Baryum

Z Multimediaexpo.cz

Přejít na: navigace, hledání
Baryum
Baryum
Atomové číslo56
Počet stabilních izotopů7
Relativní atomová hmotnost137,327(7) amu
Elektronová konfigurace [Xe] 6s2
Elektronegativita (Pauling)0,89
Teplota tání727 °C (1000 K)
Teplota varu1897 °C (2170 K)
Hustota3,51 g.cm-3
Hustota při teplotě tání3,338 g.cm-3
Registrační číslo CAS13494-80-9
Tvrdost1,25
Vzhled Pevné baryum v argonové atmosféře
Atomový poloměr 2,17 Å (2,17*10-10m)
Iontový poloměr 1,43 Å (1,43*10-10m)
Výparné teplo 149,201 kJ/mol
Ionizační potenciál Ba→Ba+ 500,41 kJ/mol
Ionizační potenciál Ba+→Ba2+ 959,391 kJ/mol
Ionizační potenciál Ba2+→Ba3+ 3 422,512 kJ/mol
Normální potenciál - 2,92 V
Hydratační teplo 1 242,648 kJ/mol

Baryum, Chemická značka Ba, lat. Baryum je pátým prvkem z řady kovů alkalických zemin, je to měkký, velmi reaktivní a toxický kov.

Obsah

Základní fyzikálně - chemické vlastnosti

Kovové baryum

Všechny rozpustné soli barya jsou prudce jedovaté. Poměrně měkký, lehký, reaktivní kov, který se svými vlastnostmi více podobá vlastnostem alkalických kovů. V kapalném amoniaku se rozpouští za vzniku černého roztoku. Baryum patří k lepším vodičům elektrického proudu a tepla. Je nejreaktivnější z kovů alkalických zemin a reaktivitou se podobá alkalickým kovům, jeho reaktivita je natolik vysoká, že může být dlouhodobě uchováváno pouze pod vrstvou alifatických uhlovodíků (jako petrolej, nafta) s nimiž nereaguje. Soli barya barví plamen zeleně.

Baryum je velmi reaktivní a v přírodě vytváří pouze barnaté sloučeniny Ba2+. V laboratoři lze připravit sloučeniny (tzv. superbáze), ve kterých může mít stroncium baridový anion Ba2-, takovéto sloučeniny jsou velmi nestabilní a patří mezi nejsilnější redukční činidla. Baryum reaguje za pokojové teploty s vodou i kyslíkem. Na vzduchu se okamžitě pokrývá vrstvou nažloutlého oxidu, práškové baryum je na vzduchu schopno samovolného vznícení. Při zahřátí se snadno slučuje s dusíkem na nitrid barnatý Ba3N2 a s vodíkem na hydrid barnatý BaH2 a i s velkým množstvím prvků tvoří za vyšších teplot sloučeniny.

Baryum je zásadotvorný prvek a rozpouští se v běžných kyselinách za tvorby barnatých solí. Nerozpouští se v roztocích hydroxidů.

Historický vývoj

Těživec (baryt) BaSO4 byl poprvé poznán na základě objevu boloňského obuvníka v roce 1602, který zjistil, že při žíhání síranu barnatého s organickými látkami začíná látka fosforeskovat - tzv. boloňské fosfory

Roku 1732 objevil William Withering uhličitan barnatý v nerostu, který byl později po něm nazván witherit. Oxid barnatý byl objeven roku 1774 Carlem Scheelem, který zprvu nepoznal, že jde o sloučeninu nové zeminy, která souvisí s těživcem. Zjistil to teprve Johan Gottlieb Gahn a po něm to pak potvrdil Carl Scheele. Po tomto objevu dali těživci název baryt z řeckého barys - těžký. Tento název přešel i na prvek - baryum.

Baryum poprvé připravil sir Humphry Davy roku 1808 elektrolýzou barnatého amalgámu, který si připravil elektrolýzou slabě zvlhčeného hydroxidu barnatého za použití rtuťové katody.

Výskyt v přírodě

Psilomelan - Ba(Mn2+)(Mn4+)8O16(OH)4
Minerál baryt - BaSO4

Díky své velké reaktivitě se v přírodě setkáváme prakticky pouze se sloučeninami barya. Ve všech svých sloučeninách se vyskytuje pouze v mocenství Ba+2.

