Xem các nghĩa khác tại Bari [định hướng]
Bari là một nguyên tố hoá học có ký hiệu là Ba và số hiệu nguyên tử là 56. Nó là nguyên tố thứ năm trong nhóm 2 của bảng tuần hoàn và là một kim loại kiềm thổ màu trắng bạc. Do có khả năng phản ứng hóa học rất cao nên bari không thể được tìm thấy trong tự nhiên dưới dạng nguyên tố tự do.
Các khoáng vật phổ biến nhất của bari trong tự nhiên là barit [bari sulfat, BaSO4] và witherit [bari carbonat, BaCO3], cả hai chất này đều không tan trong nước. Tên bari bắt nguồn từ dẫn xuất giả kim “baryta”, từ tiếng Hy Lạp βαρύς [barys], có nghĩa là “nặng”. Bari được xác định là một nguyên tố mới vào năm 1774, nhưng không bị khử thành kim loại cho đến năm 1808 với sự ra đời của điện phân.
Bari có ít ứng dụng công nghiệp. Trong lịch sử vẻ vang, nó được sử dụng làm chất thu khí cho đèn điện tử chân không. Nó là một thành phần của YBCO [ chất siêu dẫn nhiệt độ cao ] và gốm điện, đồng thời được thêm vào thép và gang để giảm kích cỡ của những hạt carbon trong cấu trúc vi mô. Các hợp chất bari được thêm vào pháo hoa để tạo ra màu xanh lục. Bari sulfat được sử dụng như một chất phụ gia không hòa tan trong dung dịch khoan giếng dầu, và ở dạng tinh khiết hơn, làm thuốc cản quang phóng xạ tia X để chụp ảnh đường tiêu hóa của con người. Các hợp chất bari tan có tính độc do sự giải phóng ion bari hòa tan, và đã được sử dụng làm thuốc diệt chuột .
Tính chất vật lý[sửa|sửa mã nguồn]
Bari đã oxy hóa
Bạn đang đọc: Bari – Wikipedia tiếng Việt
Bari là một sắt kẽm kim loại mềm màu trắng bạc, bóng hơi vàng khi ở trạng thái siêu tinh khiết. Màu trắng bạc của sắt kẽm kim loại bari biến mất nhanh gọn khi bị oxy hóa trong không khí tạo một lớp oxide màu xám sậm. Bari có khối lượng riêng ở mức trung bình và tính dẫn điện tốt. Bari siêu tinh khiết rất khó tổng hợp nên nhiều đặc thù của bari vẫn chưa được xác lập một cách đúng chuẩn .Ở nhiệt độ phòng, bari có cấu trúc lập phương tâm khối với khoảng cách giữa hai nguyên tử bari là 503 picomet, tăng dần khi nóng lên với vận tốc khoảng chừng 1,8 × 10 − 5 / °C. Nó là một sắt kẽm kim loại rất mềm với độ cứng là 1,25 trên thang Mohs. Điểm nóng chảy của nó ở mức 1.000 K [ 727 °C ; 1.341 °F ] nằm giữa nguyên tố nhẹ hơn, stronti [ 1.050 K hay 777 °C ; 1.431 °F ] và nguyên tố nặng hơn, radi [ 969K hay 696 °C ; 1.285 °F ] ; tuy nhiên, điểm sôi của nó tại 2.118 K [ 1.845 °C ; 3.353 °F ] cao hơn nhiều so với stronti [ 1.650 K hay 1.377 °C ; 2.511 °F ]. Khối lượng riêng của bari [ 3,62 g / cm3 ] cũng nằm giữa nguyên tố stronti [ 2,64 g / cm3 ] và radi [ 5 g / cm3 ] .
