바륨의 물리적 특성. 바륨 - 속성, 발견의 역사

IIA족에는 Be(베릴륨), Mg(마그네슘), Ca(칼슘), Sr(스트론튬), Ba(바륨) 및 Ra(라듐) 등의 금속만 포함됩니다. 이 족의 첫 번째 대표 원소인 베릴륨의 화학적 성질은 이 족의 다른 원소의 화학적 성질과 가장 크게 다릅니다. 그 화학적 특성은 다른 IIA족 금속보다 알루미늄과 여러 면에서 훨씬 더 유사합니다(소위 "대각선 유사성"). 마그네슘의 화학적 성질은 Ca, Sr, Ba 및 Ra와도 현저하게 다르지만 여전히 베릴륨보다 화학적 성질이 훨씬 더 유사합니다. 칼슘, 스트론튬, 바륨, 라듐의 화학적 성질이 상당히 유사하기 때문에 이들은 하나의 계열로 결합됩니다. 알칼리토류 궤조.

그룹 IIA의 모든 요소는 다음에 속합니다. 에스-요소, 즉 모든 원자가 전자를 포함하고 있습니다. 에스-하위 레벨 따라서 이 그룹의 모든 화학 원소의 외부 전자 층의 전자 구성은 다음과 같은 형태를 갖습니다. ns 2 , 어디 N– 요소가 위치한 기간의 수.

IIA족 금속의 전자 구조의 특성으로 인해 이러한 원소는 0 외에도 +2와 동일한 단일 산화 상태만 가질 수 있습니다. 화학 반응에 참여할 때 IIA족 원소로 형성된 단순 물질은 산화만 가능합니다. 전자를 기부하다:

나 0 – 2e — → 나 +2

칼슘, 스트론튬, 바륨, 라듐은 화학적 반응성이 매우 높습니다. 이들에 의해 형성된 단순 물질은 매우 강력한 환원제입니다. 마그네슘은 또한 강력한 환원제입니다. 금속의 환원 활동은 D.I 주기율의 일반 법칙을 따릅니다. Mendeleev는 하위 그룹을 증가시킵니다.

단순 물질과의 상호 작용

산소와 함께

가열하지 않으면 베릴륨과 마그네슘은 각각 BeO와 MgO 산화물로 구성된 얇은 보호막으로 덮여 있기 때문에 대기 산소나 순수 산소와 반응하지 않습니다. 보관에는 불활성 액체 층, 대부분 등유 아래에 저장되는 알칼리 토금속과 달리 공기 및 습기로부터 보호하는 특별한 방법이 필요하지 않습니다.

Be, Mg, Ca, Sr은 산소로 연소되면 MeO 조성의 산화물과 Ba - 산화바륨(BaO)과 과산화바륨(BaO 2)의 혼합물을 형성합니다.

2Mg + O2 = 2MgO

2Ca + O2 = 2CaO

2Ba + O 2 = 2BaO

Ba + O 2 = BaO 2

알칼리 토금속과 마그네슘이 공기 중에서 연소되면 이러한 금속과 공기 질소의 부반응도 발생하며 그 결과 산소가 있는 금속 화합물 외에도 일반식 Me 3 N을 갖는 질화물이 발생합니다. 2개도 결성된다.

할로겐 포함

베릴륨은 고온에서만 할로겐과 반응하고 나머지 IIA족 금속은 이미 실온에서 반응합니다.

Mg + I 2 = MgI 2 – 요오드화마그네슘

Ca + Br 2 = CaBr 2 – 브롬화칼슘

Ba + Cl 2 = BaCl 2 – 염화바륨

그룹 IV-VI의 비금속 포함

IIA족의 모든 금속은 IV-VI족의 모든 비금속과 가열될 때 반응하지만, 그룹 내 금속의 위치와 비금속의 활성에 따라 다양한 가열 정도가 필요합니다. 베릴륨은 모든 IIA족 금속 중에서 화학적으로 가장 불활성이기 때문에 비금속과 반응할 때 상당한 사용이 필요합니다. 영형더 높은 온도.

금속과 탄소의 반응은 다양한 성질의 탄화물을 형성할 수 있다는 점에 유의해야 합니다. 메탄화물에 속하고 전통적으로 모든 수소 원자가 금속으로 대체되는 메탄의 유도체로 간주되는 탄화물이 있습니다. 이들은 메탄과 마찬가지로 -4 산화 상태의 탄소를 함유하고 있으며, 가수분해되거나 비산화성 산과 상호작용할 때 생성물 중 하나가 메탄입니다. 실제로 아세틸렌 분자의 단편인 C 2 2- 이온을 포함하는 또 다른 유형의 탄화물인 아세틸렌화물도 있습니다. 아세틸렌화물과 같은 탄화물은 가수분해되거나 비산화성 산과 상호작용하여 반응 생성물 중 하나로 아세틸렌을 형성합니다. 특정 금속이 탄소와 반응할 때 생성되는 탄화물의 유형(메탄화물 또는 아세틸렌화물)은 금속 양이온의 크기에 따라 다릅니다. 반경이 작은 금속 이온은 일반적으로 메타나이드를 형성하고, 큰 이온은 아세틸렌화물을 형성합니다. 두 번째 그룹의 금속의 경우 베릴륨과 탄소의 상호 작용에 의해 메탄화물이 얻어집니다.

II A족의 나머지 금속은 탄소와 함께 아세틸렌화물을 형성합니다.

실리콘의 경우 IIA 족 금속은 Me 2 Si 유형의 화합물, 질소-질화물 (Me 3 N 2), 인-인화물 (Me 3 P 2)과 함께 규화물을 형성합니다.

