Физические и химические свойства бария с примерами реакций

В периодической таблице Менделеева под номером 56 находится такой химический элемент, как барий (Ва). Важные химические свойства Вa заключаются в высокой активности в реакциях.

Впервые металл, а точнее его оксид, смогли получить в 1774 г. ученые-химики К. Шееле и Ю. Ган. По прошествии нескольких лет Г. Дэви получилось электролизом влажного Ва(ОН)₂ с ртутным катодом выделить амальгаму элемента, которую он нагрел для выпаривания ртути, что в результате образовало металлический Ва.

Из-за активной реакции элемента с кислородом, чтобы не утратить хим. свойства бария, сегодня его выделяют в вакууме. Оксид и хлорид данного вещества получают металлотермическим восстановлением при условии увеличения температуры до 1200 градусов по Цельсию. Кроме того, металл в чистой версии выделяют из его гидрида и нитрида путем термического разложения. Этот процесс предполагает наличие специализированных капсул с абсолютной герметизацией и присутствием фосфора или кварца.

Физические и химические свойства бария

Физические свойства бария необходимо начинать с внешнего вида металла, который отличается серебристо-белым цветом, ковкостью и пластичностью. При взаимодействии с воздухом его покрывает темная оксидно-нитридная пленка. К другим физическим свойствам Ва относится:

• реакционная способность;
• сильные восстановительные возможности;
• относительная молекулярная масса составляет 137,327;
• температура плавления бария – 727 градусов по Цельсию;
• удельный вес – 3,8 куб. м;
• относительная плотность в твердом и жидком состоянии равна 3,6;
• температура кипения – 1860 градусов Цельсия.

Хранится металлический Ва может только закрытый парафином или в керосине.

Рассмотрим химические свойства бария на примере его реакций с различными веществами:

1. Металл энергично входит в реакцию с водой – Ва+2Н₂О=Ва(ОН)₂+Н₂.
2. Нагреваясь, реагирует на азот с формированием нитрида – Ba+N₂=Ba₃N₂.
3. Взаимодействуя с галогенами, вещество образует галогениды – Ва+Сl₂=ВаСl₂.
4. Возможна реакция с серой (при температуре 150 градусов по Цельсию) и прочими неметаллическими элементами: Ва+S=BaS. В результате образуется сульфид бария.
5. Основным оксидом вещества является BaO, который, вступая во взаимодействие с водой, образует следующее: ВаО+Н₂О=Ва(ОН)₂.
6. Металл отлично реагирует с соляной кислотой в разбавленном виде: Ва+2HCl=BaCl₂+H₂↑.
7. Вещество входит в реакцию с аммиаком в газообразном состоянии при температуре 600 – 650 градусов Цельсия: 6Ва+2NH₃=Ba₃N₂+3BaH₂.

Использование бария в разных сферах

Уникальные свойства бария позволяют его эффективно использовать:

• при производстве вакуумных электроприборов;
• как материал, противостоящий коррозионному воздействию, для чего металл вводят к жидкокристаллическим теплоносителям, что в значительной степени снижает агрессивное влияние на трубопроводы. Данные свойства и вариант использования металлического Ва эффективно применяет металлургия;
• в оптических устройствах – используют фторид бария, схожий с монокристаллами;
• как окислитель в пиротехнике;
• в атомно-водородной энергетической сфере – ВаCrO₄ используют при получении Н₂ и О₂ термохимическим способом;
• в ядерной энергетике – оксид данного металла – незаменимый компонент процесса производства специального вида стекла для покрытия стержней из урана;
• как химический вариант источника тока в аккумуляторных батареях разной мощности.

Поскольку ВаSO₄ является абсолютно нетоксичным и нерастворимым веществом, его используют как рентгеноконтрастный материал при исследованиях желудочно-кишечного тракта.