Барий

Барий (лат. Baryum), Ba, химический элемент II группы периодической системы Менделеева, атомный номер 56, атомная масса 137,34; серебристо-белый металл. Состоит из смеси 7 стабильных изотопов, среди которых преобладает 138Ba (71,66%). При ядерном делении урана и плутония образуется радиоактивный изотоп 140Ba, используемый как радиоактивный индикатор. Барий был открыт шведским химиком К. Шееле (1774) в виде окиси BaO, названной «тяжёлой землёй», или баритом (от греч. barys — тяжёлый). Металлический. барий (в виде амальгамы) получил английский химик Х. Дэви (1808) электролизом влажной гидроокиси Ba (OH)2 с ртутным катодом. Содержание бария в земной коре 0,05% по массе, в свободном состоянии в природе не встречается. Из минералов бария промышленное значение имеют барит (тяжёлый шпат) BaSO4 и реже встречающийся витерит ВаСОз.

  Физические и химические свойства бария. Кристаллическая решётка бария кубическая объёмноцентрированная с периодом а = 5,019А; плотность 3,76 г/см3, tпл 710°С, tkип 1637—1640°С. Барий — мягкий металл (твёрже свинца, но мягче цинка), его твёрдость по минералогической шкале 2. Барий относится к щёлочноземельным металлам и по химическим свойствам сходен с кальцием и стронцием, превосходя их по активности. Барий реагирует с большинством др. элементов, образуя соединения, в которых он, как правило, 2-валентен (на внешней электронной оболочке атома бария 2 электрона, её конфигурация 6s2). На воздухе барий быстро окисляется, образуя на поверхности плёнку из окиси (а также перекиси и нитрида ВазNз). При нагревании легко воспламеняется и горит жёлто-зелёным пламенем. Энергично разлагает воду, образуя бария гидроокись: Ва+2Н2O=Ва (ОН)22. Из-за химической активности барий хранят под слоем керосина. Окись ВаО — бесцветные кристаллы; на воздухе легко переходит в карбонат BaCO3, с водой энергично взаимодействует, образуя Ba (OH)2. Нагреванием BaO на воздухе при 500°С получают перекись BaO2, разлагающуюся при 700°С на BaO и O2. Нагреванием перекиси с кислородом под высоким давлением получена высшая перекись BaO4вещество желтого цвета. разлагающееся при 50-60°С. С галогенами и серой барий соединяется, образуя галогениды (например BaCl2) и сульфид BaS, с водородомгидрид BH2, бурно разлагающийся водой и кислотами. Из обычно применяемых солей бария хорошо растворимы бария хлорид BaCl2 и др. галогениды, нитрат Ba (NOз)2, сульфид BaS, хлорат Ba (Cl0з)2, трудно растворимы — бария сульфат BaSO4, карбонат ВаСОз и хромат BaCO4.

  Получение и применение бария. Основным сырьем для получения бария и его соединений служит барит, который восстанавливают углем в пламенных печах: BaSO4+4C=BaS+4CO. Образующийся растворимый BaS перерабатывается на др. соли бария. Основной промышленный метод получения металлического бария — термическое восстановление его окиси порошком алюминия: 4BaO+2Al=ЗВа+ВаО.Al2Oз.

  Смесь нагревают при 1100—1200°С в вакууме (100 мн/м2, 10-3 мм рт. ст.). Барий улетучивается, осаждаясь на холодных частях аппаратуры. Процесс ведут в электровакуумных аппаратах периодического действия, позволяющих последовательно проводить восстановление, дистилляцию, конденсацию и отливку металла, получая за один технологический цикл слиток бария. Двойной перегонкой в вакууме при 900°С металл очищают до содержания в нём примесей менее 1-10-4%.

  Практическое применение металлического бария невелико. Оно ограничено также и тем, что манипуляции с чистым барием затруднительны. Обычно барий или помещают в защитную оболочку из др. металла, или сплавляют с каким-либо металлом, придающим барию стойкость. Иногда металлический барий получают непосредственно в приборах, помещая в них таблетки из смеси окиси бария и алюминия и проводя затем термическое восстановление в вакууме. Барий, а также его сплавы с магнием и алюминием применяют в технике высокого вакуума в качестве поглотителя остаточных газов (геттера). В небольших количествах барий применяют в металлургии меди и свинца для их раскисления, очистки от серы и газов. В некоторые антифрикционные материалы добавляют незначительное количество бария. Так, добавка бария к свинцу заметно увеличивает твёрдость сплава, применяемого для типографских шрифтов. Сплавы бария с никелем применяют при изготовлении электродов запальных свечей двигателей и в радиолампах.

  Широко применяются соединения бария. Перекись BaO2 служит для получения перекиси водорода, для отбеливания шёлка и растительных волокон, как дезинфицирующее средство и как один из компонентов запальных смесей в алюминотермии. Сульфидом BaS удаляют волосяной покров со шкур. Перхлорат Ba (ClO4)2 — один из лучших осушителей. Нитрат Ва (NО3)2 используют в пиротехнике. Окрашенные соли барияхромат ВаСгО4 (жёлтый) и манганат BaMnO4 (зелёный) — хорошие пигменты при изготовлении красок. Платиноцианатом бария Ba [Pt (CN)4] покрывают экраны при работе с рентгеновским и радиоактивным излучением (в кристаллах этой соли под действием излучений возбуждается яркая жёлто-зелёная флуоресценция). Титанат бария BaTIO3 — один из наиболее важных сегнетоэлектриков. Поскольку барий хорошо поглощает рентгеновские лучи и гамма-излучение, его вводят в состав защитных материалов в рентгеновских установках и ядерных реакторах. Соединения бария являются инертными носителями при извлечении радия из урановых руд. Нерастворимый сульфат бария нетоксичен и применяется как контрастная масса при рентгенологическом исследовании желудочно-кишечного тракта. Карбонат бария используется для уничтожения грызунов (см. Дератизация).

 

  Лит.: Дымчишин Д. А., Производство бариевых солей, М.— Л., 1938; Беляев А. И., Металлургия легких металлов, 4 изд., М., 1954; Баранова М. К., Барий. (Обзор литературы), М., 1962.

  Ю. И. Романьков.

 

  Барий в организме. Барий присутствует во всех органах растений; его содержание в золе растения зависит от количества бария в почве и колеблется от 0,06—0,2 до 3% (на месторождениях барита). Коэффициент накопления бария (барий в золе/барий в почве) у травянистых растений равен 0,2—6, у древесных 1—30. Концентрация бария больше в корнях и ветвях, меньше — в листьях; она увеличивается по мере старения побегов. Для животных барий (его растворимые соли) ядовит, поэтому травы, содержащие много бария (до 2—30% в золе), вызывают у травоядных отравление. Барий отлагается в костях и в небольших количествах в др. органах животных. Доза 0,2—0,5 г хлористого бария вызывает у человека острое отравление, 0,8—0,9 г — смерть. Предельно допустимая концентрация бария в воде, используемой с бытовыми целями, 4,0 г/м3 (4,0 мг/л).


ПраймКемикалсГрупп