Zastosowanie baru. Bar

Treść artykułu

BAR– pierwiastek chemiczny II grupy układu okresowego, liczba atomowa 56, względna masa atomowa 137,33. Znajduje się w szóstym okresie między cezem i lantanem. Naturalny bar składa się z siedmiu stabilnych izotopów o liczbach masowych 130 (0,101%), 132 (0,097%), 134 (2,42%), 135 (6,59%), 136 (7,81%), 137 (11,32%) i 138 ( 71,66%). Bar w większości związków chemicznych wykazuje maksymalny stopień utlenienia +2, ale może również mieć zerowy stopień utlenienia. W naturze bar występuje tylko w stanie dwuwartościowym.

Historia odkrycia.

W 1602 roku Casciarolo (boloński szewc i alchemik) podniósł w okolicznych górach kamień, który był tak ciężki, że Casciarolo podejrzewał, że to złoto. Próbując wyizolować złoto z kamienia, alchemik kalcynował je węglem. Chociaż nie udało się wyizolować złota, eksperyment przyniósł wyraźnie zachęcające wyniki: schłodzony produkt kalcynacji świecił w ciemności czerwonawo. Wiadomość o tak niezwykłym znalezisku wywołała prawdziwą sensację w społeczności alchemicznej, a niezwykły minerał, który otrzymał wiele nazw - kamień słoneczny (Lapis solaris), kamień boloński (Lapis Boloniensis), fosfor boloński (Phosphorum Boloniensis) stał się uczestnikiem różne eksperymenty. Czas jednak mijał, a złoto nawet nie myślało o wyróżnianiu się, więc zainteresowanie nowym minerałem stopniowo zanikało i przez długi czas uważano go za zmodyfikowaną formę gipsu lub wapna. Zaledwie półtora wieku później, w 1774 r., słynni szwedzcy chemicy Karl Scheele i Johan Hahn dokładnie zbadali „kamień boloński” i odkryli, że zawiera on rodzaj „ciężkiej ziemi”. Później, w 1779 r., Guiton de Morveau nazwał tę „ziemię” barote (barote) od greckiego słowa „barue” - ciężki, a później zmienił nazwę na baryt (baryt). Pod tą nazwą ziemia barowa pojawiała się w podręcznikach chemii z końca XVIII i początku XIX wieku. Na przykład w podręczniku A.L. Lavoisiera (1789) baryt znajduje się na liście prostych ciał ziemnych tworzących sól i podano inną nazwę barytu - „ciężka ziemia” (terre pesante, łac. terra ponderosa). Wciąż nieznany metal zawarty w tym minerale zaczęto nazywać barem (łac. Bar). W literaturze rosyjskiej XIX wieku. Używano także nazw baryt i bar. Kolejnym znanym minerałem baru był naturalny węglan baru, odkryty w 1782 roku przez Witheringa i później nazwany na jego cześć witerytem. Bar metaliczny został po raz pierwszy przygotowany przez Anglika Humphry'ego Davy'ego w 1808 roku w drodze elektrolizy mokrego wodorotlenku baru przy użyciu katody rtęciowej, a następnie odparowania rtęci z amalgamatu baru. Należy zauważyć, że w tym samym 1808 roku, nieco wcześniej niż Davy, szwedzki chemik Jens Berzelius otrzymał amalgamat baru. Pomimo swojej nazwy bar okazał się metalem stosunkowo lekkim o gęstości 3,78 g/cm 3, dlatego w 1816 roku angielski chemik Clark zaproponował odrzucenie nazwy „bar” na tej podstawie, że jeśli ziemia barowa (tlenek baru) rzeczywiście jest cięższy od innych ziem (tlenków), wówczas metal jest wręcz przeciwnie, lżejszy od innych metali. Clark chciał nazwać ten pierwiastek plutonem na cześć starożytnego rzymskiego boga, władcy podziemnego królestwa Plutona, jednak propozycja ta nie spotkała się z poparciem innych naukowców i metal lekki nadal był nazywany „ciężkim”.

Bar w przyrodzie.

Skorupa ziemska zawiera 0,065% baru, występuje on w postaci siarczanów, węglanów, krzemianów i glinokrzemianów. Głównymi minerałami baru są wspomniany wcześniej baryt (siarczan baru), zwany także drzewcem ciężkim lub perskim, oraz witeryt (węglan baru). Światowe zasoby mineralne barytu szacowano w 1999 roku na 2 miliardy ton, z czego znaczna część skupiała się w Chinach (około 1 miliarda ton) i Kazachstanie (0,5 miliarda ton). Duże zasoby barytu znajdują się w USA, Indiach, Turcji, Maroku i Meksyku. Zasoby rosyjskiego barytu szacuje się na 10 mln ton, jego wydobycie odbywa się w trzech głównych złożach zlokalizowanych w obwodach Chakasja, Kemerowo i Czelabińsk. Całkowita roczna produkcja barytu na świecie wynosi około 7 milionów ton, Rosja produkuje 5 tysięcy ton i importuje 25 tysięcy ton barytu rocznie.

Paragon.

Głównymi surowcami do produkcji baru i jego związków jest baryt i rzadziej witeryt. W wyniku redukcji tych minerałów węglem, koksem lub gazem ziemnym otrzymuje się odpowiednio siarczek baru i tlenek baru:

BaSO4 + 4C = BaS + 4CO

BaSO 4 + 2CH 4 = BaS + 2C + 4H 2 O

BaCO3 + C = BaO + 2CO

Bar metaliczny otrzymuje się przez redukcję go tlenkiem glinu.

3BaO + 2Al = 3Ba + Al 2 O 3

Proces ten został po raz pierwszy przeprowadzony przez rosyjskiego chemika fizycznego N.N. Beketowa. Tak opisał swoje doświadczenia: „Wziąłem bezwodny tlenek baru i dodając do niego pewną ilość chlorku baru w postaci topnika, włożyłem tę mieszaninę wraz z kawałkami gliny (aluminium) do tygla węglowego i podgrzewałem przez kilka godziny. Po ostygnięciu tygla znalazłem w nim stop metalu o zupełnie innym typie i właściwościach fizycznych niż glina. Stop ten ma strukturę grubokrystaliczną, jest bardzo kruchy, świeże pęknięcie ma delikatny żółtawy połysk; analiza wykazała, że ​​po 100 godzinach składał się z 33,3 baru i 66,7 gliny, czyli w przeciwnym razie w jednej części baru zawierał dwie części gliny…” Obecnie proces redukcji aluminium prowadzi się w próżni w temperaturach od 1100 do 1250°C, natomiast powstały bar odparowuje i skrapla się w chłodniejszych częściach reaktora.

Ponadto bar można otrzymać przez elektrolizę stopionej mieszaniny chlorków baru i wapnia.

Prosta substancja.