Tính chất hóa học[sửa|sửa mã nguồn]
Bari có đặc thù hóa học tương tự như với magnesi, calci và stronti, cùng với năng lực phản ứng cao hơn rất nhiều. Nó gần như luôn có trạng thái oxy hóa là + 2 trong những hợp chất. [ a ] Phản ứng với chalcogen là phản ứng tỏa nhiệt mạnh [ giải phóng nguồn năng lượng ] ; phản ứng với oxy hoặc không khí xảy ra ở nhiệt độ phòng, và do đó bari thường được cất trữ trong dầu hỏa hoặc môi trường tự nhiên khí trơ. Phản ứng với những phi kim khác như carbon, nitơ, phosphor, silic và hydro thường là phản ứng tỏa nhiệt và xảy ra khi đun nóng. Phản ứng với nước và alcohol cũng tỏa nhiều nhiệt và giải phóng khí hydro :
Ba + 2 ROH → Ba[OR]2 + H2↑ [R là gốc hydrocarbon hoặc nguyên tử hydro]Ngoài ra, bari công dụng được với amonia để tạo ra những phức chất ví dụ điển hình như Ba [ NH3 ] 6 .Bari sắt kẽm kim loại rất dễ bị ăn mòn bởi hầu hết acid. Acid sulfuric là một trường hợp ngoại lệ, do tính thụ động hóa làm phản ứng ngừng lại bằng cách tạo thành bari sulfat không tan. [ 12 ] Bari phối hợp với một số ít sắt kẽm kim loại khác như nhôm, kẽm, chì và thiếc tạo thành những pha sắt kẽm kim loại trung gian và kim loại tổng hợp. [ 13 ]
Muối bari thường có màu trắng ở dạng rắn và không màu khi bị phân hủy, do những ion bari không cho màu đơn cử. [ 18 ] Chúng cũng có khối lượng riêng lớn hơn so với những muối stronti và calci tương ứng [ xem bảng bên ; khối lượng của muối kẽm được thêm vào để so sánh ] .Bari hydroxide [ ” baryta ” ] là một chất thông dụng ở những nhà giả kim thuật, được họ sản xuất bằng cách đun nóng bari carbonat. Khác với calci hydroxide, nó hấp thụ rất ít CO2 trong dung dịch nước và do đó ít nhạy cảm với điều kiện kèm theo thiên nhiên và môi trường đổi khác. Tính chất này được ứng dụng trong việc kiểm định thiết bị đo độ pH .Các hợp chất bari bay hơi cháy với ngọn lửa màu lục hoặc lục nhạt, và đó cũng là một cách hiệu suất cao để nhận ra một hợp chất của bari. Màu của ngọn lửa bắt nguồn từ những vạch quang phổ tại 455,4, 493,4, 553,6 và 611,1 nm .Nhóm hợp chất hữu cơ của bari là một nhóm hợp chất đang liên tục được điều tra và nghiên cứu : ví dụ, đã có 1 số ít hợp chất điankylbari cũng như ankylhalobari đã biết .
Bari trong tự nhiên là hỗn hợp của 7 nuclide nguyên thủy, gồm bari-130, 132, và từ 134 đến 138. [ 19 ] Trong số những đồng vị này, bari-138 chiếm 71,7 % ; những đồng vị còn lại [ trừ bari-130 ] chiếm tỷ suất càng nhỏ theo số khối giảm dần. [ 19 ] Bari-130 trải qua quy trình phóng xạ rất chậm qua phân rã beta cộng kép để tạo thành xenon-130, với chu kỳ luân hồi bán rã khoảng chừng [ 0.5 – 2.7 ] × 1021 năm [ gấp 1011 lần tuổi của thiên hà ]. Độ phổ cập của nó là khoảng chừng 0,1 % lượng bari trong tự nhiên. [ 19 ] Về mặt kim chỉ nan, bari-132 cũng hoàn toàn có thể đi qua quy trình phân rã beta cộng kép thành xenon-132, nhưng hiện tượng kỳ lạ này hiện vẫn chưa được ghi nhận. [ 20 ] Tính phóng xạ của những đồng vị này yếu đến mức chúng không có năng lực gây hại cho sự sống .Tổng cộng, bari có 40 đồng vị đã biết với số khối từ 114 đến 153. Đồng vị phóng xạ tổng hợp bền nhất là bari-133 với chu kỳ luân hồi bán rã khoảng chừng 10,51 năm. Năm đồng vị khác có chu kỳ luân hồi bán rã dài hơn một ngày. [ 20 ] Bari cũng có 10 đồng phân siêu bền, trong đó bari-133m1 là đồng vị bền nhất với chu kỳ luân hồi bán rã khoảng chừng 39 giờ. [ 20 ]
