ბარიუმი
ბარიუმი |
56 Ba |
137,327 |
6s2 |
ბარიუმი — მენდელეევის პერიოდული სისტემის მეექვსე პერიოდის მეორე ჯგუფის მთავარი ქვეჯგუფის ელემენტი, ატომური ნომერი 56. აღინიშნება სიმბოლით Ba (ლათ. Barium). მარტივი ნივთიერება ბარიუმი ( CAS სარეგისტრაციო ნომერი: 7440-39-3) — რბილი, ჭედადი ტუტემიწა ლითონი მოვერცხლისფრო-თეთრი ფერის. ხასიათდება მაღალი ქიმიური აქტივობით.
![]() | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ზოგადი თვისებები | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
ელემენტის ფერი | მოვერცხლისფრო-ნაცრისფერი | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
სტანდ. ატომური მასა Ar, სტან.(Ba) |
საყოველთაოდ მიღებული: 137,327 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ბარიუმი პერიოდულ სისტემაში | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ატომური ნომერი (Z) | 56 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ჯგუფი | II ჯგუფი (ტუტემიწა ლით.) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
პერიოდი | პერიოდი 6 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ბლოკი | s-ბლოკი | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ელექტრონული კონფიგურაცია | [Xe] 6s2 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ელექტრონი გარსზე | 2, 8, 18, 18, 8, 2 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ელემენტის ატომის სქემა![]() | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ფიზიკური თვისებები | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
აგრეგეგატული მდგომ. ნსპ-ში | მყარი სხეული | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
დნობის ტემპერატურა |
727 °C (1000 K, 1341 °F) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
დუღილის ტემპერატურა |
1845 °C (2118 K, 3353 °F) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
სიმკვრივე (ო.ტ.) | 3,51 გრ/სმ3 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
სიმკვრივე (ლ.წ.) | 3,338 გრ/სმ3 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
დნობის კუთ. სითბო | 7,12 კჯ/მოლი | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
აორთქ. კუთ. სითბო | 142 კჯ/მოლი | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
მოლური თბოტევადობა | 28,07 ჯ/(მოლი·K) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ნაჯერი ორთქლის წნევა
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ატომის თვისებები | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ჟანგვის ხარისხი | 1, +2 (a strongly basic oxide) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ელექტროდული პოტენციალი |
-2,906 ვ ვ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ელექტროუარყოფითობა | პოლინგის სკალა: 0,89 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
იონიზაციის ენერგია |
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ატომის რადიუსი | ემპირიული: 222 პმ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
კოვალენტური რადიუსი (rcov) | 215±11 პმ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
იონური რადიუსი (rion) |
(+2e)134 პმ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ვან-დერ-ვალსის რადიუსი | 268 პმ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
მოლური მოცულობა | 39,0 სმ3/მოლი | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
![]() ბარიუმის სპექტრალური ზოლები | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
სხვა თვისებები | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
მესრის სტრუქტურა | კუბური მოცულობაცენტრირებული | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
მესრის პერიოდი | 5,332 Å | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ბგერის სიჩქარე thin rod | 1620 მ/წმ (at 20 °C) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
თერმული გაფართოება | 20,6 µმ/(მ·K) (at 25 °C) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
თბოგამტარობა | 18,4 ვტ/(მ·K) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
მაგნეტიზმი | პარამაგნეტიკი | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
მაგნიტური მგრძნობელობა | +20,6·10−6 სმ3/მოლ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
იუნგას მოდული | 13 გპა | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
წანაცვლების მოდული | 4,9 გპა | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
დრეკადობის მოდული | 9,6 გპა | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
მოოსის მეთოდი | 1,25 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CAS ნომერი |
7440-39-3 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ისტორია | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
აღმოჩენილია | კარლ ვილჰელმ შეელე (1772) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
პირველად მიღებულია | ჰამფრი დეივი (1808) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ბარიუმის მთავარი იზოტოპები | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
• |
ისტორიარედაქტირება
ბარიუმი აღმოჩენილ იქნა ბარიუმის ოქსიდის (BaO) სახით 1774 წ. კარლ შეელეს მიერ. 1808 წ. ინგლისელმა ქიმიკოსმა გემფრი დევიმ ბარიუმის ჰიდროქსიდისა და ვერცხლისწყლის კათოდის სველი ელექტოლიზით მიიღო ბარიუმის ამალგამა; გახურებისას, ვერცხლისწყლის აორთქლებით გამოყო ლითონი ბარიუმი.