Bar jest srebrzystobiałym, ciągliwym metalem, który pęka pod wpływem ostrego uderzenia. Temperatura topnienia 727°C, temperatura wrzenia 1637°C, gęstość 3,780 g/cm 3 . Przy normalnym ciśnieniu występuje w dwóch odmianach alotropowych: a -Ba z sześcienną siatką skupioną w środku jest stabilny do 375° C; b -Ba jest stabilny powyżej 375° C. Pod podwyższonym ciśnieniem tworzy się sześciokątna modyfikacja. Bar metaliczny ma wysoką aktywność chemiczną, intensywnie utlenia się w powietrzu, tworząc warstwę zawierającą BaO, BaO 2 i Ba 3 N 2 i zapala się przy lekkim podgrzaniu lub uderzeniu.

2Ba + O2 = 2BaO; Ba + O2 = BaO2; 3Ba + N 2 = Ba 3 N 2,

Dlatego bar jest przechowywany pod warstwą nafty lub parafiny. Bar reaguje energicznie z wodą i roztworami kwasów, tworząc wodorotlenek baru lub odpowiednie sole:

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

Ba + 2HCl = BaCl2 + H2

Z halogenami bar tworzy halogenki; z wodorem i azotem po podgrzaniu tworzy odpowiednio wodorek i azotek.

Ba + Cl2 = BaCl2; Ba + H2 = BaH2

Bar metaliczny rozpuszcza się w ciekłym amoniaku, tworząc ciemnoniebieski roztwór, z którego można wyizolować amoniak Ba(NH 3) 6 - kryształy o złotym połysku, które łatwo rozkładają się wraz z uwolnieniem amoniaku. W tym związku bar ma zerowy stopień utlenienia.

Zastosowanie w przemyśle i nauce.

Zastosowanie baru metalicznego jest bardzo ograniczone ze względu na jego wysoką reaktywność chemiczną; związki baru są stosowane znacznie szerzej. Stop baru z aluminium – stop Alba zawierający 56% Ba – jest podstawą getterów (pochłaniaczy gazów resztkowych w technologii próżniowej). Aby otrzymać sam getter, bar jest odparowywany ze stopu poprzez ogrzewanie go w próżniowej kolbie urządzenia, w wyniku czego na zimnych częściach kolby powstaje „lustro barowe”. W małych ilościach bar stosuje się w metalurgii do oczyszczania stopionej miedzi i ołowiu z zanieczyszczeń siarki, tlenu i azotu. Bar jest dodawany do stopów drukarskich i przeciwciernych; stop baru i niklu służy do produkcji części lamp radiowych i elektrod świec zapłonowych w silnikach gaźnikowych. Ponadto istnieją niestandardowe zastosowania baru. Jednym z nich jest tworzenie sztucznych komet: pary baru uwalniane ze statku kosmicznego są łatwo jonizowane przez promienie słoneczne i zamieniają się w jasny obłok plazmy. Pierwsza sztuczna kometa powstała w 1959 roku podczas lotu radzieckiej automatycznej stacji międzyplanetarnej Łuna-1. Na początku lat 70. niemieccy i amerykańscy fizycy prowadzący badania nad ziemskim polem elektromagnetycznym wypuścili nad Kolumbię 15 kilogramów drobnego proszku baru. Powstała chmura plazmy rozciągnęła się wzdłuż linii pola magnetycznego, umożliwiając wyjaśnienie ich położenia. W 1979 roku do badania zorzy polarnej wykorzystano strumienie cząstek baru.

Związki baru.

Największe znaczenie praktyczne mają dwuwartościowe związki baru.

Tlenek baru(BaO): produkt pośredni w produkcji baru - ogniotrwały (temperatura topnienia około 2020°C) biały proszek, reaguje z wodą tworząc wodorotlenek baru, pochłania dwutlenek węgla z powietrza zamieniając się w węglan:

BaO + H2O = Ba(OH)2; BaO + CO 2 = BaCO 3

Podczas kalcynowania na powietrzu w temperaturze 500–600°C tlenek baru reaguje z tlenem, tworząc nadtlenek, który po dalszym ogrzaniu do 700°C ponownie przekształca się w tlenek, eliminując tlen:

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

W ten sposób tlen pozyskiwano do końca XIX wieku, aż do czasu, gdy opracowano metodę uwalniania tlenu poprzez destylację ciekłego powietrza.

W laboratorium tlenek baru można przygotować poprzez kalcynację azotanu baru:

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

Obecnie tlenek baru stosuje się jako środek usuwający wodę, do otrzymywania nadtlenku baru i do wytwarzania magnesów ceramicznych z nadżelazianu baru (w tym celu mieszanina proszków baru i tlenku żelaza spieka się pod prasą w silnym polu magnetycznym), ale głównym zastosowaniem tlenku baru jest produkcja katod termionowych. W 1903 roku młody niemiecki naukowiec Wehnelt badał prawo emisji elektronów przez ciała stałe, odkryte wkrótce wcześniej przez angielskiego fizyka Richardsona. Pierwszy z eksperymentów z drutem platynowym całkowicie potwierdził to prawo, ale eksperyment kontrolny nie powiódł się: przepływ elektronów znacznie przekroczył oczekiwany. Ponieważ właściwości metalu nie mogły się zmienić, Wehnelt założył, że na powierzchni platyny znajduje się jakiś rodzaj zanieczyszczeń. Po zbadaniu ewentualnych zanieczyszczeń powierzchni doszedł do przekonania, że ​​dodatkowe elektrony wyemitował tlenek baru, będący częścią smaru pompy próżniowej użytej w eksperymencie. Jednak świat naukowy nie od razu rozpoznał to odkrycie, ponieważ jego obserwacji nie można było odtworzyć. Zaledwie prawie ćwierć wieku później Anglik Kohler wykazał, że aby tlenek baru wykazywał wysoką emisję termionową, należy go ogrzać przy bardzo niskim ciśnieniu tlenu. Zjawisko to udało się wyjaśnić dopiero w 1935 roku. Niemiecki naukowiec Pohl zasugerował, że elektrony są emitowane przez niewielką domieszkę baru w tlenku: przy niskich ciśnieniach część tlenu odparowuje z tlenku, a pozostały bar łatwo ulega jonizacji, tworząc wolne elektrony, które opuszczają kryształ po podgrzaniu:

2BaO = 2Ba + O2; Ba = Ba 2+ + 2e

Prawdziwość tej hipotezy ostatecznie potwierdzili pod koniec lat pięćdziesiątych radzieccy chemicy A. Bundel i P. Kovtun, którzy zmierzyli stężenie domieszki baru w tlenku i porównali je ze strumieniem emisji elektronów termionowych. Obecnie tlenek baru jest aktywną częścią większości katod termionowych. Na przykład wiązka elektronów tworząca obraz na ekranie telewizora lub monitorze komputera jest emitowana przez tlenek baru.

