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.