Výskyt barya v přírodě i okolním vesmíru je poměrně vzácný, jak to již vyplývá z jeho vysokého atomového čísla. V zemské kůře se vyskytuje v množství 0,025-0,045 %, čímž se řadí na 14. místo v zastoupení prvků podle výskytu. Jeho procentuální obsah odpovídá 390 ppm (parts per milion = počet částic na 1 milion částic) a ve výskytu se řadí před stroncium. V mořské vodě je jeho koncentrace pouze 0,03 mg Ba/l a ve vesmíru připadá na jeden atom barya přibližně 8 miliard atomů vodíku.

Nejznámějším minerálem barya je síran barnatý, baryt neboli těživec BaSO4 a witherit BaCO3. Další, méně významné, minerály baria jsou:

Baryt se vyskytuje na mnoha místech ve světě, známá jsou ložiska v Rumunsku, Anglii, Itálii, USA a na Ukrajině. V České republice se ložiska barytu vyskytují v okolí Příbrami, Harrachova a Teplic.

Izotopy

Přírodní baryum je směsí sedmi izotopů v zastoupení 130Ba (0.106%), 132Ba (0.101%), 134Ba (2.417%), 135Ba (6.592%), 136Ba (7.854%), 137Ba (11.23%) a 138Ba (71.7%). Dalších 22 uměle připravených izotopů barya je silně radioaktivních, protože jejich poločas rozpadu se pohybuje ve zlomcích sekund až milisekund, výjimku tvoří pouze izotop 133Ba, který má poločas rozpadu 10,51 let. Baryum také vzniká jako jeden z produktů při výbuchu jaderné bomby.

235U + 1n → 145Ba + 88Kr + 3 1n

Výroba

Kovové baryum se průmyslově nejčastěji vyrábí z rudy barytu. V prvním kroku se ruda redukuje uhlíkem na sulfid barnatý a oxid uhličitý. V druhém kroku probíhá reakce sulfidu barnatého s vodou a oxidem uhličitý za vzniku uhličitanu barnatého a sulfanu. Ve třetím kroku se uhličitan barnatý termický rozloží na oxid barnatý a oxid uhličitý. Čtvrtý krok je vakuová redukce oxidu barnatého za vzniku barya.

BaSO4 + 2 C → BaS + 2 CO2
BaS + H2O + CO2 → BaCO3 + H2S
BaCO3 → BaO + CO2
3 BaO + 2 Al → Al2O3 + 3 Ba

Kovové baryum lze také vyrobit, ale ne v takové čistotě, elektrolýzou taveniny chloridu barnatého ve směsi s chloridem draselným. Dalším produktem této reakce je elementární chlor, který je ihned dále zpracováván v chemické výrobě. K elektrolýze se používá grafitové anody, na které se vylučuje chlor a železné katody, na které se vylučuje baryum.

K přípravě elementárního barya se dá využít i samostatná vakuová redukce oxidu barnatého hliníkem nebo křemíkem při 1200 °C.

3 BaO + 2 Al → Al2O3 + 3 Ba
3 BaO + Si → BaSiO3 + 2 Ba

K malé přípravě barya lze také využít termický rozklad azidu barnatého na dusík a baryum.

Využití

Sloučeniny

Anorganické sloučeniny

Soli

Větší část barnatých solí se ve vodě rozpuští, ale část se rozpouští hůře nebo vůbec, všechny soli mají bílou barvu (nebo jsou bezbarvé), pokud není anion soli barevný (manganistany, chromany). Barnaté soli jsou lépe rozpustné než soli hořečnaté, vápenaté a stroncium a všechny rozpustné soli jsou prudce jedovaté. Barnaté soli vytváří snadno podvojné soli a dnes i komplexy, které ale nejsou pro stroncium a i další kovy alkalických zemin typické.

Organické sloučeniny

Mezi organické sloučeniny barya patří zejména barnaté soli organických kyselin a barnaté alkoholáty. K dalším barnatým sloučeninám patří organické komplexy. Zcela zvláštní skupinu organických barnatých sloučenin tvoří organokovové sloučeniny.

Literatura

Externí odkazy



Commons nabízí fotografie, obrázky a videa k tématu
Baryum
Osobní nástroje
Jmenné prostory
Varianty
Akce
Hlavní funkce
Navigace
Nástroje
Příspěvky a dary
Další informace