Барий

Барий (лат. Baryum), Ba, химический элемент II группы периодической системы Менделеева, атомный номер 56, атомная масса 137,34; серебристо-белый металл. Состоит из смеси 7 стабильных изотопов, среди которых преобладает ¹³⁸Ba (71,66%). При ядерном делении урана и плутония образуется радиоактивный изотоп ¹⁴⁰Ba, используемый как радиоактивный индикатор. Б. был открыт шведским химиком К. Шееле (1774) в виде окисиBaO, названной "тяжёлой землёй", или баритом (от греч. barys - тяжёлый). Металлический. Б. (в виде амальгамы) получил английский химик Х. Дэви (1808) электролизом влажной гидроокиси Ba (OH)₂ с ртутным катодом. Содержание Б. в земной коре 0,05% по массе, в свободном состоянии в природе не встречается. Из минералов Б. промышленное значение имеют барит (тяжёлый шпат) BaSO₄ и реже встречающийся витерит ВаСОз.

Физические и химические свойства Б. Кристаллическая. решётка Б. кубическая объёмноцентрированная с периодом а = 5,019А; плотность 3,76 г/см³, t_пл 710°C, t_kип 1637-1640°C. Б. - мягкий металл (твёрже свинца, но мягче цинка), его твёрдость по минералогической шкале 2. Б. относится к щёлочноземельным металлам и по химическим свойствам сходен с кальцием и стронцием, превосходя их по активности. Б. реагирует с большинством др. элементов, образуя соединения, в которых он, как правило, 2-валентен (на внешней электронной оболочке атома Б. 2 электрона, её конфигурация 6s²). На воздухе Б. быстро окисляется, образуя на поверхности плёнку из окиси (а также перекиси и нитрида Ва_зN_з). При нагревании легко воспламеняется и горит жёлто-зелёным пламенем. Энергично разлагает воду, образуя бария гидроокись: Ва+2Н₂O=Ва (ОН)₂+Н₂. Из-за химической активности Б. хранят под слоем керосина. Окись ВаО - бесцветные кристаллы; на воздухе легко переходит в карбонат BaCO₃, с водой энергично взаимодействует, образуя Ba (OH)₂. Нагреванием BaO на воздухе при 500°C получают перекись BaO₂, разлагающуюся при 700°C на BaO и O₂. Нагреванием перекиси с кислородом под высоким давлением получена высшая перекись BaO₄ - вещество желтого цвета. разлагающееся при 50-60°C. С галогенами и серой Б. соединяется, образуя галогениды (например BaCl₂) и сульфид BaS, с водородом - гидрид BH₂, бурно разлагающийся водой и кислотами. Из обычно применяемых солей Б. хорошо растворимы бария хлорид BaCl₂ и др. галогениды, нитрат Ba (NO_з)₂, сульфид BaS, хлорат Ba (Cl0_з)₂, трудно растворимы - бария сульфат BaSO₄, карбонат ВаСО_з и хромат BaCO₄.

Получение и применение Б. Основным сырьем для получения Б. и его соединений служит барит, который восстанавливают углем в пламенных печах: BaS0₄+4C=BaS+4CO. Образующийся растворимый BaS перерабатывается на др. соли Б. Основной промышленный метод получения металлического Б. - термическое восстановление его окиси порошком алюминия: 4BaO+2Al=ЗВа+ВаО^.Al₂O_з.

Смесь нагревают при 1100-1200°C в вакууме (100 мн/м², 10^-3 мм рт. ст.). Б. улетучивается, осаждаясь на холодных частях аппаратуры. Процесс ведут в электровакуумных аппаратах периодического действия, позволяющих последовательно проводить восстановление, дистилляцию, конденсацию и отливку металла, получая за один технологический цикл слиток Б. Двойной перегонкой в вакууме при 900°C металл очищают до содержания в нём примесей менее 1-10^-4%.

Практическое применение металлического Б. невелико. Оно ограничено также и тем, что манипуляции с чистым Б. затруднительны. Обычно Б. или помещают в защитную оболочку из др. металла, или сплавляют с каким-либо металлом, придающим Б. стойкость. Иногда металлический Б. получают непосредственно в приборах, помещая в них таблетки из смеси окиси Б. и алюминия и проводя затем термическое восстановление в вакууме. Б., а также его сплавы с магнием и алюминием применяют в технике высокого вакуума в качестве поглотителя остаточных газов (геттера). В небольших количествах Б. применяют в металлургии меди и свинца для их раскисления, очистки от серы и газов. В некоторые антифрикционные материалы добавляют незначительное количество Б. Так, добавка Б. к свинцу заметно увеличивает твёрдость сплава, применяемого для типографских шрифтов. Сплавы Б. с никелем применяют при изготовлении электродов запальных свечей двигателей и в радиолампах.

Широко применяются соединения Б. Перекись BaO₂ служит для получения перекиси водорода, для отбеливания шёлка и растительных волокон, как дезинфицирующее средство и как один из компонентов запальных смесей в алюминотермии. Сульфидом BaS удаляют волосяной покров со шкур. Перхлорат Ba (ClO₄)₂ - один из лучших осушителей. Нитрат Ва (NО₃)₂ используют в пиротехнике. Окрашенные соли Б. - хромат ВаСгО4 (жёлтый) и манганат BaMnO₄ (зелёный) - хорошие пигменты при изготовлении красок. Платиноцианатом Б. Ba [Pt (CN)₄] покрывают экраны при работе с рентгеновским и радиоактивным излучением (в кристаллах этой соли под действием излучений возбуждается яркая жёлто-зелёная флуоресценция). Титанат Б. BaTIO₃ - один из наиболее важных сегнетоэлектриков. Поскольку Б. хорошо поглощает рентгеновские лучи и гамма-излучение, его вводят в состав защитных материалов в рентгеновских установках и ядерных реакторах. Соединения Б. являются инертными носителями при извлечении радия из урановых руд. Нерастворимый сульфат Б. нетоксичен и применяется как контрастная масса при рентгенологическом исследовании желудочно-кишечного тракта. Карбонат Б. используется для уничтожения грызунов (см. Дератизация).

? Лит.: Дымчишин Д. А., Производство бариевых солей, М.- Л., 1938; Беляев А. И., Металлургия легких металлов, 4 изд., М., 1954; Баранова М. К., Барий. (Обзор литературы), М., 1962.

? Ю. И. Романьков.

Б. в организме. Б. присутствует во всех органах растений; его содержание в золе растения зависит от количества Б. в почве и колеблется от 0,06-0,2 до 3% (на месторождениях барита). Коэффициент накопления Б. (Б. в золе/Б. в почве) у травянистых растений равен 0,2-6, у древесных 1-30. Концентрация Б. больше в корнях и ветвях, меньше - в листьях; она увеличивается по мере старения побегов. Для животных Б. (его растворимые соли) ядовит, поэтому травы, содержащие много Б. (до 2-30% в золе), вызывают у травоядных отравление. Б. отлагается в костях и в небольших количествах в др. органах животных. Доза 0,2-0,5 г хлористого Б. вызывает у человека острое отравление, 0,8-0,9 г - смерть. Предельно допустимая концентрация Б. в воде, используемой с бытовыми целями, 4,0 г/м³ (4,0 мг/л).