Wodorotlenek baru, oktahydrat(Ba(OH)2· 8H2O). Biały proszek, dobrze rozpuszczalny w gorącej wodzie (ponad 50% w 80°C), gorzej w zimnej wodzie (3,7% w 20°C). Temperatura topnienia oktahydratu wynosi 78°C; po podgrzaniu do 130°C zmienia się w bezwodny Ba(OH)2. Wodorotlenek baru wytwarza się przez rozpuszczenie tlenku w gorącej wodzie lub przez ogrzewanie siarczku baru w strumieniu przegrzanej pary. Wodorotlenek baru łatwo reaguje z dwutlenkiem węgla, dlatego jego wodny roztwór, zwany „wodą barytową”, wykorzystuje się w chemii analitycznej jako odczynnik do CO2. Ponadto „woda barytowa” służy jako odczynnik dla jonów siarczanowych i węglanowych. Wodorotlenek baru służy do usuwania jonów siarczanowych z olejów roślinnych i zwierzęcych oraz roztworów przemysłowych, w celu otrzymania wodorotlenków rubidu i cezu, jako składnik smarów.

Węglan baru(BaCO3). W naturze minerałem jest witeryt. Biały proszek, nierozpuszczalny w wodzie, rozpuszczalny w mocnych kwasach (z wyjątkiem kwasu siarkowego). Po podgrzaniu do 1000°C rozkłada się wydzielając CO2:

BaCO3 = BaO + CO2

Węglan baru dodawany jest do szkła w celu zwiększenia jego współczynnika załamania światła oraz do emalii i szkliw.

Siarczan baru(BaSO4). W naturze - baryt (ciężki lub perski drzewce) - główny minerał baru - jest białym proszkiem (temperatura topnienia około 1680°C), praktycznie nierozpuszczalnym w wodzie (2,2 mg/l przy 18°C), powoli rozpuszcza się w stężonym siarki kwas.

Produkcja farb od dawna kojarzona jest z siarczanem baru. To prawda, że ​​​​początkowo jego użycie miało charakter przestępczy: pokruszony baryt zmieszano z bielą ołowiową, co znacznie obniżyło koszt produktu końcowego, a jednocześnie pogorszyło jakość farby. Jednak takie modyfikowane biele były sprzedawane po tej samej cenie, co zwykłe biele, generując znaczne zyski dla właścicieli farbiarni. Już w 1859 roku Departament Produkcji i Handlu Wewnętrznego otrzymał informację o oszukańczych machinacjach właścicieli fabryk w Jarosławiu, którzy dodali ciężkie drzewce do bieli ołowiowej, co „wprowadza konsumentów w błąd co do prawdziwej jakości produktu, otrzymano także prośbę o zakazanie powiedział producentom, że nie używają drzewc do produkcji bieli ołowiowej.” Ale te skargi nic nie dały. Dość powiedzieć, że w 1882 roku w Jarosławiu powstała fabryka drzewc, która w 1885 roku wyprodukowała 50 tysięcy funtów kruszonego ciężkiego drzewca. Na początku lat 90. XIX wieku D.I. Mendelejew napisał: „...Baryt jest dodawany do mieszanki bieli w wielu fabrykach, ponieważ biel sprowadzana z zagranicy zawiera tę mieszaninę, aby obniżyć cenę”.

Siarczan baru jest częścią litoponu, nietoksycznej białej farby o dużej sile krycia, cieszącej się dużym zainteresowaniem na rynku. Aby wytworzyć litopon, miesza się wodne roztwory siarczku baru i siarczanu cynku, podczas której zachodzi reakcja wymiany i mieszanina drobnokrystalicznego siarczanu baru i siarczku cynku - litopon - wytrąca się, a w roztworze pozostaje czysta woda.

BaS + ZnSO 4 = BaSO 4 Ї + ZnSЇ

W produkcji drogich gatunków papieru siarczan baru pełni rolę wypełniacza i środka obciążającego, dzięki czemu papier jest bielszy i gęstszy; stosowany jest również jako wypełniacz do gumy i ceramiki.

Ponad 95% wydobywanego na świecie barytu wykorzystuje się do przygotowania roztworów roboczych do wiercenia głębokich studni.

Siarczan baru silnie pochłania promieniowanie rentgenowskie i gamma. Właściwość ta jest szeroko stosowana w medycynie do diagnozowania chorób przewodu pokarmowego. W tym celu pacjent może połknąć zawiesinę siarczanu baru w wodzie lub jego mieszaninę z kaszą manną - „owsianką barową”, a następnie poddaje się działaniu promieni rentgenowskich. Te części przewodu pokarmowego, przez które przechodzi „owsianka barowa”, pojawiają się na zdjęciu jako ciemne plamy. W ten sposób lekarz może zorientować się w kształcie żołądka i jelit oraz określić lokalizację choroby. Siarczan baru wykorzystuje się także do produkcji betonów barytowych, stosowanych przy budowie elektrowni jądrowych i elektrowni jądrowych w celu ochrony przed promieniowaniem przenikliwym.

Siarczek baru(BaS). Półprodukt w produkcji baru i jego związków. Produkt handlowy to szary, kruchy proszek, słabo rozpuszczalny w wodzie. Siarczek baru wykorzystuje się do produkcji litoponu, w przemyśle skórzanym do usuwania sierści ze skór oraz do produkcji czystego siarkowodoru. BaS jest składnikiem wielu luminoforów – substancji, które świecą po pochłonięciu energii świetlnej. Oto, co Casciarolo uzyskał przez kalcynację barytu węglem. Sam siarczek baru nie świeci: wymaga dodatku substancji aktywujących - soli bizmutu, ołowiu i innych metali.

Tytanian baru(BaTiO3). Jednym z najważniejszych przemysłowo związków baru jest biała, ogniotrwała (temperatura topnienia 1616°C) substancja krystaliczna, nierozpuszczalna w wodzie. Tytanian baru otrzymuje się przez stopienie dwutlenku tytanu z węglanem baru w temperaturze około 1300° C:

BaCO 3 + TiO 2 = BaTiO 3 + CO 2

Tytanian baru jest jednym z najlepszych ferroelektryków (), bardzo cennych materiałów elektrycznych. W 1944 roku radziecki fizyk B.M. Vul odkrył niezwykłe właściwości ferroelektryczne (bardzo wysoką stałą dielektryczną) tytanianu baru, które utrzymywały je w szerokim zakresie temperatur - niemal od zera absolutnego do +125°C. Okoliczność ta, a także duża wytrzymałość mechaniczna i Odporność na wilgoć tytanianu baru przyczyniła się do tego, że stał się on jednym z najważniejszych ferroelektryków stosowanych na przykład do produkcji kondensatorów elektrycznych. Tytanian baru, jak wszystkie ferroelektryki, ma również właściwości piezoelektryczne: zmienia swoje właściwości elektryczne pod ciśnieniem. Pod wpływem zmiennego pola elektrycznego w jego kryształach zachodzą oscylacje, dlatego stosuje się je w piezoelementach, obwodach radiowych i układach automatyki. Tytanian baru wykorzystano w próbach wykrycia fal grawitacyjnych.

Inne związki baru.

