Реферат: Барий и его соединения

При цинкотермическом восстановлении окиси бария в вакууме образуется сплав цинка и бария.

Металлотермическое восстановление хлорида бария натрием, калием или металлическим цинком в вакууме приводит к образова­нию сплавов бария с натрием, бария с калием и бария с цинком. Если восстановление хлорида бария идет при нагревании с карби­дом кальция CaC₂ , образуется сплав бария и кальция.

Термическое разложение гидрида и Ва( NH₃ )₆

Термическая вакуумная диссоциация гидрида бария (900—1000°), нитрида Ва₃ N₂ (160—180°) и Ва(NH ₃ )₆ (комнатная температура) сопровождается образованием металлического бария.

Электролиз хлорида бария

При электролизе расплавленного хлорида бария (или расплавлен­ной смеси BaCl₂ —NaCI, BaCl₂ —BaF₂ ) с расплавленным свинцо­вым или оловянным катодом образуются сплавы бария со свинцом или оловом. Во время электролиза насыщенного раствора хлорида бария на ртутном катоде образуется амальгама бария.

Электролитический метод вследствие трудоемкости практически не используется в промышленности.

Очистка

Сырой металлический барий очищают перегонкой в вакууме (1—1,5 мм рт. ст., температура 800°) в аппаратуре, подобной при­меняемой для очистки магния.

ХИМИЧЕСКИЕ И ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Барий — белый серебристый металл с объемно-центрированной кубической решеткой (модификация α-Ва устойчива ниже 375°, модификация β-Ва — от 375 до 710°). Плотность бария 3,74 г1см³ , твердость 3 по шкале Мооса (тверже свинца). Ковкий металл. При загрязнении ртутью становится хрупким. Т. пл. 710°, т. кип. 1696°. Соли бария окрашивают пламя газовой горелки в желто-зеленый цвет.

Самый важный радиоактивный изотоп бария — (β- и γ-активный ¹⁴⁰ Ва — образуется при распаде урана, тория и плутония; период полураспада 13,4 дня. ¹⁴⁰ Ва извлекают хроматографически из смеси продуктов распада. Распад изотопа ¹⁴⁰ Ва сопровождается выделе­нием радиоактивного ¹⁴⁰ La.

При облучении цезия дейтронами образуется ядерный изотоп ¹³³ Ва с периодом полураспада 1,77 дней. Со свинцом, никелем, сурь­мой, оловом и железом барий образует сплавы.

Барий химически активнее кальция и стронция. Металлический барий хранят в герметичных сосудах под петролейным эфиром или парафиновым маслом. На воздухе металлический барий теряет блеск, покрывается коричневато-желтой, а затем серой пленкой окиси и нит­рида:

Ва + 1/20₂ = Ва0 + 133,1 ккал.

ЗВа +N₂ = Ba₃ N₂ + 89,9ккал

Под действием галогенов металлический барий образует безвод­ные галогениды ВаХ₂ (X == F ˉ, С1ˉ , Вг ˉ, I ˉ ). Металлический барий разлагает воду:

Ва + 2Н₂ О = Ва(ОН)₂ + 112 + 92,5 ккал

Растворение металлического бария в жидком аммиаке (—40") сопровождается образованием аммиаката Ba(NH₃ )₆ -При обычной температуре барий реагирует с двуокисью углерода:

5Ва + 2C0₂ = ВаС₂ + 4Bа0

Металлический барий — сильный восстановитель. С его помощью при восстановлении хлорида америция (1100°) и фторида кюрия (1300°) были получены элементы америций (N 95) и кюрий (N 96). При высокой температуре барий восстанавливает закись углерода, а выде­ляющийся свободный углерод реагирует с барием с образованием карбида ВаС₂ .

Приведенная ниже схема иллюстрирует химическую активность бария.

Растворимые соли бария чрезвычайно ядовиты. Введенный внутривенно хлорид бария мгновенно вызывает смерть. Карбонат и сульфит бария ядовиты, так как они растворяются в соляной кислоте, которая содержится в желудочном соке.

ПРИМЕНЕНИЕ

Металлический барий применяется для металлотермического вос­становления америция и кюрия, в антифрикционных сплавах на осно­ве свинца, а также в вакуумной технике. Сплавы свинец — барий вытесняют полиграфические сплавы свинец — сурьма.

СОЕДИНЕНИЯ (ОБЩИЕ СВОЙСТВА)

Известны многочисленные соединения, в которых барий присут­ствует в виде двухвалентного катиона. Ион Ва²⁺ бесцветен, имеет устойчивую восьмиэлектронную конфигурацию. Радиус иона 1,34 А. Он обладает относительно большим объемом и слабо выраженной тенденцией к поляризации, поэтому не образует устойчивых ком­плексных соединений. Гидроокись Ba(OH)g представляет собой силь­ное основание.

Неорганические соединения

Гидрид бария, ВаН₂ , получают нагреванием металлического бария, сплавов кадмий — барий, ртуть — барий или окиси бария в атмосфере водорода:

Ва + Н₂ = ВаН₂ + 55 ккал Ва0+ 2Н₂ = BaH₂ + Н₂ О

BaH₂ — серовато-белые кристаллы с плотностью 4,21 г/см³ . Выше 675° они подвергаются термической диссоциации. Гидрид бария разлагает воду и взаимодействует с азотом, соляной кислотой и аммиаком.

Гидрид бария применяют в качестве катализатора реакций гидро­генизации.

Окись бария, ВаО, получают непосредственным синтезом из эле­ментов. Кроме того, используют термическое разложение гидроокиси, перекиси, карбоната или нитрата бария. Применяют также прокали­вание смеси карбоната бария с углем, сульфата бария с односерни­стым железом или нагревание сульфида бария с окисью магния и водой.