باريوم

	لانثانوم → باريوم ← سيزيوم
المظهر
	رمادي فلزي;
الخواص العامة
الاسم، العدد، الرمز	باريوم، 56، Ba
تصنيف العنصر	فلز قلوي ترابي
المجموعة، الدورة، المستوى الفرعي	2، 6، s
الكتلة الذرية	137.33
توزيع إلكتروني	Xe]; 6s2]
توزيع الإلكترونات لكل غلاف تكافؤ	2, 8, 18, 18, 8, 2 (صورة)
الخواص الفيزيائية
الطور	صلب
الكثافة (عند درجة حرارة الغرفة)	3.51
كثافة السائل عند نقطة الانصهار	3.338 غ·سم−3
نقطة الانصهار	1000 ك، 727 °س، 1341 °ف
نقطة الغليان	2170 ك، 1897 °س، 3447 °ف
حرارة الانصهار	7.12
حرارة التبخر	140.3
السعة الحرارية (عند 25 °س)	28.07 جول·مول−1·كلفن−1
ضغط البخار
الخواص الذرية
أرقام الأكسدة	2; (أكاسيده قاعدية قوية)
الكهرسلبية	0.89 (مقياس باولنغ)
طاقات التأين	الأول: 502.9
	الثاني: 965.2 كيلوجول·مول−1
	الثالث: 3600 كيلوجول·مول−1
نصف قطر ذري	222 بيكومتر
نصف قطر تساهمي	11±215 بيكومتر
نصف قطر فان دير فالس	268 بيكومتر
خواص أخرى
البنية البلورية	مكعب مركزي الجسم
المغناطيسية	مغناطيسية مسايرة
مقاومة كهربائية	332 نانوأوم·متر (20 °س)
الناقلية الحرارية	18.4 واط·متر−1·كلفن−1 (300 كلفن)
التمدد الحراري	20.6 ميكرومتر·متر−1·كلفن−1 (25 °س)
سرعة الصوت (سلك رفيع)	1620 متر/ثانية (20 °س)
معامل يونغ	13 غيغاباسكال
معامل القص	4.9 غيغاباسكال
معامل الحجم	9.6 غيغاباسكال
صلادة موس	1.25
رقم CAS	7440-39-3
النظائر الأكثر ثباتاً
	الموضوعة الرئيسية: نظائر الباريوم

الباريوم عنصر كيميائي رمزه Ba وله العدد الذري 56 في الجدول الدوري. وهوفلز أبيض فضي طري من الفلزات القلوية الترابية، تدخل أملاحه في خلق الزجاج والدهانات والألعاب النارية.

عَزَلَهُ الكيميائي البريطاني همفري دايفي عام 1808 م.

التاريخ

عهد الكيميائيون في أوائل العصور الوسطى بعض معادن الباريوم. تم العثور على أحجار شبيهة بالحصى الملساء من الباريت المعدنية في الصخور البركانية بالقرب من بولونيا بإيطاليا، إلى غير ذلك سُميت "حجارة بولونيا". تم استقطاب الكيميائيين لدراسة المعدن لأنه بعد التعرض للضوء فإنه يظل متوهجًا لسنوات. وصف كاسكيلوراس خصائص الفسفوريت من الباريت الساخنة مع المواد العضوية في 1602.

