباريوم. يستخدم أكسيد الباريوم على نطاق واسع في الصناعات مثل صهر المعادن وصنع الزجاج. النشاط العالي: يتمتع الباريوم بنشاط كيميائي عالي ويتفاعل بسهولة بالماء لإطلاق الهيدروجين وتوليد هيدروكسيد الباريوم.

4. الخصائص البيولوجية للباريوم

دور وخصائص بيولوجيةالباريومفي الكائنات الحية غير مفهومة تمامًا ، ولكن من المعروف أن الباريوم لديه سمية معينة للكائنات الحية.

طريق المدخول: الناس بشكل رئيسي يستوعبون الباريوم من خلال الطعام ومياه الشرب. قد تحتوي بعض الأطعمة على كميات ضئيلة من الباريوم ، مثل الحبوب واللحوم ومنتجات الألبان. بالإضافة إلى ذلك ، تحتوي المياه الجوفية في بعض الأحيان على تركيزات أعلى من الباريوم.

الامتصاص البيولوجي والتمثيل الغذائي: يمكن امتصاص الباريوم من قبل الكائنات الحية وتوزيعها في الجسم من خلال الدورة الدموية. يتراكم الباريوم بشكل أساسي في الكلى والعظام ، وخاصة في التركيزات العليا في العظام.
الوظيفة البيولوجية: لم يتم العثور على الباريوم بعد لديه أي وظائف فسيولوجية أساسية في الكائنات الحية. لذلك ، لا تزال الوظيفة البيولوجية للباريوم مثيرة للجدل.

5. الخصائص البيولوجية للباريوم

السمية: تركيزات عالية من أيونات الباريوم أو مركبات الباريوم سامة لجسم الإنسان. يمكن أن يسبب تناول الباريوم المفرط من الباريوم أعراض التسمم الحاد ، بما في ذلك القيء ، والإسهال ، وضعف العضلات ، عدم انتظام ضربات القلب ، إلخ. قد يتسبب التسمم الشديد في تلف الجهاز العصبي وتلف الكلى ومشاكل القلب.
تراكم العظام: يمكن أن يتراكم الباريوم في العظام في جسم الإنسان ، وخاصة في كبار السن. قد يسبب التعرض طويل الأجل لتركيزات عالية من الباريوم أمراض العظام مثل هشاشة العظام.
آثار القلب والأوعية الدموية: يمكن أن يتداخل الباريوم ، مثل الصوديوم ، مع توازن الأيونات والنشاط الكهربائي ، مما يؤثر على وظيفة القلب. قد يتسبب تناول الباريوم المفرط في إيقاعات القلب غير الطبيعية وزيادة خطر النوبات القلبية.
التسرطن: على الرغم من أنه لا يزال هناك جدل حول سرطان الباريوم ، فقد أظهرت بعض الدراسات أن التعرض على المدى الطويل لتركيزات عالية من الباريوم قد يزيد من خطر الإصابة بسرطان معين ، مثل سرطان المعدة وسرطان المريء. بسبب السمية والخطر المحتمل للباريوم ، يجب أن يكون الناس حريصين على تجنب الاستيعاب المفرط أو التعرض على المدى الطويل لتركيزات عالية من الباريوم. يجب مراقبة تركيزات الباريوم في مياه الشرب والغذاء والتحكم فيها لحماية صحة الإنسان. إذا كنت تشك في التسمم أو لديك أعراض ذات صلة ، فيرجى طلب الاهتمام الطبي على الفور.

6. الباريوم في الطبيعة
المعادن الباريوم: يمكن أن يوجد الباريوم في قشرة الأرض في شكل معادن. بعض المعادن الباريوم الشائعة تشمل الباريت والأذتيت. غالبًا ما تحدث هذه الخامات مع المعادن الأخرى ، مثل الرصاص والزنك والفضة.
يذوب في المياه الجوفية والصخور: يمكن أن يوجد الباريوم في المياه الجوفية والصخور في حالة مذابة. تحتوي المياه الجوفية على كميات ضئيلة من الباريوم المذاب ، ويعتمد تركيزه على الظروف الجيولوجية والخصائص الكيميائية لجسم الماء. أملاح الباريوم: يمكن أن يشكل الباريوم أملاح مختلفة ، مثل كلوريد الباريوم ، نترات الباريوم وكربونات الباريوم. يمكن أن توجد هذه المركبات في الطبيعة كمعادن طبيعية.
المحتوى في التربة:الباريوميمكن أن توجد في التربة بأشكال مختلفة ، بعضها يأتي من حل جزيئات أو صخور المعادن الطبيعية. عادة ما يكون محتوى الباريوم في التربة منخفضًا ، ولكن قد يكون هناك تركيزات عالية من الباريوم في مناطق معينة محددة.
تجدر الإشارة إلى أن شكل ومحتوى الباريوم قد يختلفان في بيئات ومناطق جيولوجية مختلفة ، لذلك يجب مراعاة الظروف الجغرافية والجيولوجية المحددة عند مناقشة الباريوم.