Azotan i chloran baru (Ba(ClO 3) 2) są integralną częścią fajerwerków, dodatek tych związków nadaje płomieniowi jasnozieloną barwę. Nadtlenek baru jest składnikiem mieszanin zapłonowych do aluminotermii. Tetracyjanoplatynian(II) baru (Ba) świeci pod wpływem promieni rentgenowskich i gamma. W 1895 roku niemiecki fizyk Wilhelm Roentgen obserwując blask tej substancji, zasugerował istnienie nowego promieniowania, zwanego później promieniami rentgenowskimi. Obecnie tetracyjanoplatynian (II) baru stosuje się do pokrywania ekranów instrumentów świetlnych. Tiosiarczan baru (BaS 2 O 3) nadaje bezbarwnemu lakierowi perłowy odcień, a po zmieszaniu go z klejem można uzyskać pełną imitację macicy perłowej.

Toksykologia związków baru.

Wszystkie rozpuszczalne sole baru są trujące. Siarczan baru stosowany w fluoroskopii jest praktycznie nietoksyczny. Dawka śmiertelna chlorku baru wynosi 0,8–0,9 g, węglanu baru 2–4 g. Po spożyciu trujących związków baru pojawia się uczucie pieczenia w jamie ustnej, ból żołądka, ślinienie, nudności, wymioty, zawroty głowy, osłabienie mięśni, i duszność, zwolnienie akcji serca i spadek ciśnienia krwi. Głównym sposobem leczenia zatrucia barem jest płukanie żołądka i stosowanie środków przeczyszczających.

Głównymi źródłami baru w organizmie człowieka jest żywność (zwłaszcza owoce morza) i woda pitna. Zgodnie z zaleceniem Światowej Organizacji Zdrowia zawartość baru w wodzie pitnej nie powinna przekraczać 0,7 mg/l, w Rosji obowiązują znacznie bardziej rygorystyczne normy – 0,1 mg/l.

Jurij Krutiakow

Bar(łac. Bar), Ba, pierwiastek chemiczny grupy II układu okresowego Mendelejewa, liczba atomowa 56, masa atomowa 137,34; srebrzystobiały metal. Składa się z mieszaniny 7 stabilnych izotopów, wśród których przeważa 138 Ba (71,66%). W wyniku rozszczepienia jądrowego uranu i plutonu powstaje radioaktywny izotop 140 Va, który służy jako radioaktywny znacznik. Bar został odkryty przez szwedzkiego chemika K. Scheele (1774) w postaci tlenku BaO, zwanego „ziemią ciężką”, czyli barytu (od greckiego barys – ciężki). Bar metaliczny (w postaci amalgamatu) otrzymał angielski chemik G. Davy (1808) w drodze elektrolizy mokrego wodorotlenku Ba(OH)2 z katodą rtęciową. Zawartość baru w skorupie ziemskiej wynosi 0,05% wag. Bar nie występuje w przyrodzie w stanie wolnym. Spośród minerałów baru znaczenie przemysłowe mają baryt (ciężki dźwigar) BaSO 4 i mniej powszechny witeryt BaCO 3.

Właściwości fizyczne baru. Sieć krystaliczna baru jest sześcienna i ma okres a = 5,019 Å; gęstość 3,76 g/cm 3, tnl 710°C, temperatura wrzenia 1637-1640°C. Bar jest metalem miękkim (twardszym od ołowiu, ale bardziej miękkim od cynku), jego twardość w skali mineralogicznej wynosi 2.

Właściwości chemiczne baru. Bar należy do metali ziem alkalicznych i ma podobne właściwości chemiczne do wapnia i strontu, przewyższając je aktywnością. Bar reaguje z większością innych pierwiastków, tworząc związki, w których jest zwykle 2-wartościowy (w zewnętrznej powłoce elektronowej atomu baru znajdują się 2 elektrony, jego konfiguracja to 6s 2). W powietrzu bar szybko się utlenia, tworząc na powierzchni warstwę tlenku (a także nadtlenku i azotku Ba 3 N 2). Po podgrzaniu łatwo się zapala i pali żółto-zielonym płomieniem. Energicznie rozkłada wodę, tworząc wodorotlenek baru: Ba + 2H 2 O = Ba(OH) 2 + H 2. Ze względu na swoją aktywność chemiczną bar jest przechowywany pod warstwą nafty. Tlenek BaO - bezbarwne kryształy; w powietrzu łatwo przekształca się w węglan BaCO 3 i energicznie reaguje z wodą, tworząc Ba(OH) 2. Ogrzewając BaO w powietrzu w temperaturze 500°C, otrzymuje się nadtlenek BaO2, który w temperaturze 700°C rozkłada się na BaO i O2. Ogrzewając nadtlenek z tlenem pod wysokim ciśnieniem, otrzymuje się wyższy nadtlenek BaO 4 - żółtą substancję rozkładającą się w temperaturze 50-60°C. Bar łączy się z halogenami i siarką, tworząc halogenki (na przykład BaCl 2) i siarczek BaS, z wodorem - wodorkiem BaH 2, który szybko rozkłada się z wodą i kwasami. Spośród powszechnie stosowanych soli baru, chlorek baru BaCl 2 i inne halogenki, azotan Ba(NO 3) 2, siarczek BaS, chloran Ba(ClO 3) 2 są dobrze rozpuszczalne, siarczan baru BaSO 4, węglan baru BaCO 3 i chromian BaCrO 4 są słabo rozpuszczalne.

Otrzymywanie baru. Głównym surowcem do produkcji baru i jego związków jest baryt, który ulega redukcji węglem w piecach ogniowych: BaSO 4 + 4C = BaS + 4CO. Powstały rozpuszczalny BaS jest przetwarzany na inne sole baru. Główną przemysłową metodą produkcji metalicznego baru jest termiczna redukcja jego tlenku proszkiem aluminium: 4BaO + 2Al = 3Ba + BaO·Al 2 O 3 .

Mieszaninę ogrzewa się w temperaturze 1100-1200°C pod próżnią (100 mn/m2, 10-3 mm Hg). Bar odparowuje, osadzając się na zimnych częściach sprzętu. Proces prowadzony jest w okresowych elektrycznych aparatach próżniowych, które umożliwiają sekwencyjne przeprowadzanie redukcji, destylacji, kondensacji i odlewania metalu, uzyskując wlewek baru w jednym cyklu technologicznym. Przez podwójną destylację w próżni w temperaturze 900°C metal oczyszcza się do zawartości zanieczyszczeń mniejszej niż 1,10 -4%.

Zastosowanie baru. Praktyczne zastosowanie baru metalicznego jest niewielkie. Ogranicza to również fakt, że manipulacja czystym barem jest trudna. Zazwyczaj bar jest albo umieszczany w ochronnej powłoce z innego metalu, albo stapiany z jakimś metalem, który zapewnia odporność na bar. Czasami metaliczny bar otrzymuje się bezpośrednio w urządzeniach poprzez umieszczenie w nich tabletek mieszaniny baru i tlenków glinu, a następnie przeprowadzenie redukcji termicznej w próżni. Bar, a także jego stopy z magnezem i aluminium, stosowane są w technologii wysokopróżniowej jako pochłaniacz gazów resztkowych (getter). Bar stosuje się w małych ilościach w metalurgii miedzi i ołowiu do ich odtleniania i oczyszczania z siarki i gazów. Do niektórych materiałów przeciwciernych dodaje się niewielką ilość baru. Zatem dodatek baru do ołowiu znacznie zwiększa twardość stopu używanego do drukowania czcionek. Stopy barowo-niklowe wykorzystywane są do produkcji elektrod do świec zapłonowych silników oraz w lampach radiowych.