სახელწოდების წარმომავლობარედაქტირება
თავის სახელწოდება მიიღო ძვ. ბერძნ. βαρύς — «მძიმე», რადგან მისი ოქსიდი (BaO) იქნა დახასიათებული როგორც მაღალი სიკვრივის მქონე, რაც ასეთი ნივთიერებებისთვის მეტად უჩვეულო იყო.
ბუნებაში არსებობარედაქტირება
ბარიუმის არსებობა დედამიწის ქერქში შეადგენს მასის 0,05 %; ზღვის წყალი ბარიუმს საშუალოდ შეიცავს 0,02 მგ/ლ. ბარიუმი აქტიურია, ის შედის ტუტემიწა ლითონების ქვეჯგუფში და მინერალებში კავშირები საკმაოდ მტკიცე აქვს. ძირითადი მინერალებია: ბარიტი (BaSO4) და ვიტერიტი (BaCO3).
ბარიუმის იშვიათი მინერალებია: ცელზიანი ან ბარიუმის მინდვრის შპატი (ბარიუმის ალუმოსილიკატი), გიალოფანი (ბარიუმისა და კალიუმის შერეული ალუმოსილიკატი), ნიტრობარიტი (ბარიუმის ნიტრატი) და სხვა.
ადგილმდებარეობის ტიპებირედაქტირება
მინერალური ასოციაციის მიხედვით ბარიტების მადნები იყოფიან მონომინერალურად და კომპლექსურად. კომპლექსურები იყოფიან ბარიტო-სულფიდურიან (შეიცავენ ტყვიის, თუთიის, ზოგჯერ სპილენძის სულფიდებს და რკინის კოლჩედანს, იშვიათად Sn, Ni, Au, Ag), ბარიტო-კალციტიანი (შეიცავს 75 % კალციტებს), რკინა-ბარიტიანი (შეიცავს მაგნეტიტს, გემატიტს,ზედა ზონებში გეტიტს და ჰიდროგეტიტს) და ბარიტო-ფლიუორიტული (ბარიტისა და ფლიუორიტის გარდა შეიცავს კვარცს და კალციტს, მცირე მინარევების სახით ზოგჯერ შეიცავს თუთიის, სპილენძის, ყიისა და ვერცხლისწყლის სულფიდებს).
პრაქტიკულობის თვალსაზრისით ინტერსს იწვევს ჰიდროთერმული ძარღური მონომინერალური, ბარიტო-სულფიდური და ბარიტი- ფლიუორიტული საბადოები. საწარმოო მნიშვნელობა აქვს ასევე ზოგ მეტასომატიკურ პლასტურ საბადოებს. დანალექ საბადოებს, რომლებიც წარმოადგენს ტიპურ წყლის აუზების ქიმიურ დანალექს, რაც ძალიან იშვიათად გვხვდება.
საბადოებირედაქტირება
ყველაზე მსხვილი საბადოები მდებარეობს რუმინეთის, აშშ, საფრანგეთის ტერიტორიაზე.
იზოტოპებირედაქტირება
ბუნებრივი ბარიუმი შედგება შვიდი სტაბილური იზოტიპის ნარევისაგან: 130Ba, 132Ba, 134Ba, 135Ba, 136Ba, 137Ba, 138Ba. ბოლო წარმოადგენს ყველაზე გავრცელებულს (71,66 %). ცნობილია ბარიუმის რადიოაქტიური იზოტოპები, ყველაზე მნიშვნელოვანი მათ შორის არის 140Ba. ის წარმოიქმნება ურანის თორიუმის და პლუტონიუმის დაშლისას.