Các nhà giả kim thuật thời Trung Cổ đã biết đến 1 số ít loại khoáng vật bari. Một vài viên đá khoáng vật barit giống như đá cuội trơn nhẵn đã được tìm thấy trong đá núi lửa gần Bologna, Ý, và do đó được gọi là ” đá Bologna “. Chúng đã được những nhà giả kim thuật quan tâm vì sau khi tiếp xúc với nguồn sáng, chúng hoàn toàn có thể phát sáng trong nhiều năm. [ 21 ] Tính chất lân quang của barit đun nóng với những chất hữu cơ được V. Casciorolus miêu tả vào năm 1602 .Carl Scheele xác lập được barit chứa một nguyên tố mới vào năm 1774, nhưng không phân lập được bari mà chỉ được bari oxide. [ 21 ] Cũng trong thế kỷ 18, nhà khoáng vật học người Anh William Withering quan sát được một khoáng vật nặng trong những mỏ chì ở Cumberland, mà lúc bấy giờ được đặt tên là witherit. [ 23 ] Bari được Sir Humphry Davy phân lập thành công xuất sắc tại Anh vào năm 1808 qua điện phân muối bari nóng chảy. [ 24 ] Dựa trên đặc thù hóa học tương đương với calci, Davy đặt tên nguyên tố là ” barium ” theo tên barit, trong đó hậu tố ” – ium ” chỉ nguyên tố sắt kẽm kim loại. [ 21 ] Robert Bunsen và Augustus Matthiessen thu được bari tinh khiết bằng cách điện phân nóng chảy hỗn hợp bari chloride và amoni chloride. [ 25 ] [ 26 ]Việc sản xuất oxy tinh khiết bằng quy trình Brin vào thập niên 1880 đã sử dụng một lượng lớn bari peroxide, trước khi quy trình này bị thay thế sửa chữa bằng điện phân và chưng cất phân đoạn không khí lỏng vào những năm 1900. Trong quy trình này bari oxide phản ứng với không khí ở 500 – 600 °C [ 932 – 1.112 °F ] tạo ra bari peroxide, sau đó nó bị phân hủy ở nhiệt độ trên 700 °C [ 1.292 °F ] giải phóng khí oxy : [ 27 ] [ 28 ]
Bari sulfat lần tiên phong được ứng dụng làm thuốc cản quang phóng xạ trong ảnh chụp y khoa bằng tia X của hệ tiêu hóa người vào năm 1908. [ 29 ]
Phân bố và sản xuất[sửa|sửa mã nguồn]
Bari chiếm 0,0425 % trong vỏ Trái Đất và 13 µg / L trong nước biển. Nguồn sản xuất bari hầu hết trong thương mại là baryt, một khoáng vật chứa bari sulfat, với những mỏ khai thác trải dài khắp quốc tế. Nguồn nguyên vật liệu thương mại thứ hai, ít quan trọng hơn barit, là witherit có chứa bari carbonat, với những mỏ khai thác chính nằm ở Anh, România và Liên Xô cũ .
Bari sulfide, một chất tan trong nước, là điểm khởi đầu để điều chế các hợp chất khác: phản ứng của BaS với oxy tạo muối sulfat, với acid nitric tạo muối nitrat, với carbon dioxide tạo muối carbonat, v.v. Muối nitrat có thể bị nhiệt phân để tạo thành oxide. Kim loại bari được sản xuất qua phản ứng khử với nhôm ở 1.100 °C [2.010 °F]. Hợp chất kim loại trung gian BaAl4 được điều chế trước tiên:
BaAl4 là một chất trung gian phản ứng với bari oxide để tạo ra sắt kẽm kim loại. Chú ý rằng không phải hàng loạt bari đều bị khử .