Związki baru są szeroko stosowane. Nadtlenek BaO 2 stosowany jest do produkcji nadtlenku wodoru, do wybielania jedwabiu i włókien roślinnych, jako środek dezynfekujący oraz jako jeden ze składników mieszanin zapłonowych w aluminotermii. Siarczek BaS służy do usuwania włosów ze skór. Nadchloran Ba(ClO 4) 2 jest jednym z najlepszych osuszaczy. Azotan Ba(NO 3) 2 jest stosowany w pirotechnice. Barwne sole baru - chromian BaCrO 4 (żółty) i manganian BaMnO 4 (zielony) - są dobrymi pigmentami do produkcji farb. Platynocyjanian baru Ba służy do pokrywania ekranów podczas pracy z promieniowaniem rentgenowskim i radioaktywnym (jasna żółto-zielona fluorescencja jest wzbudzana w kryształach tej soli pod wpływem promieniowania). Tytanian baru BaTiO 3 jest jednym z najważniejszych ferroelektryków. Ponieważ bar dobrze pochłania promieniowanie rentgenowskie i gamma, wchodzi w skład materiałów ochronnych w urządzeniach rentgenowskich i reaktorach jądrowych. Związki baru są obojętnymi nośnikami do ekstrakcji radu z rud uranu. Nierozpuszczalny siarczan baru jest nietoksyczny i służy jako materiał kontrastowy do badań rentgenowskich przewodu żołądkowo-jelitowego. Węglan baru służy do zabijania gryzoni.

Bar w organizmie. Bar występuje we wszystkich organach roślin; jego zawartość w popiele roślinnym zależy od ilości baru w glebie i waha się od 0,06-0,2 do 3% (w złożach barytu). Współczynnik akumulacji baru (bar w popiele / bar w glebie) dla roślin zielnych wynosi 0,2-6, dla roślin drzewiastych 1-30. Stężenie baru jest większe w korzeniach i gałęziach, mniejsze w liściach; wzrasta wraz z wiekiem pędów. Bar (jego rozpuszczalne sole) jest trujący dla zwierząt, dlatego zioła zawierające duże ilości baru (do 2-30% w popiele) powodują zatrucie u roślinożerców. Bar odkłada się w kościach oraz w małych ilościach w innych narządach zwierząt. Dawka 0,2-0,5 g chlorku baru powoduje u człowieka ostre zatrucie, 0,8-0,9 g powoduje śmierć.

DEFINICJA

Bar znajduje się w szóstym okresie grupy II głównej (A) podgrupy układu okresowego.

Należy do rodziny S-elementy. Metal. Oznaczenie - Ba. Numer seryjny - 56. Względna masa atomowa - 137,34 amu.

Struktura elektronowa atomu baru

Atom baru składa się z dodatnio naładowanego jądra (+56), wewnątrz którego znajduje się 56 protonów i 81 neutronów, a 56 elektronów porusza się po sześciu orbitach.

Ryc.1. Schematyczna budowa atomu baru.

Rozkład elektronów pomiędzy orbitalami jest następujący:

56Ba) 2) 8) 18) 18) 8) 2 ;

1S 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 6 3D 10 4S 2 4P 6 4D 10 5S 2 5P 6 6S 2 .

Zewnętrzny poziom energii atomu baru zawiera 2 elektrony, które są wartościowością. Schemat energetyczny stanu podstawowego przyjmuje następującą postać:

Atom baru charakteryzuje się obecnością stanu wzbudzonego. Elektrony 6 S-poziomy podrzędne wyparowują i jeden z nich zajmuje wolny orbital 6 P-podpoziom:

Obecność dwóch niesparowanych elektronów wskazuje, że bar ma stopień utlenienia +2.

Elektrony walencyjne atomu baru można scharakteryzować za pomocą zestawu czterech liczb kwantowych: N(kwant główny), l(orbitalny), m l(magnetyczne) i S(kręcić się):

Przykłady rozwiązywania problemów

PRZYKŁAD 1

BAR, Ba (łac. Bar, od greckiego barys - ciężki * a. bar; n. Bar; f. bar; i. bario), - pierwiastek chemiczny głównej podgrupy grupy 11 okresowego układu pierwiastków Mendelejewa, liczba atomowa 56, masa atomowa 137,33. Naturalny bar składa się z mieszaniny siedmiu stabilnych izotopów; Przeważa 138 Va (71,66%). Bar został odkryty w 1774 roku przez szwedzkiego chemika K. Scheele w postaci BaO. Bar metaliczny po raz pierwszy otrzymał angielski chemik H. Davy w 1808 roku.

Otrzymywanie baru

Bar metaliczny otrzymuje się poprzez redukcję termiczną w próżni w temperaturze 1100-1200°C sproszkowanego tlenku baru. Bar stosowany jest w stopach - z ołowiem (stopy drukarskie i przeciwcierne), aluminium oraz (pochłaniacze gazów w instalacjach próżniowych). Jego sztuczne izotopy promieniotwórcze są szeroko stosowane.

Zastosowania baru

Bar i jego związki dodawane są do materiałów przeznaczonych do ochrony przed promieniowaniem radioaktywnym i rentgenowskim. Powszechnie stosowane są związki baru: tlenek, nadtlenek i wodorotlenek (do produkcji nadtlenku wodoru), azotek (w pirotechnice), siarczan (jako środek kontrastowy w radiologii, badaniach), chromian i manganian (w produkcji farb), tytanian (jeden z najważniejszych ferroelektryków), siarczki (w przemyśle skórzanym) itp.

Bar jest pierwiastkiem głównej podgrupy drugiej grupy, szóstego okresu układu okresowego pierwiastków chemicznych D.I. Mendelejewa, o liczbie atomowej 56. Jest oznaczony symbolem Ba (łac. Bar). Prosta substancja to miękki, kowalny metal ziem alkalicznych o srebrzystobiałym kolorze. Ma wysoką aktywność chemiczną.

Bar został odkryty jako tlenek BaO w 1774 roku przez Karla Scheele. W 1808 roku angielski chemik Humphry Davy otrzymał amalgamat baru w drodze elektrolizy mokrego wodorotlenku baru z katodą rtęciową; Po odparowaniu rtęci po podgrzaniu uwolniła się metaliczny bar.