სტანდარტული ატომური მასარედაქტირება
ბარიუმის სტანდარტულ ატომურ მასად მიღებულია — 137,327, რომელიც როგორც წესი იანგარიშება ბუნებაში არსებულ ყველა სტაბილურ იზოტოპტთა საშუალო შეწონილი მასით, მათი დედამიწის ქერქსა და ატმოსფეროში გავრცელების პროპორციულად.
იზოტოპი | Z | N | ატომური მასა (მ.ა.ე.) |
% ბუნებაში | საშუალო შეწონილი |
---|---|---|---|---|---|
130Ba | 56 | 74 | 129,9063208 | 0,11 % | 0,142896953 |
132Ba | 56 | 76 | 131,9050613 | 0,10 % | 0,131905061 |
134Ba | 56 | 78 | 133,9045084 | 2,42 % | 3,240489103 |
135Ba | 56 | 79 | 134,9056886 | 6,59 % | 8,890284879 |
136Ba | 56 | 80 | 135,9045759 | 7,85 % | 10,66850921 |
137Ba | 56 | 81 | 136,9058274 | 11,23 % | 15,37452442 |
138Ba | 56 | 82 | 137,9052472 | 71,70 % | 98,87806224 |
Ar, სტან.(Ba) | 137,326672 |
მიღებარედაქტირება
ბარიუმის მისაღებად ნედლეულად ძირითად გამოიყენება — ბარიტის კონცენტრატი (80-95 % BaSO4), რომელსაც თავის მხრივ მიიღებენ ბარიტის ფლოტაციით. შემდეგში ბარიუმის სულფატს კოქსით აღადგენენ ან ბუნებრივი გაზით:
BaSO4 + 4С = BaS + 4CO↑
BaSO4 + 2CH4 = BaS + 2С + 4H2O↑.
შემდეგ სულფიდს გახურებით აჰიდროლიზებენ ბარიუმის ჰიდროქსიდამდე Ba(OH)2 ან CO2 ის მოქმედებით გარდაქმნის უხსნად ბარიუმის კარბონატად BaCO3, რომელიც გადჰყავთ ბარიუმის ოქსიდში BaO (გახურება 800 °C Ba(OH)2-ის და 1000 °C-ზე მეტი BaCO3):
BaS + 2H2O = Ba(OH)2 + H2S↑
BaS + H2O + CO2 = BaCO3 + H2S↑
Ba(OH)2 = BaO + H2O↑
BaCO3 = BaO + CO2↑
ბარიუმ ლითონს მიიღებენ ოქსიდის - ალუმინით აღდგენით. ალუმინით ვაკუუმში 1200—1250°С:
4BaO + 2Al = 3Ba + BaAl2O4.
ბარიუმს წმენდენ ვაკუუმში გატარებით ან დნობის ზონით.
ფიზიკური თვისებებირედაქტირება
ნარიუმი მოვერცხლისფრო-თეთრი ჭედადი ლითონია. მკვეთრი დარტყმით სკდება. არსებობს ორი ბარიუმის ალოტროპიული მოდიფიკაცია: до 375 °C მდგრადია α-Ba კუბური მოცულობით-ცენტრირებული ბადით (პარამეტრი а = 0,501 ნმ), ზემოთ მდგრადია β-Ba.