수소와 함께

모든 알칼리 토금속은 가열되면 수소와 반응합니다. 마그네슘이 수소와 반응하기 위해서는 알칼리 토금속의 경우처럼 가열만으로는 충분하지 않으며, 고온 외에 수소 압력을 높여야 합니다. 베릴륨은 어떤 조건에서도 수소와 반응하지 않습니다.

복합 물질과의 상호 작용

물과 함께

모든 알칼리 토금속은 물과 활발하게 반응하여 알칼리(용해성 금속 수산화물)와 수소를 형성합니다. 마그네슘은 가열되면 보호 산화막 MgO가 물에 용해되기 때문에 끓일 때만 물과 반응합니다. 베릴륨의 경우 보호 산화막은 매우 저항력이 있습니다. 물은 끓을 때나 심지어 뜨거운 온도에서도 반응하지 않습니다.

비산화성 산으로

그룹 II의 주요 하위 그룹의 모든 금속은 수소 왼쪽의 활성 계열에 있기 때문에 비산화성 산과 반응합니다. 이 경우 해당 산과 수소의 염이 형성됩니다. 반응의 예:

Be + H 2 SO 4 (희석) = BeSO 4 + H 2

Mg + 2HBr = MgBr 2 + H 2

Ca + 2CH 3 COOH = (CH 3 COO) 2 Ca + H 2

산화성 산으로

- 희석된 질산

IIA족의 모든 금속은 묽은 질산과 반응합니다. 이 경우 환원 생성물은 (비산화성 산의 경우처럼) 수소 대신에 질소산화물, 주로 질소산화물(I)(N2O)이고, 고도로 묽은 질산의 경우에는 암모늄 질산염(NH4NO3):

4Ca + 10HNO3 ( 라브 .) = 4Ca(NO 3) 2 + N 2 O + 5H 2 O

4Mg + 10HNO3 (매우 흐릿함)= 4Mg(NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O

- 농축 질산

보통(또는 낮은) 온도에서 농축된 질산은 베릴륨을 부동태화합니다. 그것에 반응하지 않습니다. 끓으면 반응이 가능하며 주로 다음 방정식에 따라 진행됩니다.

마그네슘과 알칼리 토금속은 농축 질산과 반응하여 다양한 질소 환원 생성물을 형성합니다.

- 진한 황산

베릴륨은 진한 황산으로 부동태화됩니다. 정상적인 조건에서는 반응하지 않지만 끓을 때 반응이 일어나 황산 베릴륨, 이산화황 및 물이 형성됩니다.

Be + 2H 2 SO 4 → BeSO 4 + SO 2 + 2H 2 O

바륨은 또한 불용성 황산바륨의 형성으로 인해 진한 황산에 의해 부동태화되지만 가열하면 반응합니다. 황산바륨은 황산수소바륨으로 전환되어 진한 황산에서 가열하면 용해됩니다.

주요 IIA 족의 나머지 금속은 추위를 포함한 모든 조건에서 진한 황산과 반응합니다. 금속 활성, 반응 온도 및 산 농도에 따라 황이 SO 2, H 2 S 및 S로 환원될 수 있습니다.

Mg + H2SO4 ( 농도 .) = MgSO4 + SO2 + H2O

3Mg + 4H2SO4 ( 농도 .) = 3MgSO4 + S↓ + 4H2O

4Ca + 5H2SO4 ( 농도 .) = 4CaSO4 +H2S + 4H2O

알칼리로

마그네슘 및 알칼리 토금속은 알칼리와 상호 작용하지 않으며 베릴륨은 융합 중에 알칼리 용액 및 무수 알칼리와 쉽게 반응합니다. 또한 수용액에서 반응이 진행되면 물도 반응에 참여하며 생성물은 알칼리 또는 알칼리 토금속과 수소 가스의 테트라하이드록소베릴레이트입니다.

Be + 2KOH + 2H 2 O = H 2 + K 2 - 칼륨 테트라하이드록소베릴레이트

융합 중에 고체 알칼리와 반응을 수행하면 알칼리 또는 알칼리 토금속과 수소의 베릴산염이 형성됩니다.

Be + 2KOH = H 2 + K 2 BeO 2 - 베릴산칼륨

산화물로

마그네슘뿐만 아니라 알칼리 토금속은 가열될 때 산화물에서 덜 활성인 금속과 일부 비금속을 감소시킬 수 있습니다. 예를 들면 다음과 같습니다.

마그네슘을 사용하여 산화물로부터 금속을 환원시키는 방법을 마그네슘이라고 합니다.

기사의 내용

바륨– 주기율표의 두 번째 그룹의 화학 원소, 원자 번호 56, 상대 원자 질량 137.33. 세슘과 란타늄 사이의 여섯 번째 기간에 위치합니다. 천연 바륨은 질량수가 130(0.101%), 132(0.097%), 134(2.42%), 135(6.59%), 136(7.81%), 137(11.32%) 및 138( 71.66%). 대부분의 화합물에서 바륨은 +2의 최대 산화 상태를 나타내지만 산화 상태가 0일 수도 있습니다. 자연에서 바륨은 2가 상태로만 존재합니다.

발견의 역사.