حدد كارل فلهلم شيله حتى الباريت يحتوي على عنصر حديث في عام 1774، لكنه لم يستطيع عزل الباريوم، ولم يعزل إلا أكسيد الباريوم. عزل يوهان غوتليب جاه أيضًا أكسيد الباريوم بعد عامين في دراسات مماثلة. كان يُطلق على الباريوم المؤكسد في البداية اسم "باروت" بواسطة جوتون دومورفو، وهوالاسم الذي تم تغييره من قبل أنطوان لافوازييه إلى باريتا. لاحظ عالم المعادن الإنجليزي ويليام وييرينج أيضًا في القرن الثامن عشرمعدنًا ثقيلًا في مناجم الرصاص في كمبرلاند، المعروفة الآن بأنها أوفيرريت. تم عزل الباريوم أولاً بواسطة التحليل الكهربائي لأملاح الباريوم المنصهر في عام 1808 على يد السير همفري ديفي في إنجلترا. سمى ديفي المعدن الجديد، قياساً على الكالسيوم، ومسماه "الباريوم" من مصطلح باريتا الذي يشير على العنصر المعدني. حصل جميع من روبرت بنسن وأوغوستوس ماتيسن على الباريوم النقي بواسطة التحليل الكهربائي لمزيج من كلوريد الباريوم وكلوريد الأمونيوم.

كان إنتاج الأكسجين النقي في عملية برين هوتطبيق واسع النطاق لبيروكسيد الباريوم في عام 1880، قبل حتى يتم استبداله بالتحلل الكهربائي والتقطير التجزيئي للهواء المسال في أوائل القرن العشرين. في هذه العملية، يتفاعل أكسيد الباريوم عند 500-600 درجة مئوية (932–1121 فهرنهايت) مع الهواء لتكوين بيروكسيد الباريوم، والذي يتحلل فوق 700 درجة مئوية (1,292 درجة فهرنهايت) عن طريق إطلاق الأكسجين.

2 BaO + O2 ⇌ 2 BaO2

تم استخدام كبريتات الباريوم لأول مرة كعامل مُظلل في التصوير بالأشعة السينية للجهاز الهضمي في عام 1908.

أماكن تواجده واستخراجه

من اليسار إلى اليمين: رسم بياني يوضح اتجاهات الإنتاج مع مرور الوقت، والخريطة التي تعرض مشاركات أبرز البلدان المنتجة في عام 2010.

يتوافر الباريوم هي 0.0425٪ في القشرة الأرضية و13 ميكروغرام / لتر في مياه البحر. يعدّ المصدر التجاري الرئيسي للباريوم هوالباريت (يُسمى أيضا الباريت أوالصاري الثقيل)، وهومعدن كبريتات الباريوم. يتواجد الباريوم مع رواسب في أجزاء كثيرة من العالم. يعدّ اليوريت مصدر تجاري آخر ولكنه أقل أهمية بكثير من الباريت. تقع أماكن التواجد الرئيسية في إنجلترا، ورومانيا، والاتحاد السوفييتي السابق.

يقدر احتياطي الباريت ما بين 0.7 و2 مليار طن (طن). تم إنتاج أقصى قدر من الإنتاج، 8.3 مليون طن، في عام 1981، ولكن تم استخدام فقط 7-8 ٪ لمعدن الباريوم أوالمركبات. ارتفع إنتاج الباريت منذ النصف الثاني من التسعينات من 5.6 مليون طن في عام 1996 ل 7.6 في عام 2005 و7.8 في عام 2011. تمثل الصين أكثر من 50٪ من هذا الناتج، تليها الهند (14٪ في 2011)، والمغرب (8.3٪)، والولايات المتحدة (8.2٪)، وهجريا (2.5٪)، وإيران وكازاخستان. (2.6 ٪ لكل منهما).

يتم غسل الخامات الممُختلطة وسحقها وتصنيفها وفصلها عن الكوارتز. إذا كان الكوارتز متواجد في مستويات عميقة في الخام، أوالحديد أوالزنك أومحتوى الرصاص وبمستويات مرتفعة بشكل غير طبيعي، عندئذ يتم استخدام التعويم الزبدي. ينتج عن تلك الفهمية الباريت النقي 98 ٪؛ يجب حتى تكون النقاوة أقل من 95٪، مع الحد الأدنى من محتوى الحديد وثنائي أكسيد السيليكون،. ثم يتم تقليل الكربون إلى كبريتيد الباريوم::