W 1774 roku szwedzki chemik Carl Wilhelm Scheele i jego przyjaciel Johan Gottlieb Hahn badali jeden z najcięższych minerałów - ciężki dźwigar BaSO 4. Udało im się wyizolować nieznaną wcześniej „ciężką ziemię”, którą później nazwano barytem (od greckiego βαρυς – ciężki). A 34 lata później Humphry Davy, poddając elektrolizie mokrą ziemię barytową, uzyskał z niej nowy pierwiastek - bar. Należy zauważyć, że w tym samym 1808 roku, nieco wcześniej niż Davy, Jene Jacob Berzelius i jego współpracownicy uzyskali amalgamaty wapnia, strontu i baru. Tak pojawił się pierwiastek bar.

Starożytni alchemicy kalcynowali BaSO 4 drewnem lub węglem drzewnym i otrzymywali fosforyzujące „klejnoty bolońskie”. Ale pod względem chemicznym te klejnoty nie są BaO, ale siarczkiem baru BaS.

pochodzenie imienia

Swoją nazwę wziął od greckiego barysa – „ciężki”, ponieważ jego tlenek (BaO) charakteryzował się niezwykle dużą gęstością jak na takie substancje.

Skorupa ziemska zawiera 0,05% baru. To całkiem sporo – znacznie więcej niż np. ołów, cyna, miedź czy rtęć. Nie występuje w ziemi w czystej postaci: bar jest aktywny, należy do podgrupy metali ziem alkalicznych i naturalnie jest dość ściśle związany z minerałami.

Głównymi minerałami baru są wspomniany już ciężki drzewc BaSO 4 (częściej nazywany barytem) oraz witeryt BaCO3, nazwany na cześć Anglika Williama Witheringa (1741...1799), który odkrył ten minerał w 1782 r. Niewielkie stężenie soli baru występuje w wielu wodach mineralnych i wodzie morskiej. Niska zawartość w tym przypadku jest plusem, a nie minusem, ponieważ wszystkie sole baru, z wyjątkiem siarczanu, są trujące.

Ze względu na związki mineralne rudy barytowe dzielą się na monomineralne i złożone. Kompleksy złożone dzielą się na baryt-siarczek (zawierają siarczki ołowiu, cynku, czasem miedzi i pirytu żelaza, rzadziej Sn, Ni, Au, Ag), baryt-kalcyt (zawierają do 75% kalcytu), żelazo-baryt (zawierają magnetyt, hematyt, a w górnych strefach getyt i hydrogoetyt) oraz baryt-fluoryt (oprócz barytu i fluorytu zawierają zwykle kwarc i kalcyt, a czasami w postaci drobnych zanieczyszczeń występują siarczki cynku, ołowiu, miedzi i rtęci) ).

Z praktycznego punktu widzenia największym zainteresowaniem cieszą się złoża żył hydrotermalnych monomineralnych, barytowo-siarczkowych i barytowo-fluorytowych. Niektóre osady warstw metasomatycznych i osady eluwialne mają również znaczenie przemysłowe. Osady osadowe, będące typowymi osadami chemicznymi zbiorników wodnych, są rzadkie i nie odgrywają znaczącej roli.

Z reguły rudy barytu zawierają inne przydatne składniki (fluoryt, galena, sfaleryt, miedź, złoto w stężeniach przemysłowych), dlatego stosuje się je w połączeniu.

Naturalny bar składa się z mieszaniny siedmiu stabilnych izotopów: 130 Ba, 132 Ba, 134 Ba, 135 Ba, 136 Ba, 137 Ba, 138 Ba. Ten ostatni jest najczęstszy (71,66%). Znane są również radioaktywne izotopy baru, z których najważniejszy to 140 Ba. Powstaje w wyniku rozpadu uranu, toru i plutonu.

Metal można otrzymać różnymi sposobami, w szczególności poprzez elektrolizę stopionej mieszaniny chlorku baru i chlorku wapnia. Bar można otrzymać poprzez redukcję go z tlenku metodą aluminotermiczną. W tym celu witeryt opala się węglem i otrzymuje się tlenek baru:

BaCO 3 + C → BaO + 2CO.

Następnie mieszaninę BaO z proszkiem aluminiowym ogrzewa się w próżni do temperatury 1250°C. Zredukowane pary baru skraplają się w zimnych częściach rury, w których zachodzi reakcja:

3BaO + 2Al → Al 2O 3 + 3Ba.

Interesujące jest to, że skład mieszanin zapłonowych do aluminotermii często zawiera nadtlenek baru BaO2.

Trudno jest otrzymać tlenek baru poprzez zwykłą kalcynację witerytu: witeryt rozkłada się dopiero w temperaturach powyżej 1800°C. Łatwiej jest otrzymać BaO poprzez kalcynację azotanu baru Ba(NO 3) 2:

2Ba (NO 3) 2 → 2BaO + 4NO 2 + O 2.

Zarówno elektroliza, jak i redukcja za pomocą aluminium dają miękki (twardszy niż ołów, ale bardziej miękki niż cynk) błyszczący biały metal. Topi się w temperaturze 710°C, wrze w temperaturze 1638°C, a jego gęstość wynosi 3,76 g/cm 3 . Wszystko to w pełni odpowiada pozycji baru w podgrupie metali ziem alkalicznych.

Istnieje siedem znanych naturalnych izotopów baru. Najpopularniejszym z nich jest bar-138; to ponad 70%.

Bar jest bardzo aktywny. Zapala się samoczynnie pod wpływem uderzenia i łatwo rozkłada wodę, tworząc rozpuszczalny hydrat tlenku baru:

Ba + 2H 2 O → Ba (OH) 2 + H 2.

Wodny roztwór hydratu tlenku baru nazywany jest wodą barytową. Tę „wodę” wykorzystuje się w chemii analitycznej do oznaczania CO 2 w mieszaninach gazowych. Ale to już jest z opowieści o stosowaniu związków baru. Bar metaliczny nie znajduje prawie żadnego praktycznego zastosowania. W bardzo małych ilościach wprowadza się go do stopów łożyskowych i drukarskich. W lampach radiowych stosuje się stop baru i niklu, czysty bar stosuje się jedynie w technologii próżniowej jako getter (absorber gazu).

Bar metaliczny otrzymuje się z tlenku poprzez redukcję aluminium w próżni w temperaturze 1200-1250°C:

4BaO + 2Al = 3Ba + BaAl 2 O 4.

Bar oczyszcza się poprzez destylację próżniową lub wytapianie strefowe.

Wytwarzanie tytanu barowego. Jest stosunkowo łatwy do zdobycia. Witherite BaCO 3 w temperaturze 700...800°C reaguje z dwutlenkiem tytanu TiO 2, wynik jest dokładnie taki, jaki jest potrzebny:

BaCO 3 + TiO 2 → BaTiO 3 + CO 2.

Podstawowy bal studencki. Metodą otrzymywania baru metalicznego z BaO jest jego redukcja proszkiem A1: 4BaO + 2A1 -> 3Ba + BaO*A1 2 O 3. Proces prowadzi się w reaktorze w temperaturze 1100-1200°C w atmosferze Ar lub w próżni (preferowana jest ta druga metoda). Stosunek molowy BaO:A1 wynosi (1,5-2):1. Reaktor umieszcza się w piecu, tak aby temperatura jego „zimnej części” (powstające w nim pary baru są w nim skraplane) wynosiła około 520 ° C. Przez destylację w próżni bar jest oczyszczany do zawartości zanieczyszczeń mniejszej niż 10 ~ 4% wagowo, a przy stosowaniu topienia strefowego - do 10 ~ 6%.