8 BaO + BaAl4 → 7 Ba↓ + 2 BaAl2O4Phần bari oxide còn lại tính năng với nhôm oxide vừa hình thành :
BaO + Al2O3 → BaAl2O4và hàng loạt quy trình trên đây được đưa về phương trình
4 BaO + 2 Al → 3 Ba↓ + BaAl2O4Bari dạng hơi được cô đặc và đóng lại thành khuôn trong thiên nhiên và môi trường argon. Phương pháp này được sử dụng phổ cập trong thương mại, tạo ra bari siêu tinh khiết. Loại bari thường bán trên thị trường có độ tinh khiết khoảng chừng 99 %, với những tạp chất hầu hết gồm stronti và calci [ tối đa 0,8 % và 0,25 % ] và dưới 0,1 % những chất khác .Phản ứng tựa như với silic ở 1.200 °C [ 2.190 °F ] tạo thành bari và bari metasilicat. Kỹ thuật điện phân không được vận dụng do bari dễ bị phân hủy trong muối halide nóng chảy và loại sản phẩm thu được có độ tinh khiết thấp hơn .
Benitoit [ bari titani silicat ], một khoáng vật chứa bari khác, sống sót dưới dạng đá quý huỳnh quang màu lam rất hiếm, và được chọn làm đá quý biểu trưng của bang California, Hoa Kỳ, từ ngày 1 tháng 10 năm 1985. [ 37 ]
Kim loại và kim loại tổng hợp[sửa|sửa mã nguồn]
Bari, dưới dạng sắt kẽm kim loại hoặc kim loại tổng hợp với nhôm, được sử dụng để làm chất thu khí vô hiệu khí không mong ước trong những ống chân không, ví dụ điển hình như đèn hình màu tivi. Nguyên nhân chính là do nó có áp suất hơi thấp và năng lực phản ứng cao với oxy, nitơ, carbon dioxide và nước ; nó còn hoàn toàn có thể thu được một phần khí hiếm bằng cách phân hủy chúng trên mạng tinh thể. Ứng dụng này hiện đang dần biến mất với sự sinh ra của những loại tivi màn hình hiển thị LCD và màn hình hiển thị plasma không có ống chân không .Một số ứng dụng ít phổ cập khác của nguyên tố bari gồm có làm chất phụ gia cho kim loại tổng hợp nhôm – silic để tinh chỉnh và điều khiển cấu trúc của chúng, cùng với :
- hợp kim làm ổ trục;
- hợp kim hàn chì–thiếc – để tăng khả năng chống rão;
- hợp kim với niken dùng cho bugi đánh lửa;
- chất thêm vào gang, thép dưới dạng chất tạo mầm;
- hợp kim với calci, mangan, silic và nhôm làm chất chống oxy hóa đối với thép chất lượng cao.