1602년에 카시아롤로(볼로냐의 제화공이자 연금술사)는 주변 산에서 너무 무거워서 카시아롤로는 그것이 금이라고 의심할 만큼 돌을 주웠습니다. 연금술사는 돌에서 금을 분리하려고 석탄으로 소성했습니다. 금을 분리하는 것은 불가능했지만 실험은 분명히 고무적인 결과를 가져왔습니다. 냉각된 하소 생성물은 어둠 속에서 붉은 빛을 냈습니다. 그러한 특이한 발견에 대한 소식은 연금술 공동체와 태양석(Lapis Solaris), 볼로냐석(Lapis Boloniensis), 볼로냐 인(Phosphorum Boloniensis)과 같은 여러 이름을 받은 특이한 광물에 큰 반향을 불러일으켰습니다. 다양한 실험. 그러나 시간이 흐르고 금은 눈에 띌 생각도 하지 못하면서 새로운 광물에 대한 관심은 점차 사라지고 오랫동안 석고나 석회의 변형된 형태로 여겨졌다. 불과 150년 후인 1774년, 스웨덴의 유명한 화학자 칼 셸레(Karl Scheele)와 요한 한(Johan Hahn)은 "볼로냐 돌"을 주의 깊게 연구한 결과 그 안에 일종의 "무거운 흙"이 포함되어 있다는 사실을 발견했습니다. 나중에 1779년에 Guiton de Morveau는 그리스어 "barue"(무거움)에서 이 "땅"을 barote(barote)로 명명하고 나중에 이름을 baryte(baryte)로 변경했습니다. 이 이름으로 바륨토는 18세기 후반과 19세기 초반의 화학 교과서에 등장했습니다. 예를 들어, A.L. Lavoisier (1789)의 교과서에서 중정석은 소금을 형성하는 흙의 단순 몸체 목록에 포함되어 있으며 중정석의 또 다른 이름은 "무거운 흙"(terre pesante, Latin terraponderosa)입니다. 광물에 포함된 아직 알려지지 않은 금속은 바륨(라틴어-바륨)으로 불리기 시작했습니다. 19세기 러시아 문학에서. 중정석(barite)과 바륨(barium)이라는 이름도 사용되었습니다. 다음으로 알려진 바륨 광물은 천연 탄산바륨으로, 1782년 위더링(Withering)에 의해 발견되었고 나중에 그의 이름을 따서 위더라이트(witherite)로 명명되었습니다. 바륨 금속은 1808년 영국인 험프리 데이비(Humphry Davy)에 의해 수은 음극으로 습식 수산화바륨을 전기분해한 후 바륨 아말감에서 수은을 증발시켜 처음으로 제조되었습니다. Davy보다 다소 이른 1808년에 스웨덴 화학자 Jens Berzelius가 바륨 아말감을 얻었습니다. 이름에도 불구하고 바륨은 밀도가 3.78g/cm 3인 상대적으로 가벼운 금속으로 밝혀졌기 때문에 1816년 영국의 화학자 클라크는 바륨토(산화바륨)가 실제로 존재한다면 "바륨"이라는 이름을 거부할 것을 제안했습니다. 다른 흙(산화물)보다 무겁다면, 반대로 금속은 다른 금속보다 가볍습니다. Clark은 지하 왕국 명왕성의 통치자였던 고대 로마 신을 기리기 위해 이 원소의 이름을 플루토늄으로 명명하고 싶었지만, 이 제안은 다른 과학자들의 지지를 얻지 못했고 경금속은 계속해서 "무거운"이라고 불렸습니다.

자연의 바륨.

지각에는 0.065%의 바륨이 함유되어 있으며 황산염, 탄산염, 규산염 및 알루미노규산염의 형태로 존재합니다. 주요 바륨 광물은 앞서 언급한 중정석(황산바륨)(중정석 또는 페르시아 원편이라고도 함)과 고사석(탄산바륨)입니다. 세계의 중정석 광물 자원은 1999년에 20억 톤으로 추산되었으며, 그 중 상당 부분이 중국(약 10억 톤)과 카자흐스탄(5억 톤)에 집중되어 있습니다. 미국, 인도, 터키, 모로코, 멕시코에는 대규모 중정석 매장량이 있습니다. 러시아의 중정석 자원은 1천만 톤으로 추산되며, 생산은 Khakassia, Kemerovo 및 Chelyabinsk 지역에 위치한 3개의 주요 매장지에서 이루어집니다. 세계의 연간 중정석 총 생산량은 약 700만 톤이며, 러시아는 연간 5,000톤을 생산하고 25,000톤의 중정석을 수입합니다.

영수증.

바륨 및 그 화합물 생산을 위한 주요 원료는 중정석이며, 덜 흔하게는 고철석입니다. 석탄, 코크스 또는 천연가스로 이러한 광물을 환원함으로써 황화바륨과 산화바륨이 각각 얻어집니다.

BaSO4 + 4C = BaS + 4CO

BaSO4 + 2CH4 = BaS + 2C + 4H2O

BaCO3 + C = BaO + 2CO

바륨 금속은 산화알루미늄으로 환원하여 얻습니다.

3BaO + 2Al = 3Ba + Al2O3

이 과정은 러시아의 물리화학자 N.N. 베케토프(N.N. Beketov)에 의해 처음 수행되었습니다. 그는 자신의 실험을 다음과 같이 설명했습니다. “나는 무수 산화바륨에 플럭스와 같은 일정량의 염화바륨을 첨가한 다음 이 혼합물을 점토(알루미늄) 조각과 함께 탄소 도가니에 넣고 몇 시간 동안 가열했습니다. 시간. 도가니를 식힌 후 나는 그 안에서 점토와는 완전히 다른 유형과 물리적 특성을 가진 금속 합금을 발견했습니다. 이 합금은 거친 결정질 구조를 갖고 있으며 매우 부서지기 쉬우며, 새로 파손된 부분에는 희미한 황색 광택이 있습니다. 분석에 따르면 100시간 후에는 33.3 바륨과 66.7 점토로 구성되어 있거나 바륨 한 부분에 점토 두 부분이 포함되어 있는 것으로 나타났습니다..." 현재 알루미늄을 이용한 환원 공정은 진공 상태에서 1100~1250°C 온도에서 진행되며, 생성된 바륨은 증발하고 반응기의 더 차가운 부분에서 응축됩니다.