BaSO4 + 2 C → BaS + 2 CO2 ↑

يعدّ كبريتيد الباريوم القابل للذوبان في الماء هونقطة البداية للمركبات الأخرى: يتفاعل الباريت مع الأكسجين فينتج الكبريت، مع حامض النيتريك والنترات، مع ثاني أكسيد الكربون فينتج الكربونات، إلى غير ذلك.: يمكن حتى تتحلل النترات حراريًا مع معدن الباريوم بواسطة التخفيض مع الألومنيوم عند 1,100 درجة مئوية (2,010 درجة فهرنهايت). يتم إنتاج المركب بين الفلزي (مركب بين فلزي) BaAl4 أولاً:

3 BaO + 14 Al → ثلاثة BaAl4 + Al2O3

يتفاعل BaAl4 مع أكسيد الباريوم لإنتاج المعدن. لاحظ أنه لا يتم تخفيض الباريوم.:

8 BaO + BaAl4 → Ba ↑ +سبعة BaAl2O4

يتفاعل أكسيد الباريوم المتبقي مع أكسيد الألومنيوم المشكل:

BaO + Al2O3 → BaAl2O4

والتفاعل الكلي هو:

4 BaO + 2 Al → ثلاثة Ba ↑ + BaAl2O4

يتم تكثيف بخار الباريوم وتعبئته في قوالب في جومن الأرجون.: يتم استخدام هذه الكيفية تجاريًا، وتنتج الباريوم عالى النقاء. يُباع عادة الباريوم بنسبة 99 ٪، مع الشوائب الرئيسية كونها السترونتيوم والكالسيوم (ما يصل إلى 0.8٪ و0.25٪) وملوثات أخرى تساهم بأقل من 0.1٪..

يحدث تفاعل مماثل مع السيليكون عند 1200 درجة مئوية (2,190 درجة فهرنهايت) مما ينتج عنه ميتاسيليكات الباريوم.. لا يستخدم التحليل الكهربائي لأن الباريوم يذوب بسهولة في الهاليدات المنصهرة، مما ينتج عنه منتج غير متجانس..

الأحجار الكريمة

يتواجد مع معدن الباريوم، البنتوريت (سيليكات التيتانيوم الباريوم)، وهي أحجار كريمة زرقاء نادرة للغاية، ويُعتبر جوهرة الولاية الرسمية في كاليفورنيا.

السمية

بسبب ازدياد تفاعل المعدن، لا تتوفر البيانات السمية إلا للمركبات. تعتبر مركبات الباريوم القابلة للذوبان سامة. تعمل أيونات الباريوم في الجرعات المنخفضة كمحفز للعضلات، وتؤثر الجرعات العالية على الجهاز العصبي، مما يسبب عدم انتظام في القلب، والهزات، والضعف، والقلق، وضيق التنفس، والشلل . قد تكون هذه السمية ناجمة عن Ba2 + التي تحجب قنوات أيونات البوتاسيوم، التي تعتبر مهمة للوظيفة السليمة للجهاز العصبي. تضم الأجهزة الأخرى التي تضررت من مركبات الباريوم القابلة للذوبان في الماء (أي أيونات الباريوم) العين، والجهاز المناعي، والقلب، والجهاز التنفسي، والجلد مما يسبب، على سبيل المثال، العمى وازدواج الرؤية.

لا يعدّ الباريوم مادة مسرطنة ولا يتراكم بصورة حيوية.. يمكن حتى تتراكم الأتربة المستنشقة التي تحتوي على مركبات الباريوم غير القابلة للذوبان في الرئتين، مسببة حالة حميدة تسمى الباريتوس. تُصنّف الكبريتات غير القابلة للذوبان غير سامة ولا تصنف كسلع خطرة في لوائح النقل..