7. تعدين وإنتاج الباريوم
تتضمن عملية التعدين والإعداد للباريوم عادة الخطوات التالية:
1. تعدين خام الباريوم: المعدن الرئيسي لخام الباريوم هو الباريت ، المعروف أيضًا باسم كبريتات الباريوم. عادة ما توجد في قشرة الأرض ويتم توزيعها على نطاق واسع في الصخور والرواسب المعدنية على الأرض. يتضمن التعدين عادة عمليات مثل التفجير والتعدين والسحق والتقدير من الخام للحصول على خامات تحتوي على كبريتات الباريوم.
2. تحضير التركيز: استخراج الباريوم من خام الباريوم يتطلب معالجة تركيز خام. عادةً ما يشمل إعداد التركيز خطوات اختيار اليدين والتعويم لإزالة الشوائب والحصول على خام يحتوي على أكثر من 96 ٪ من كبريتات الباريوم.
3. تحضير كبريتات الباريوم: يتعرض التركيز لخطوات مثل إزالة الحديد والسيليكون للحصول على كبريتات الباريوم أخيرًا (BASO4).
4. تحضير كبريتيد الباريوم: من أجل تحضير الباريوم من كبريتات الباريوم ، يجب تحويل كبريتات الباريوم إلى كبريتيد الباريوم ، والمعروف أيضًا باسم الرماد الأسود. عادة ما يتم خلط مسحوق خام كبريتات الباريوم مع حجم الجسيمات أقل من 20 شبكة مع مسحوق الفحم أو البترول في نسبة الوزن 4: 1. يتم تحميص الخليط عند 1100 ℃ في فرن الصدى ، ويتم تقليل كبريتات الباريوم إلى كبريتيد الباريوم.
5. إذابة كبريتيد الباريوم: يمكن الحصول على محلول كبريتيد الباريوم من كبريتات الباريوم عن طريق ترشيح الماء الساخن.
6. تحضير أكسيد الباريوم: من أجل تحويل كبريتيد الباريوم إلى أكسيد الباريوم ، عادة ما يضاف كربونات الصوديوم أو ثاني أكسيد الكربون إلى محلول كبريتيد الباريوم. بعد خلط كربونات الباريوم ومسحوق الكربون ، يمكن أن ينتج عن التكلس عند 800 ℃ أكسيد الباريوم.
7. التبريد والمعالجة: تجدر الإشارة إلى أن أكسيد الباريوم يتأكسد لتشكيل بيروكسيد الباريوم في 500-700 ℃ ، ويمكن أن يتحلل بيروكسيد الباريوم لتشكيل أكسيد الباريوم في 700-800 ℃. من أجل تجنب إنتاج بيروكسيد الباريوم ، يجب تبريد المنتج المكساسي أو إخماده تحت حماية الغاز الخامل.

ما سبق هو عملية التعدين والإعداد العام لعنصر الباريوم. قد تختلف هذه العمليات اعتمادًا على العملية الصناعية والمعدات ، لكن المبادئ الإجمالية تظل كما هي. Barium هو معدن صناعي مهم يستخدم في مجموعة متنوعة من التطبيقات ، بما في ذلك الصناعة الكيميائية والطب والإلكترونيات وغيرها من المجالات.

8. طرق الكشف الشائعة لعنصر الباريوم
الباريومهو عنصر شائع يستخدم عادة في مختلف التطبيقات الصناعية والعلمية. في الكيمياء التحليلية ، تتضمن طرق اكتشاف الباريوم عادةً التحليل النوعي والتحليل الكمي. فيما يلي مقدمة مفصلة لطرق الكشف شائعة الاستخدام لعنصر الباريوم:

1. مطياف الامتصاص الذري للهب (FAAS): هذه طريقة تحليل كمية شائعة الاستخدام مناسبة للعينات ذات التركيزات الأعلى. يتم رش محلول العينة في اللهب ، وتمتص ذرات الباريوم ضوء طول موجي معين. يتم قياس شدة الضوء الممتص وتتناسب مع تركيز الباريوم.
2. مطياف الانبعاث الذري للهب (FAES): تكتشف هذه الطريقة الباريوم عن طريق رش محلول العينة في اللهب ، مما يثير ذرات الباريوم لإصدار ضوء طول موجي معين. بالمقارنة مع FAAS ، يستخدم FAES عمومًا للكشف عن تركيزات الباريوم المنخفضة.
3. قياس الطيف الذري الذري (AAS): تشبه هذه الطريقة FAAS ، ولكنها تستخدم مطياف مضان للكشف عن وجود الباريوم. يمكن استخدامه لقياس كميات تتبع الباريوم.
4. كروماتوجرافيا الأيونات: هذه الطريقة مناسبة لتحليل الباريوم في عينات المياه. يتم فصل أيونات الباريوم واكتشافها بواسطة كروماتوجرافيا الأيونات. يمكن استخدامه لقياس تركيز الباريوم في عينات الماء.
5. قياس الطيف المضوي للأشعة السينية (XRF): هذه طريقة تحليلية غير مدمرة مناسبة للكشف عن الباريوم في عينات صلبة. بعد أن تكون العينة متحمسة بالأشعة السينية ، تنبعث ذرات الباريوم مضانًا محددًا ، ويتم تحديد محتوى الباريوم عن طريق قياس كثافة مضان.
6. قياس الطيف الكتلي: يمكن استخدام قياس الطيف الكتلي لتحديد التركيب النظائري للباريوم وتحديد محتوى الباريوم. عادةً ما تستخدم هذه الطريقة لتحليل الحساسية العالية ويمكنها اكتشاف تركيزات منخفضة للغاية من الباريوم. أعلاه بعض الطرق شائعة الاستخدام للكشف عن الباريوم. تعتمد الطريقة المحددة للاختيار على طبيعة العينة ، ومدى تركيز الباريوم ، والغرض من التحليل. إذا كنت بحاجة إلى مزيد من المعلومات أو لديك أسئلة أخرى ، فلا تتردد في إخبارنا بذلك. تستخدم هذه الطرق على نطاق واسع في التطبيقات المختبرية والصناعية لقياس واكتشاف وجود الباريوم وتركيزه بشكل دقيق. تعتمد الطريقة المحددة لاستخدامها على نوع العينة التي يجب قياسها ، ومدى محتوى الباريوم ، والغرض المحدد للتحليل.