또한, 바륨과 염화칼슘의 용융 혼합물을 전기분해하여 바륨을 얻을 수도 있습니다.

단체.

바륨은 은백색의 전성 금속으로 날카로운 충격을 받으면 부서집니다. 녹는점 727°C, 끓는점 1637°C, 밀도 3.780g/cm 3 . 상압에서는 두 가지 동소체 변형이 존재합니다: 입방체 중심 격자를 갖는 a -Ba는 최대 375°C까지 안정적이고, b -Ba는 375°C 이상에서 안정적입니다. 압력이 높아지면 육각형 변형이 형성됩니다. 금속 바륨은 화학적 활성이 높으며 공기 중에서 집중적으로 산화하여 BaO, BaO 2 및 Ba 3 N 2를 포함하는 막을 형성하고 약간의 열이나 충격으로 발화합니다.

2Ba + O 2 = 2BaO; Ba + O 2 = BaO 2; 3Ba + N2 = Ba3N2,

따라서 바륨은 등유 또는 파라핀 층 아래에 ​​저장됩니다. 바륨은 물 및 산성 용액과 격렬하게 반응하여 수산화바륨 또는 해당 염을 형성합니다.

Ba + 2H 2 O = Ba(OH) 2 + H 2

Ba + 2HCl = BaCl2 + H2

할로겐과 함께 바륨은 할로겐화물을 형성하고, 수소와 질소와 함께 가열되면 각각 수소화물과 질화물을 형성합니다.

Ba + Cl 2 = BaCl 2; Ba + H2 = BaH2

금속 바륨은 액체 암모니아에 용해되어 암청색 용액을 형성하며, 이 용액에서 암모니아 Ba(NH 3) 6 을 분리할 수 있습니다. 이 결정은 암모니아 방출과 함께 쉽게 분해되는 황금빛 광택이 있는 결정입니다. 이 화합물에서 바륨은 산화 상태가 0입니다.

산업 및 과학 분야에 적용됩니다.

바륨 금속의 사용은 화학적 반응성이 높기 때문에 매우 제한적이며, 바륨 화합물은 훨씬 더 광범위하게 사용됩니다. 바륨과 알루미늄의 합금(56% Ba를 함유한 Alba 합금)은 게터(진공 기술의 잔류 가스 흡수제)의 기본입니다. 게터 자체를 얻으려면 장치의 진공 플라스크에서 가열하여 합금에서 바륨을 증발시키고 그 결과 플라스크의 차가운 부분에 "바륨 거울"이 형성됩니다. 소량의 바륨은 야금에서 용융된 구리를 정화하고 황, 산소 및 질소의 불순물로부터 납을 정제하는 데 사용됩니다. 바륨은 인쇄 및 감마 합금에 첨가되며 바륨과 니켈의 합금은 기화기 엔진의 라디오 튜브 및 점화 플러그 전극 부품을 만드는 데 사용됩니다. 또한 바륨의 비표준 사용도 있습니다. 그 중 하나는 인공 혜성의 생성입니다. 우주선에서 방출된 바륨 증기는 태양 광선에 의해 쉽게 이온화되어 밝은 플라즈마 구름으로 변합니다. 최초의 인공 혜성은 1959년 소련의 자동 행성 간 관측소인 Luna-1의 비행 중에 만들어졌습니다. 1970년대 초, 지구의 전자기장에 대한 연구를 수행하던 독일과 미국의 물리학자들은 콜롬비아 상공에 15kg의 작은 바륨 분말을 방출했습니다. 생성된 플라즈마 구름은 자기장 선을 따라 늘어나 위치를 명확히 할 수 있습니다. 1979년에 바륨 입자 제트가 오로라를 연구하는 데 사용되었습니다.

바륨 화합물.

2가 바륨 화합물은 실제적으로 가장 큰 관심을 끌고 있습니다.

산화바륨(바오): 바륨 생산의 중간 생성물 - 내화성(녹는점 약 2020°C) 백색 분말로 물과 반응하여 수산화바륨을 형성하고 공기 중 이산화탄소를 흡수하여 탄산염으로 변합니다.

BaO + H 2 O = Ba(OH) 2; BaO + CO 2 = BaCO 3

500~600°C의 온도에서 공기 중에서 소성되면 산화바륨은 산소와 반응하여 과산화물을 형성하고, 700°C로 더 가열하면 다시 산화물로 변하여 산소를 제거합니다.

2BaO + O 2 = 2BaO 2 ; 2BaO2 = 2BaO + O2

이것이 액체 공기를 증류해 산소를 방출하는 방법이 개발되기 전까지 19세기 말까지 산소를 얻은 방법이다.

실험실에서는 질산바륨을 하소하여 산화바륨을 제조할 수 있습니다.