Niewielkie ilości baru otrzymuje się także poprzez redukcję BaBeO 2 [syntetyzowanego przez stopienie Ba(OH) 2 i Be(OH) 2 ] w temperaturze 1300°C z tytanem, a także rozkład w temperaturze 120°C Ba( N 3) 2 powstający podczas wymiany soli baru na NaN 3 .

Octan Ba ​​(OOСSN 3), - bezbarwny. kryształy; poseł. 490°C (z rozkładem); gęsty 2,47 g/cm3; sol. w wodzie (58,8 g na 100 g w temperaturze 0°C). Poniżej 25°C trihydrat krystalizuje z roztworów wodnych, w temperaturze 25-41°C – monohydrat, powyżej 41°C – sól bezwodna. Otrzymuj interakcję. Ba(OH)2, BaCO3 lub BaS z CH3CO2H Stosowany jako zaprawa przy barwieniu wełny i perkalu.

Manganian(VI) BaMnO 4 - zielone kryształy; nie rozkłada się do 1000°C. Otrzymywany przez kalcynację mieszaniny Ba(NO 3) 2 z MnO 2. Pigment (Cassel lub zieleń manganowa) powszechnie używany do malowania fresków.

Chromian(VI) BaСrO 4 - żółte kryształy; poseł. 1380°C; - 1366,8 kJ/mol; sol. w nie-organizacji. k-tah, nie sol. w wodzie. Otrzymuj interakcję. wodne roztwory Ba(OH) 2 lub BaS z chromianami metali alkalicznych(VI). Pigment (żółty baryt) do ceramiki. MPC 0,01 mg/m 3 (w przeliczeniu na Cr0 3). Pirkonian BaZrO 3 - bezbarwny. kryształy; poseł. ~269°C; - 1762 kJ/mol; sol. w wodzie i wodnych roztworach zasad i NH 4 HCO 3 rozkłada się przez silny inorg. do-tami. Otrzymuj interakcję. ZrO 2 z BaO, Ba(OH) 2 lub BaCO 3 po podgrzaniu. Cyrkonian Ba ​​zmieszany z BaTiO 3 jest piezoelektrykiem.

Bromek BaBr 2 - białe kryształy; poseł. 847°C; gęsty 4,79 g/cm3; -757 kJ/mol; cóż, sol. w wodzie, metanolu, gorzej - w etanolu. Dihydrat krystalizuje z roztworów wodnych, w temperaturze 75°C przechodzi w monohydrat, w temperaturze powyżej 100°C w sól bezwodną. W roztworach wodnych zachodzi interakcja. z CO 2 i O 2 z powietrza, tworząc BaCO 3 i Br 2. Uzyskaj interakcję BaBr 2. wodne roztwory Ba(OH) 2 lub BaCO 3 z kwasem bromowodorowym.

Jodek BaI 2 - bezbarwny. kryształy; poseł. 740°C (z rozkładem); gęsty 5,15 g/cm3; . -607 kJ/mol; cóż, sol. w wodzie i etanolu. Z roztworów gorącej wody krystalizuje dihydrat (odwadnia się w temperaturze 150°C), poniżej 30°C – heksahydrat. Uzyskaj interakcję BaI 2. wodne roztwory Ba(OH) 2 lub BaCO 3 z kwasem jodowodorowym.

Bar jest srebrzystobiałym, ciągliwym metalem. Jeśli uderzy się gwałtownie, pęka. Istnieją dwie alotropowe modyfikacje baru: α-Ba z sześcienną siatką skupioną w ciele (parametr a = 0,501 nm) jest stabilny do 375 ° C; β-Ba jest stabilny powyżej.

Twardość w skali mineralogicznej 1,25; Skala Mohsa 2.

Przechowuj bar metaliczny w nafcie lub pod warstwą parafiny.

Bar jest metalem ziem alkalicznych. Intensywnie utlenia się na powietrzu, tworząc tlenek baru BaO i azotek baru Ba 3 N 2 i zapala się przy lekkim podgrzaniu. Reaguje energicznie z wodą tworząc wodorotlenek baru Ba(OH) 2:

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

Aktywnie oddziałuje z rozcieńczonymi kwasami. Wiele soli baru jest nierozpuszczalnych lub słabo rozpuszczalnych w wodzie: siarczan baru BaSO 4, siarczyn baru BaSO 3, węglan baru BaCO 3, fosforan baru Ba 3 (PO 4) 2. Siarczek baru BaS, w przeciwieństwie do siarczku wapnia CaS, jest dobrze rozpuszczalny w wodzie.

Natura Od maja bar składa się z siedmiu stabilnych izotopów. części 130, 132, 134-137 i 138 (71,66%). Przekrój wychwytu neutronów termicznych wynosi 1,17-10 28 m 2. Konfiguracja zewnętrzna powłoka elektronowa 6s 2 ; stopień utlenienia + 2, rzadko + 1; energia jonizacji Ba°->Ba + ->Ba 2+ odpowiednio 5,21140 i 10,0040 eV; Elektroujemność Paulinga 0,9; promień atomowy 0,221 nm, promień jonowy Ba 2+ 0,149 nm (liczba koordynacyjna 6).

Łatwo reaguje z halogenami, tworząc halogenki.

Po podgrzaniu z wodorem tworzy wodorek baru BaH2, który z kolei tworzy kompleks Li z wodorkiem litu LiH.

Reaguje po ogrzaniu z amoniakiem:

6Ba + 2NH 3 = 3BaH 2 + Ba 3 N 2

Po podgrzaniu azotek baru Ba 3 N 2 reaguje z CO, tworząc cyjanek:

Ba 3 N 2 + 2CO = Ba(CN) 2 + 2BaO

W połączeniu z ciekłym amoniakiem daje ciemnoniebieski roztwór, z którego można wydzielić amoniak, który ma złoty połysk i łatwo rozkłada się po usunięciu NH 3. W obecności katalizatora platynowego amoniak rozkłada się, tworząc amid baru:

Ba(NH 2) 2 + 4NH 3 + H 2

Węglik baru BaC 2 można otrzymać przez ogrzewanie BaO z węglem w piecu łukowym.

Z fosforem tworzy fosforek Ba 3 P 2 .

Bar redukuje tlenki, halogenki i siarczki wielu metali do odpowiedniego metalu.