ولتجنب حدوث تفاعل كيميائي قوي محتمل، يتم الاحتفاظ بمعدن الباريوم في جوالأرغون أوتحت الزيوت المعدنية. يعدّ التعرض للهواء خطير وقد يسبب الاشتعال. يجب تجنب تعرض الباريوم للرطوبة، والاحتكاك، والحرارة، والشرارة، والنيران، والصدمات، والكهرباء الساكنة، والتعرض للأكسدة والأحماض. يجب حتىقد يكون أي شيء يمكن حتى يتعامل مع الباريوم مؤرضًا كهربائيًا. ويجب على أي إنسان يعمل مع المعدن حتى يرتدي أحذية غير مسبوقة التنظيف، وملابس مطاطية مقاومة للهب، وقفازات مطاطية، ومئزر، ونظارات واقية، وقناع غاز. كما يُمنع التدخين في منطقة العمل. وينبغي الاعتسال بشكل كلي بعد التعامل مع الباريوم.

المراجع

^ البعلبكي, منير (1991). "الباريوم". موسوعة المورد. موسوعة شبكة الفهم الريفية. اطلع عليه بتاريخ 15 أيار 2013 م.
↑ Krebs, Robert E. (2006). . Greenwood Publishing Group. صفحة 80. ISBN . مؤرشف من الأصل في 25 يناير 2020.
↑ Kresse, Robert; Baudis, Ulrich; Jäger, Paul; Riechers, H. Hermann; Wagner, Heinz; Winkler, Jocher; Wolf, Hans Uwe (2007). "Barium and Barium Compounds". In Ullman, Franz (المحرر). Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH. doi:10.1002/14356007.a03_325.pub2.
^ Davy, H. (1808) "Electro-chemical researches on the decomposition of the earths; with observations on the metals obtained from the alkaline earths, and on the amalgam procured from ammonia," Philosophical Transactions of the Royal Society of London, vol. 98, pp. 333–370. نسخة محفوظة 07 ديسمبر 2016 على مسقط واي باك مشين.
^ Jensen, William B. (2009). "The Origin of the Brin Process for the Manufacture of Oxygen". Journal of Chemical Education. 86 (11): 1266. Bibcode:2009JChEd..86.1266J. doi:10.1021/ed086p1266.
^ Ihde, Aaron John (1984-04-01). . صفحة 681. ISBN . مؤرشف من الأصل في 25 يناير 2020.
^ "Masthead". Annalen der Chemie und Pharmacie. 93 (3): fmi–fmi. 1855. doi:10.1002/jlac.18550930301.
^ Wagner, Rud; Neubauer, C.; Deville, H. Sainte-Claire; Sorel; Wagenmann, L.; Techniker; Girard, Aimé (1856). "Notizen". Journal für Praktische Chemie. 67: 490–508. doi:10.1002/prac.18560670194.
^ Schott, G. D. (1974). "Some Observations on the History of the Use of Barium Salts in Medicine". Med. Hist. 18 (1): 9–21. doi:10.1017/S0025727300019190. PMC 1081520. PMID 4618587.
^ Miller, M. M. Barite. USGS.gov نسخة محفوظة 07 يوليو2017 على مسقط واي باك مشين.
↑ . ESPI Metals. مؤرشف من الأصل في 01 يوليو2019. اطلع عليه بتاريخ 11 يونيو2012.
^ Patnaik, Pradyot (2003). . صفحات 77–78. ISBN . مؤرشف من الأصل في 25 يناير 2020.
^ "Toxicity Profiles, Ecological Risk Assessment". US EPA. مؤرشف من الأصل فيعشرة يناير 2010. اطلع عليه بتاريخ 16 يونيو2012.
^ Moore, J. W. (1991). Inorganic Contaminants of Surface Waters, Research and Monitoring Priorities. New York: Springer-Verlag.
^ Doig, A.T. (1976). "Baritosis: a benign pneumoconiosis". Thorax. 31 (1): 30–9. doi:10.1136/thx.31.1.30. PMC 470358. PMID 1257935.