2Ba(NO3)2 = 2BaO + 4NO2 + O2

이제 산화바륨은 수분 제거제로 사용되어 과산화바륨을 얻고 철산바륨으로 세라믹 자석을 만듭니다(이를 위해 바륨과 산화철 분말의 혼합물을 강한 자기장에서 프레스로 소결합니다). 산화바륨의 주요 용도는 열이온 음극 제조입니다. 1903년 독일의 젊은 과학자 Wehnelt는 영국 물리학자 Richardson이 얼마 전에 발견한 고체의 전자 방출 법칙을 테스트했습니다. 백금선을 사용한 첫 번째 실험에서는 법칙이 완전히 확인되었지만 제어 실험은 실패했습니다. 전자의 흐름이 예상보다 급격히 초과되었습니다. 금속의 성질은 변하지 않기 때문에 Wehnelt는 백금 표면에 일종의 불순물이 있다고 가정했습니다. 가능한 표면 오염 물질을 테스트한 후 그는 실험에 사용된 진공 펌프의 윤활제 일부인 산화바륨에 의해 추가 전자가 방출된다는 것을 확신하게 되었습니다. 그러나 과학계는 관찰을 재현할 수 없었기 때문에 이 발견을 즉시 인식하지 못했습니다. 거의 25년 후에 영국인 콜러(Kohler)는 높은 열이온 방출을 나타내기 위해서는 산화바륨이 매우 낮은 산소압에서 가열되어야 함을 보여주었습니다. 이 현상은 1935년에야 설명될 수 있었습니다. 독일 과학자 폴(Pohl)은 산화물에 있는 작은 불순물의 바륨에 의해 전자가 방출된다고 제안했습니다. 낮은 압력에서 산소의 일부는 산화물에서 증발하고 나머지 바륨은 쉽게 이온화되어 형성됩니다. 가열되면 결정을 떠나는 자유 전자:

2BaO = 2Ba + O 2 ; Ba = 바 2+ + 2е

이 가설의 정확성은 소련 화학자 A. Bundel과 P. Kovtun에 의해 1950년대 후반에 마침내 확립되었습니다. 그들은 산화물의 바륨 불순물 농도를 측정하고 이를 열이온 전자 방출 흐름과 비교했습니다. 이제 산화바륨은 대부분의 열이온 음극의 활성 부분입니다. 예를 들어, TV 화면이나 컴퓨터 모니터에 이미지를 형성하는 전자빔은 산화바륨에 의해 방출됩니다.

수산화바륨, 팔수화물(바(OH)2· 8H2O). 백색 분말로 뜨거운 물(80°C에서 50% 이상)에 잘 녹고 찬물(20°C에서 3.7%)에 더 잘 녹습니다. 팔수화물의 녹는점은 78°C이며, 130°C로 가열하면 무수 Ba(OH) 2 로 변합니다. 수산화바륨은 산화물을 뜨거운 물에 용해하거나 과열된 증기 흐름에서 황화바륨을 가열하여 생성됩니다. 수산화 바륨은 이산화탄소와 쉽게 반응하므로 "중정석수"라고 불리는 수용액은 분석 화학에서 CO 2 시약으로 사용됩니다. 또한 "중정석수"는 황산이온과 탄산이온의 시약 역할을 합니다. 수산화바륨은 동식물유 및 산업용 용액에서 황산이온을 제거하여 윤활제 성분인 루비듐 및 수산화세슘을 얻는 데 사용됩니다.

탄산바륨(BaCO3). 자연적으로 미네랄은 시들어집니다. 백색 분말로서 물에 불용성이며 강산(황산 제외)에 용해된다. 1000° C로 가열하면 분해되어 CO 2를 방출합니다.

BaCO 3 = BaO + CO 2

탄산바륨은 굴절률을 높이기 위해 유리에 첨가되고 에나멜과 유약에도 첨가됩니다.

황산바륨(BaSO4). 자연적으로 - 바륨의 주요 광물인 중정석(무거운 또는 페르시아 스파)은 백색 분말(녹는점 약 1680°C)이며 물에 거의 녹지 않으며(18°C에서 2.2mg/l) 농축된 황산에 천천히 용해됩니다. 산.

페인트 생산은 오랫동안 황산바륨과 연관되어 왔습니다. 사실, 처음에는 그 사용이 범죄적 성격을 띠었습니다. 분쇄된 중정석이 납백색과 혼합되어 최종 제품의 비용이 크게 절감되는 동시에 페인트의 품질이 저하되었습니다. 그러나 이러한 개질된 백색은 일반 백색과 동일한 가격으로 판매되어 염색공장 소유주들에게 상당한 이익을 안겨주었다. 1859년에 제조 및 국내 무역부는 납 백색에 무거운 스파링을 추가한 야로슬라블 공장 소유주들의 사기적인 계략에 대한 정보를 받았습니다. 이는 "제품의 진정한 품질에 대해 소비자를 속이고 있으며, 제조업체는 납백색 생산에 스파를 사용하지 않는다고 말했습니다.” 그러나 이러한 불만은 아무 소용이 없었습니다. 1882년에 야로슬라블에 스파 공장이 설립되었고, 1885년에 5만 파운드의 분쇄된 무거운 스파를 생산했다고만 말하면 충분합니다. 1890년대 초 D.I. Mendeleev는 다음과 같이 썼습니다. "...많은 공장에서 백색 혼합물에 중정석을 혼합하는데, 이는 가격을 낮추기 위해 해외에서 가져온 백색에 이 혼합물이 포함되어 있기 때문입니다."

황산바륨은 은폐력이 높고 시장에서 널리 수요가 있는 무독성 백색 페인트인 리토폰의 일부입니다. 리토폰을 만들기 위해서는 황화바륨 수용액과 황산아연 수용액을 혼합하는 과정에서 교환반응이 일어나 미세한 결정의 황산바륨과 황화아연의 혼합물인 리토폰이 침전되고 순수한 물이 용액에 남게 된다.