Podstawą getterów (pochłaniaczy gazu) jest stop baru z A1 (stop Alba, 56% Ba). Aby otrzymać sam getter, bar jest odparowywany ze stopu poprzez ogrzewanie o wysokiej częstotliwości w próżniowej kolbie urządzenia, w wyniku czego na zimnych częściach kolby tworzy się tzw. bar; lustro barowe (lub powłoka rozproszona podczas odparowywania w środowisku azotu). Aktywną częścią zdecydowanej większości katod termionowych jest BaO. Bar stosowany jest także jako środek odtleniający Cu i Pb oraz jako dodatek do środków przeciwciernych. stopy, metale żelazne i nieżelazne oraz stopy, z których wykonuje się czcionki drukarskie w celu zwiększenia ich twardości. Stopy baru z Ni stosowane są do produkcji elektrod świec zapłonowych w silnikach wewnętrznych. spalania i w lampach radiowych. 140 Va (T 1/2 12,8 dnia) to wskaźnik izotopowy stosowany w badaniu związków baru.

Bar metaliczny, często stopowy z aluminium, jest stosowany jako getter w urządzeniach elektronicznych pracujących w wysokiej próżni.

Bar dodaje się razem z cyrkonem do chłodziw ciekłych metali (stopów sodu, potasu, rubidu, litu, cezu) w celu zmniejszenia agresywności tego ostatniego dla rurociągów i metalurgii.

Fluorek baru stosowany jest w postaci monokryształów w optyce (soczewki, pryzmaty).

Nadtlenek baru stosowany jest w pirotechnice i jako środek utleniający. Azotan baru i chloran baru są stosowane w pirotechnice do barwienia płomieni (zielony ogień).

Chromian baru wykorzystywany jest do produkcji wodoru i tlenu metodą termochemiczną (cykl Oak Ridge, USA).

Tlenek baru wraz z tlenkami miedzi i metali ziem rzadkich służy do syntezy ceramiki nadprzewodzącej pracującej w temperaturach ciekłego azotu i wyższych.

Tlenek baru służy do topienia specjalnego rodzaju szkła – używanego do powlekania prętów uranowych. Jeden z powszechnych rodzajów takich szkieł ma następujący skład - (tlenek fosforu - 61%, BaO - 32%, tlenek glinu - 1,5%, tlenek sodu - 5,5%). Do topienia szkła dla przemysłu nuklearnego stosuje się również fosforan baru.

Fluorek baru jest stosowany w półprzewodnikowych akumulatorach fluorowych jako składnik elektrolitu fluorkowego.

Tlenek baru stosowany jest w akumulatorach tlenkowo-miedzianych dużej mocy jako składnik masy czynnej (tlenek baru-tlenek miedzi).

Siarczan baru stosowany jest jako ekspander masy czynnej elektrody ujemnej przy produkcji akumulatorów kwasowo-ołowiowych.

Do masy szklanej dodaje się węglan baru BaCO 3 w celu zwiększenia współczynnika załamania światła szkła. Siarczan baru stosowany jest w przemyśle papierniczym jako wypełniacz; Jakość papieru zależy w dużej mierze od jego wagi; baryt BaSO 4 powoduje, że papier jest cięższy. Sól ta jest koniecznie zawarta we wszystkich drogich rodzajach papieru. Ponadto siarczan baru jest szeroko stosowany w produkcji białej farby litoponowej - produktu reakcji roztworów siarczku baru z siarczanem cynku:

BaS + ZnSO 4 → BaSO 4 + ZnS.

Obie sole, które są białe, wytrącają się, pozostawiając w roztworze czystą wodę.

Podczas wiercenia głębokich odwiertów naftowych i gazowych jako płuczkę wiertniczą stosuje się zawiesinę siarczanu baru w wodzie.

Kolejna sól baru ma ważne zastosowania. Jest to tytanian baru BaTiO 3 - jeden z najważniejszych ferroelektryków (ferroelektryki polaryzują się same, bez wpływu pola zewnętrznego. Wyróżniają się wśród dielektryków tak samo, jak materiały ferromagnetyczne wśród przewodników. Zdolność do takiej polaryzacji jest zatrzymywane tylko w określonej temperaturze. Spolaryzowane ferroelektryki charakteryzują się wyższą stałą dielektryczną), które są uważane za bardzo cenne materiały elektryczne.

W 1944 r. klasę tę uzupełniono tytanianem baru, którego właściwości ferroelektryczne odkrył radziecki fizyk B.M. Wulom. Specyfiką tytanianu baru jest to, że zachowuje on właściwości ferroelektryczne w bardzo szerokim zakresie temperatur - od zera absolutnego do +125°C.

Bar znalazł także zastosowanie w medycynie. Jego sól siarczanowa stosowana jest w diagnostyce chorób żołądka. BaSO 4 miesza się z wodą i podaje pacjentowi do połknięcia. Siarczan baru jest nieprzezroczysty dla promieni rentgenowskich, dlatego te części przewodu pokarmowego, przez które przechodzi „owsianka barowa”, pozostają na ekranie ciemne. W ten sposób lekarz poznaje kształt żołądka i jelit oraz określa miejsce, w którym może pojawić się wrzód.

Wpływ baru na organizm ludzki

Drogi wnikania do organizmu.
Główną drogą przedostawania się baru do organizmu człowieka jest żywność. Zatem niektórzy mieszkańcy mórz są w stanie akumulować bar z otaczającej wody i to w stężeniach 7-100 (a w przypadku niektórych roślin morskich nawet 1000) razy większych niż jego zawartość w wodzie morskiej. Niektóre rośliny (na przykład soja i pomidory) są również zdolne do akumulacji baru z gleby 2–20 razy. Jednakże na obszarach, gdzie stężenie baru w wodzie jest wysokie, woda pitna może również przyczyniać się do całkowitego spożycia baru. Pobór baru z powietrza jest znikomy.

Zagrożenie dla zdrowia.
Naukowe badania epidemiologiczne prowadzone pod patronatem WHO nie potwierdziły związku pomiędzy umieralnością z powodu chorób układu krążenia a poziomem baru w wodzie pitnej. W krótkotrwałych badaniach na ochotnikach nie wykryto szkodliwego wpływu na układ sercowo-naczyniowy przy stężeniach baru do 10 mg/l. To prawda, że ​​​​w eksperymentach na szczurach, gdy ten ostatni spożywał wodę nawet o niskiej zawartości baru, zaobserwowano wzrost skurczowego ciśnienia krwi. Wskazuje to na potencjalne ryzyko wystąpienia podwyższonego ciśnienia krwi u osób długotrwale spożywających wodę zawierającą bar (takie dane posiada USEPA).
Dane USEPA sugerują również, że nawet pojedynczy wypicie wody zawierającej bar w stężeniu znacznie przekraczającym maksymalne dopuszczalne poziomy może prowadzić do osłabienia mięśni i bólu brzucha. Należy jednak wziąć pod uwagę, że norma dla baru ustalona przez normę jakości USEPA (2,0 mg/l) znacznie przekracza wartość zalecaną przez WHO (0,7 mg/l). Rosyjskie normy sanitarne określają jeszcze bardziej rygorystyczną wartość MPC dla baru w wodzie - 0,1 mg/l. Technologie usuwania wody: wymiana jonowa, odwrócona osmoza, elektrodializa.