სიმაგრე მინერალოგიური შკალათი 1,25;
ბარიუბს ლითონს ინახავენ ნავთში
ქიმიური თვისებებირედაქტირება
ბარიუმი ტუტემიწა ლითონია. ინტენსიურად იჟანგება ჰაერზე, და წარმოქმნის ბარიუმის ოქსიდს ბარიუმის ნიტრიდს Ba3N2, ხოლო უმნიშვნელო გახურებით აალდება. ენერგიულად მოქმედებს წყალთან, სადაც წარმოიქმნებოდა ბარიუმის ჰიდროქსიდი Ba(ОН)2:
Ba + 2Н2О = Ba(ОН)2 + Н2↑
აქტიურად მოქმედებს გაზავებულ მჟავეების ხსნართან. ბარიუმის ბევრი მარილი უხსნადია ან ნახევრად უხსნადია: ბარიუმის სულფატი BaSO4, ბარიუმის სულფიტი BaSO3, ბარიუმის კარბონატი BaCO3, ბარიუმის ფოსფატი Ba3(PO4)2. ბარიუმის სულფიდი BaS, კალციუმის სულფიდისაგან განსხვავებთ რომელიც კარგად ხსნადია CaS.
ადვილად შედის რეაქციაში ჰალოგენებთან, და წარმოქმნის ჰალოგენიდებს.
წყალბადთან გახურებისას წარმოქმნის ბარიუმის ჰიდრიდს BaH2, რომელიც თავის მხრივ ლითიუმის ჰიდრიდთან LiH ერთად იძლევა კომპლექსს Li[BaH3].
გახურებისას რეაგირებს ამიაკთან:
6Ba + 2NH3 = 3BaH2 + Ba3N2
ბარიუმის ნიტრიდი Ba3N2 გახურებისას ურთიერთქმედებს CO, და წარმოქმნის ციანიდს:
Ba3N2 + 2CO = Ba(CN)2 + 2BaO
თხევად ამიაკთან იძლევა ლურლ ხსნარს, საიდანაც შეიძლება ამიაკატის გამოყოფა [Ba(NH3)6], რომელსაც ოქროსფერი ბზინვარება აქვს და ადვილად იშლება NH3-ის გამოყოფით. პლატინის კატალიზატორის არსებობისას ამიაკატი იშლება ბარიუმის ამიდის წარმოქმნით:
[Ba(NH3)6] = Ba(NH2)2 + 4NH3 + Н2
ბარიუმის კარბიდი BaC2 შეიძლება მიღებულ იქნას ბარიუმის ოქსიდის ღუმელში ნახშირთან ერთად გახურებით.
ფოსფორთან ქმნის ფოსფიდს Ba3P2.
ბარიუმი აღადგენს ოქსიდებს, ლითონების ჰალოგენიდებს და სულფიდებს შესაბამისი ლითონების წარმოქმნამდე.
ხარისხობრივი და რაოდენობრივი ანალიზირედაქტირება
ხარისხობრივად ხსნარებში ბარიუმი აღმოჩნდება ნალექების მოსვლისას ბარიუმის სულფატი BaSO4, რომელიც განსხვავდება შესაბამის კალციუმის სულფატისაგან და სტრონციუმის სულფატისაგან ძალიან დაბალი ხსნადობით არაორგანულ მჟავებში.
ნატრიუმის როდიზონატი ბარიუმის ნეიტრალურ მარილებიდან გამოყოფს დამახასიათებელ წითელ ნალექს ბარიუმის როდიზონატს. რეაქცია მეტად მგრძნობიარეა, სპეციფიკურად, იძლევა საშუალებას განისაზღვროს ბარიუმის იონების 1 ნაწილი ხსნარის 210000 ნაწილზე[1].
ბარიუმის ნაერთები ცეცხლის ალს აძლევენ მოყვითალო-მომწვანო ფერს (ტალღის სიგრძე 455 და 493 ნმ).
რაოდენობრივად ბარიუმს განსაზღვრავენ გრავიმეტრიის მეთოდით BaSO4 ან BaCrO4 -ის სახით.
გამოყენებარედაქტირება
გეტერნური მასალის ხარისხში გამოყენებარედაქტირება
ლითონური ბარიუმი ხშირად გამოიყენება შენადნობში ალუმინთან ერთად და გამოიყენება როგორც აირშთამთქმელი (გეტერა) მაღალვაკუუმურ ელექტრო მოწყობილობებში.