BaS + ZnSO 4 = BaSO 4 Ї + ZnSЇ

고가의 종이를 생산할 때 황산바륨은 충진제와 증량제 역할을 하여 종이를 더 하얗고 치밀하게 만들어주며, 고무와 세라믹의 충진제로도 사용됩니다.

전 세계에서 채굴되는 중정석의 95% 이상이 깊은 우물을 뚫기 위한 작업 솔루션을 준비하는 데 사용됩니다.

황산바륨은 엑스레이와 감마선을 강하게 흡수합니다. 이 특성은 위장 질환 진단을 위한 의학에서 널리 사용됩니다. 이를 위해 환자는 물에 황산 바륨 현탁액 또는 세 몰리나 죽과의 혼합물 ( "바륨 죽")을 삼키고 엑스레이에 노출됩니다. "바륨 죽"이 통과하는 소화관 부분은 그림에서 어두운 점으로 나타납니다. 이렇게 하면 의사는 위와 장의 모양을 파악하고 질병의 위치를 ​​파악할 수 있습니다. 황산 바륨은 또한 방사선 침투로부터 보호하기 위해 원자력 발전소 및 원자력 발전소 건설에 사용되는 중정석 콘크리트를 만드는데 사용됩니다.

황화바륨(바스). 바륨 및 그 화합물 생산의 중간 제품. 시판 제품은 회색의 부서지기 쉬운 분말로 물에 잘 녹지 않습니다. 황화바륨은 리소폰 생산, 가죽 산업에서 가죽의 털 제거, 순수한 황화수소 생산에 사용됩니다. BaS는 많은 형광체(빛 에너지를 흡수한 후 빛나는 물질)의 구성 요소입니다. 이것은 Casciarolo가 중정석을 석탄으로 소성하여 얻은 것입니다. 황화바륨 자체는 빛을 발하지 않습니다. 이를 위해서는 비스무스, 납 및 기타 금속 염과 같은 활성화 물질을 첨가해야 합니다.

티탄산바륨(BaTiO3). 산업적으로 가장 중요한 바륨 화합물 중 하나는 물에 불용성인 흰색의 내화성(융점 1616°C) 결정질 물질입니다. 티탄산바륨은 약 1300°C의 온도에서 이산화티타늄과 탄산바륨을 융합하여 얻습니다.

BaCO 3 + TiO 2 = BaTiO 3 + CO 2

티탄산바륨은 최고의 강유전체 중 하나이며 매우 귀중한 전기 재료입니다. 1944년에 소련의 물리학자 B.M. Vul은 티탄산바륨의 특별한 강유전체 능력(매우 높은 유전율)을 발견했는데, 이는 거의 절대 영도에서 +125°C까지 넓은 온도 범위에서 이를 유지했습니다. 티탄산바륨의 내습성은 예를 들어 전기 축전기 제조에 사용되는 가장 중요한 강유전체 중 하나가 되는 데 기여했습니다. 모든 강유전체와 마찬가지로 티탄산바륨도 압전 특성을 갖고 있습니다. 즉, 압력이 가해지면 전기적 특성이 변합니다. 교류 전기장에 노출되면 결정에서 진동이 발생하므로 압전 소자, 무선 회로 및 자동 시스템에 사용됩니다. 티탄산바륨은 중력파를 탐지하려는 시도에 사용되었습니다.

기타 바륨 화합물.

질산바륨과 염소산염(Ba(ClO 3) 2)은 불꽃놀이의 필수적인 부분이며, 이러한 화합물을 첨가하면 불꽃이 밝은 녹색을 띄게 됩니다. 과산화바륨은 알루미늄열요법용 점화 혼합물의 구성 요소입니다. 바륨(Ba) 테트라시아노플라티네이트(II)는 X선과 감마선에 노출되면 빛을 냅니다. 1895년 독일 물리학자 빌헬름 뢴트겐은 이 물질의 빛을 관찰하면서 나중에 X선이라고 불리는 새로운 방사선의 존재를 제안했습니다. 현재 바륨 테트라시아노플라티네이트(II)는 발광 기기 스크린을 덮는 데 사용됩니다. 티오황산바륨(BaS 2 O 3)은 무색 바니시에 진주빛 색조를 부여하며, 접착제와 혼합하면 자개를 완벽하게 모방할 수 있습니다.

바륨 화합물의 독성학.

모든 수용성 바륨염은 독성이 있습니다. 형광투시법에 사용되는 황산바륨은 사실상 무독성입니다. 염화바륨의 치사량은 0.8~0.9g, 탄산바륨은 2~4g이며, 유독한 바륨화합물을 섭취하면 입안의 작열감, 위통, 타액분비, 메스꺼움, 구토, 현기증, 근육쇠약, 호흡곤란이 생기고, 심장박동이 느려지고 혈압이 떨어진다. 바륨 중독의 주요 치료법은 위 세척과 완하제 사용입니다.

인체에 유입되는 바륨의 주요 공급원은 음식(특히 해산물)과 식수입니다. 세계보건기구(WHO)의 권고에 따르면 식수의 바륨 함량은 0.7mg/l를 초과해서는 안 되며, 러시아에서는 훨씬 더 엄격한 기준(0.1mg/l)이 적용됩니다.

유리 크루티야코프

BARIUM, Ba (라틴어 Baryum, 그리스 barys - 무거운 * a. 바륨; n. 바륨; f. 바륨; i. bario), - 멘델레예프 주기율표의 11족 주요 하위 그룹의 화학 원소, 원자 번호 56, 원자 질량 137.33. 천연 바륨은 7가지 안정 동위원소의 혼합물로 구성됩니다. 138 Va(71.66%)가 우세합니다. 바륨은 1774년 스웨덴 화학자 K. Scheele에 의해 BaO 형태로 발견되었습니다. 금속 바륨은 1808년 영국의 화학자 H. Davy에 의해 처음으로 얻어졌습니다.