Bari sulfat và barit[sửa|sửa mã nguồn]
Bari sulfat [ khoáng vật barit, BaSO4 ] là một chất quan trọng trong công nghiệp xăng dầu do được dùng làm dung dịch khoan trong giếng dầu. Phần kết tủa của hợp chất [ gọi là ” blanc fixe “, từ tiếng Pháp có nghĩa là ” trắng vĩnh cửu ” ] được sử dụng làm sơn và vecni ; làm chất đệm trong mực kết vòng, nhựa dẻo và cao su đặc ; làm chất màu trong tráng phủ giấy ; và dùng trong hạt nano để biến hóa đặc thù vật lý của một số ít polyme, ví dụ như nhựa epoxy .Bari sulfat có độc tính thấp và khối lượng riêng tương đối lớn, khoảng chừng 4,5 g / cm3 [ và do đó có tính chắn sáng những tia X ]. Vì vậy, nó được sử dụng làm thuốc cản quang phóng xạ trong chụp X-quang hệ tiêu hóa người. Lithopone, một chất màu chứa bari sulfat và kẽm sulfide, có màu trắng vĩnh cửu với sức bao trùm tốt cùng năng lực không bị tối màu khi tiếp xúc với muối sulfide. [ 40 ]
Các hợp chất bari khác[sửa|sửa mã nguồn]
Nguy hại sinh học và cảnh báo nhắc nhở[sửa|sửa mã nguồn]
Do năng lực phản ứng rất mạnh của sắt kẽm kim loại bari nên thông tin về độc tính chỉ có sẵn so với hợp chất của nó. [ 47 ] Các hợp chất bari tan trong nước có tính độc. Ở liều thấp, ion bari đóng vai trò là chất kích thích bắp cơ, trong khi liều cao làm ảnh hưởng tác động đến hệ thần kinh, dẫn đến rối loạn về tim, bệnh run, yếu cơ, lo âu, khó thở và liệt. Hiện tượng này hoàn toàn có thể do Ba2 + có năng lực chẹn kênh ion kali, vốn có vai trò đặc biệt quan trọng thiết yếu giúp hệ thần kinh hoạt động giải trí hiệu suất cao. [ 48 ] Ngoài ra, những hợp chất bari tan trong nước [ hay ion bari ] cũng làm ảnh hưởng tác động đến mắt, hệ miễn dịch, tim, hệ hô hấp và da, dẫn đến 1 số ít chứng bệnh như gây nhạy cảm hoặc mù lòa. [ 47 ]Bari không gây ung thư [ 47 ] và không tích góp sinh học. [ 49 ] [ 50 ] Tuy nhiên, bụi chứa hợp chất bari không tan hoàn toàn có thể tích tụ trong phổi, dẫn đến một căn bệnh lành tính có tên gọi là bệnh bụi bari [ baritosis ]. [ 51 ] Khác với những chất độc hòa tan khác, bari sulfat không tan là chất không gây độc và không được xếp trong hạng mục sản phẩm & hàng hóa nguy khốn .Để tránh xảy ra phản ứng hóa học mạnh, sắt kẽm kim loại bari được cất giữ trong thiên nhiên và môi trường argon hoặc dầu khoáng. Việc tiếp xúc với không khí sẽ gây nguy hại do nó hoàn toàn có thể bắt lửa. Hơi ẩm, ma sát, nhiệt, tia lửa, ngọn lửa cháy, va chạm, tĩnh điện, và tiếp xúc với acid hay những chất oxy hóa cần được tránh xa. Tất cả những gì hoàn toàn có thể tiếp xúc với bari cần được nối đất. Người thao tác với sắt kẽm kim loại này phải đeo giày chống cháy đã làm sạch, quần áo cao su đặc chịu lửa, bao tay cao su đặc, tạp dề, kính bảo lãnh và mặt nạ chống độc ; không được hút thuốc tại nơi thao tác và phải rửa tay thật sạch sau khi cầm bari. [ 47 ]
- ^ [9]Một trường hợp ngoại lệ là bari monofluoride [ BaF ] với trạng thái oxy hóa của bari là + 1 .
- Kresse, Robert; Baudis, Ulrich; Jäger, Paul; Riechers, H. Hermann; Wagner, Heinz; Winkler, Jocher; Wolf, Hans Uwe [2007]. “Barium and Barium Compounds”. Trong Ullman, Franz [biên tập]. Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH. doi:10.1002/14356007.a03_325.pub2.
- Haynes, W. M.; Lide, D. R.; Bruno, T. J. biên tập [2017]. CRC Handbook of Chemistry and Physics [ấn bản 97]. Boca Raton [FL]: CRC Press. ISBN 978-1-4987-5429-3.
Xem thêm: Tốc độ tăng trưởng kinh tế thực là gì? Công thức tính và ví dụ?