ანტიკოროზიული მასალარედაქტირება
ბარიუმი ემატება ცირკონთან ერთად თხევადლითონურ თბომატარებელში (ნატრიუმის, კალიუმის, რუბიდიუმის, ლითიუმის, ცეზიუმის შენადნობი) უკანსკნელთა აგრესიულობის შესამცირებლად მილსადენებთან და მეტალურგიაში.
ოპტიკარედაქტირება
ბარიუმის ფტორიდი გამოიყენება მონოკრისტალის სახით ოპტიკაში (ლინზები, პრიზმები).
პიროტექნიკარედაქტირება
ბარიუმის პეროქსიდი გამოიყენება პიროტექნიკაში და როგორც დამჟანგავი. ბარიუმის ნიტრატი და ბარიუმის ქლორატი გამოიყენება პიროტექნიკაში ალის ფერის შესაღებად (მწვანე ცეცხლი).
ატომურ-წყალბადის ენერგეტიკარედაქტირება
ბარიუმის ქრომატი გამოიყენება წყალბადისა და ჟანგბადის მისაღებად თემოქიმური ხერხით (ოკ-რიჯის ციკლი, აშშ).
მაღალტემპერატურული ზეგამტარობარედაქტირება
ბარიუმის ოქსიდი სპილენძის ოქსიდთან და იშვიათმიწა ლითონებთან ერთად გამოიყენება ზეგამტარ კერამიკის სინთეზისათვის რომელიც მუშაობს თხევადი აზოტის ტემპერატურაზე და კიდევ უფრო მაღლა.
ბირთვული ენერგრტიკარედაქტირება
ბარიუმის ოქსიდი გამოიყენება სპეციალური მინის ხარშვის დროს — რომელიც გამოიყენება ურანის ღეროების დასაფარად. ერთ-ერთი ყველაზე გავრცელებული ტიპის მინას აქვს შემდეგი შემადგენლობა — (ფოსფორის ოქსიდი — 61 %, ВаО — 32 %, ალუმინის ოქსიდი — 1,5 %, ნატრიუმის ოქსიდი — 5,5 %). ატომური მრეწველობისათვის მინის ხარშვისას გამოიყენება ასევე ბარიუმის ფოსფატი.
დენის ქიმიური წყაროებირედაქტირება
ბარიუმის ფტორიდი გამოიყენება მყარისხეული ფტორიონულ აკუმულატორულ ბატარეებში,როგორც ფტორიდული ელექტროლიტის კომპონენტი.
ბარიუმის ოქსიდი გამოიყენება მძლავრ სპილენძჟანგიან აკუმულატორებში, როგორც აქტიური მასის კომპონენტი (ბარიუმის ჟანგი-სპილენძის ჟანგი).
ბარიუმის სულფატი გამოიყენება როგორც უარყოფითი ელექტროდის აქტიური მასის გამფართოვებელი ტყვია-მჟავური აკუმულატორების წარმოებისას.
ფასებირედაქტირება
ლითონური ბარიუმი ზოდებში 99,9 % სიწმინდის მისი ფასი მერყეობს მიახლოებით 30 დოლარი 1 კგ-ზე.
ბიოლოგიური როლირედაქტირება
ბარიუმის ბიოლოგიური როლი საკმაოდ არაა შესწავლილი. ცხოვრებისათვის აუცილებელი მიკროელემენტების რიცხვში ის არ შედის. ბარიუმის ხსნადი მარილები ძლიერი საწამლავებია.
შენიშვნებირედაქტირება
- ↑ (1977) ბარიუმის ანალიტიკური ქიმია. მოსკოვი: მეცნიერება.
ლიტერატურარედაქტირება
- ქართული საბჭოთა ენციკლოპედია, ტ. 2, თბ., 1977. — გვ. 211.