바륨 획득

바륨 금속은 산화 바륨 분말을 진공 상태에서 1100~1200°C로 열 환원하여 얻습니다. 바륨은 납(인쇄 및 감마 합금), 알루미늄 및 (진공 설비의 가스 흡수재)와 함께 합금에 사용됩니다. 인공 방사성 동위원소가 널리 사용됩니다.

바륨의 응용

바륨과 그 화합물은 방사성 및 X선 방사선으로부터 보호하기 위해 재료에 첨가됩니다. 바륨 화합물은 널리 사용됩니다: 산화물, 과산화물 및 수산화물(과산화수소 생성용), 질화물(불꽃 제조용), 황산염(방사선학, 연구의 조영제), 크롬산염 및 망간산염(페인트 제조용), 티탄산염(1종) 가장 중요한 강유전체 중), 황화물(가죽 산업에서) 등

바륨 (바륨, 바) - 알칼리 토금속의 하위 그룹 D. I. Mendeleev 원소 주기율표의 II 족 화학 원소; 원자 번호 56; 원자량(질량) 137.34. 천연 바륨은 질량수가 130, 132, 134, 135, 136, 137 및 138인 7개의 안정 동위원소의 혼합물로 구성됩니다. 가장 일반적인 동위원소는 138Ba입니다. 바륨과 그 화합물은 의료 행위에 널리 사용됩니다. γ-방사선으로부터 보호하기 위해 사용되는 재료에는 바륨이 첨가됩니다. 황산바륨은 형광투시용 방사선 불투과제로 사용됩니다. 수용성 바륨염과 바륨을 함유한 분진의 독성에 따라 바륨과 그 화합물의 직업적 위험성이 결정됩니다. 바륨은 1774년 S. W. Scheele에 의해 발견되었습니다. 지각의 함량은 5x10-2wt.%입니다. 자연에서는 화합물의 형태로만 발생합니다. 가장 중요한 광물은 중정석, 즉 중정석(BaSO 4)과 시들어석(BaCO 3)입니다.

바륨은 부드러운 은백색 금속입니다. 밀도 3.5, 녹는점 710-717°, 끓는점 1634-1640°. 화학적으로 매우 활동적입니다. 모든 안정한 화합물에서 이는 2가입니다. 공기 중에서는 빠르게 산화되어 산화바륨(BaO), 과산화바륨(BaO 2) 및 질화바륨(Ba 3 N 2)을 함유한 막으로 덮입니다. 공기 중에서 가열되거나 충격을 받으면 가연성이 높습니다. 바륨은 등유에 저장됩니다. 산소와 함께 바륨은 산화 바륨을 형성하며 공기 중에서 t° 500°로 가열되면 과산화 바륨으로 변하고 후자는 과산화수소를 생성하는 데 사용됩니다: BaO 2 + H 2 SO 4 ⇆ BaSO 4 + H 2 O 2. 바륨은 물과 반응하여 수소를 대체합니다: Ba + 2H 2 O = Ba(OH) 2 + H 2. 할로겐 및 황과 쉽게 반응하여 염을 형성합니다. Cl - , Br - , I - , NO 3 이온으로 형성된 바륨염은 물에 쉽게 용해되고, F - , SO 4 -2 , CO 3 -2 이온으로 형성된 바륨염은 실질적으로 불용성입니다. 휘발성 바륨 화합물은 가스 버너의 무색 불꽃을 황록색으로 채색합니다. 이 특성은 바륨의 정성 측정에 사용됩니다. 바륨은 중력에 의해 정량적으로 측정되며 황산바륨(BaSO4) 형태의 황산으로 침전됩니다.

바륨은 살아있는 유기체의 조직에서 소량으로 발견되며 눈의 홍채에서 가장 높은 농도로 발견됩니다.

직업적 위험

바륨 및 그 화합물은 산업(유리, 종이, 고무, 세라믹 생산, 야금, 플라스틱 생산, 디젤 연료 생산, 전기 진공 산업 등) 및 농업에서 널리 사용됩니다.

바륨은 호흡계와 위장관(먼지 흡입 및 섭취)을 통해 몸에 들어갑니다. 위장관을 통해 배설되며, 그보다 적은 양은 신장과 타액선을 통해 배설됩니다. 바륨 먼지에 노출되고 산업 위생 규칙을 준수하지 않는 조건에서 장기간 작업하면 폐와 기관지의 급성 염증으로 인해 종종 복잡해지는 진폐증 (참조)이 가능합니다.

탄산바륨 분진이 형성되는 생산 현장에 근무하는 사람의 경우, 폐 패턴의 광범위한 증가와 폐 뿌리의 압박을 동반한 진폐증 발병 사례를 제외하고, 탄산바륨의 일반적인 독성 효과(손상)를 나타내는 변화가 관찰될 수 있습니다. 조혈 과정, 심혈관계 기능, 대사 과정 등).

가용성 바륨염은 유독합니다. 수막뇌염을 일으키고 평활근과 심장근에 작용합니다.

급성 중독의 경우 타액 분비, 입과 식도의 작열감, 복통, 복통, 메스꺼움, 구토, 설사, 고혈압, 경련, 마비 가능성, 안면 및 사지(사지)의 심한 청색증, 식은 땀이 많이 나고 전반적인 근육 약화가 발생합니다. 인두와 혀 근육의 마비로 인해 보행 장애, 언어 장애, 호흡 곤란, 현기증, 시각 장애가 나타납니다. 심각한 중독의 경우 첫 24시간 이내에 갑자기 사망합니다.

만성 중독은 심한 약화, 호흡 곤란으로 표현됩니다. 구강 점막의 염증, 콧물, 결막염, 설사, 위장 출혈, 혈압 상승, 심박수 증가, 불규칙한 맥박, 배뇨 장애, 머리 및 눈썹 탈모 (바륨 염을 취급하는 작업자의 경우)가 관찰됩니다.

바륨염에 의한 급성 중독에서는 대부분의 방출에도 불구하고 소량이 장기(간, 뇌, 내분비샘)에 축적됩니다. 대부분의 바륨은 뼈에서 발견됩니다(흡수량의 최대 65%). 동시에 부분적으로 불용성 황산바륨으로 전환됩니다.

중독에 대한 응급 처치

황산나트륨(Glauber's salt) 용액을 사용하여 즉시 풍부한 위 세척 - 물 1리터당 1테이블스푼; 완하제를 복용한 후 10% 황산나트륨 용액을 5분마다 1테이블스푼씩 마십니다. 동시에 (중화 목적으로) 단백질 워터나 우유를 주어 천천히 마시도록 하십시오.

구토제는 염산의 영향으로 위에서 형성된 불용성 황산바륨을 위에서 제거하는 것으로 나타납니다. 적응증에 따른 심장 약물 (카페인, 장뇌, 로벨린), 발의 따뜻함.

바륨 화합물에 의한 직업적 중독 예방은 공정 자동화 및 기계화, 장비 밀봉, 배기 환기 설치로 귀결됩니다. 특히 중요한 것은 염분이 호흡기 및 위장관으로 유입되는 것을 방지하기 위한 개인 위생 조치를 준수하고, 전문의가 참여하는 정기 검진을 통해 근로자의 건강 상태에 대한 세심한 의료 모니터링을 수행하는 것입니다.

BaSO 4 - 4 mg/m 3, BaCO 3 - 1 mg/m 3에 대한 산업 현장 공기 중 최대 허용 농도.

법의학에서의 바륨

예를 들어, 용해성 바륨 염이 음식, 물 또는 투시법에 사용되는 황산바륨에 들어가면 중독을 일으킬 수 있습니다. 바륨 염 중독에 대한 범죄 및 산업 사례가 알려져 있습니다. 검사를 위해서는 초조함, 타액 분비, 식도나 위의 작열감 및 통증, 잦은 구토, 설사, 배뇨 장애 등의 임상 데이터가 중요합니다. 바륨이 체내에 유입된 후 4~10시간 후에 갑자기 사망합니다. 부검 시: 내부 장기의 울혈성 과다, 뇌 출혈, 위장관, 간 지방 변성. 중독 시 바륨은 뼈와 골수(65%), 골격근, 간, 신장, 위장관에 침착됩니다.

바륨 화합물 중독에 대한 법의학적 화학적 증거는 미세화학 반응에 의한 검출과 중량법 또는 착화합물 적정에 의한 황산바륨 퇴적물의 정량적 결정에 기초합니다.

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바륨은 원자 번호 56의 D.I. Mendeleev 화학 원소 주기율표의 여섯 번째 기간인 두 번째 그룹의 주요 하위 그룹의 요소입니다. 기호 Ba(위도 바륨)로 지정됩니다. 단순 물질 바륨(CAS 번호: 7440-39-3)은 은백색의 부드럽고 가단성이 있는 알칼리 토금속입니다. 화학적 활성이 높습니다.

자연 속에 존재하기

희귀 바륨 광물: 켈시안 또는 바륨 장석(바륨 알루미노규산염), 히알로판(바륨과 칼륨 알루미노규산염 혼합), 니트로중석(질산바륨) 등

바륨 얻기

금속은 다양한 방법으로 얻을 수 있으며, 특히 염화바륨과 염화칼슘의 용융 혼합물을 전기분해하여 얻을 수 있습니다. 알루미노열법을 사용하여 산화물로부터 바륨을 환원시켜 바륨을 얻는 것이 가능합니다. 이를 위해 석탄을 사용하여 위더라이트를 연소시켜 산화바륨을 얻습니다.

BaCO 3 + C > BaO + 2CO.

그런 다음 BaO와 알루미늄 분말의 혼합물을 진공에서 1250°C로 가열합니다. 감소된 바륨 증기는 반응이 일어나는 파이프의 차가운 부분에 응축됩니다.

3BaO + 2Al > Al 2 O 3 + 3Ba.

알루미늄열요법을 위한 점화 혼합물의 구성이 종종 과산화바륨 BaO 2를 포함한다는 것은 흥미롭습니다.

단순히 시들어석을 소성하여 산화바륨을 얻는 것은 어렵습니다. 시들어석은 1800°C 이상의 온도에서만 분해됩니다. 질산바륨 Ba(NO 3) 2를 하소하여 BaO를 얻는 것이 더 쉽습니다.

2Ba(NO 3) 2 > 2BaO + 4NO 2 + O 2.

알루미늄을 이용한 전기분해와 환원 모두 부드러운(납보다 단단하지만 아연보다 부드러운) 반짝이는 흰색 금속을 생성합니다. 710°C에서 녹고 1638°C에서 끓으며 밀도는 3.76g/cm 3 입니다. 이 모든 것은 알칼리 토금속 하위 그룹에서 바륨의 위치와 완전히 일치합니다.