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钡   56Ba
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外觀
金属:银白色
概況
名稱·符號·序數 钡(Barium)·Ba·56
元素類別 碱土金属
·週期· 2·6·s
標準原子質量 137.327
電子排布

[] 6s2
2,8,18,18,8,2

钡的电子層(2,8,18,18,8,2)
歷史
發現 卡尔·威廉·舍勒(1772年)
分離 汉弗里·戴维(1808年)
物理性質
物態 固态
密度 (接近室温
3.51 g·cm−3
熔點時液體密度 3.338 g·cm−3
熔點 1000 K,727 °C,1341 °F
沸點 2170 K,1897 °C,3447 °F
熔化熱 7.12 kJ·mol−1
汽化熱 140.3 kJ·mol−1
比熱容 28.07 J·mol−1·K−1

蒸汽壓

壓/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k
溫/K 911 1038 1185 1388 1686 2170
原子性質
氧化態 +2
(强碱性)
電負性 0.89(鲍林标度)
電離能

第一:502.9 kJ·mol−1
第二:965.2 kJ·mol−1

第三:3600 kJ·mol−1
原子半徑 222 pm
共價半徑 215±11 pm
范德華半徑 268 pm
雜項
晶體結構 体心立方
磁序 顺磁性
電阻率 (20 °C)332 n Ω·m
熱導率 18.4 W·m−1·K−1
膨脹係數 (25 °C)20.6 µm·m−1·K−1
楊氏模量 13 GPa
剪切模量 4.9 GPa
莫氏硬度 1.25
CAS號 7440-39-3
最穩定同位素

主条目:钡的同位素

同位素 豐度 半衰期 方式 能量MeV 產物
130Ba 0.106% (0.5-2.7)x1021 εε 2.620 130Xe
132Ba 0.101% >3x1020 β+β+ 0.846 132Xe
133Ba 人造 10.51 年 ε 0.517 133Cs
134Ba 2.417% 穩定,带78个中子
135Ba 6.592% 穩定,带79个中子
136Ba 7.854% 穩定,带80个中子
137Ba 11.23% 穩定,带81个中子
138Ba 71.7% 穩定,带82个中子

Barium)是化学元素周期表中的元素,它的原子序数是56,化学符号是Ba。它是周期表中2A族的第五个元素,是一种柔软的有银白色金属光泽的碱土金属。由于它的化学性质十分活泼,从来没有在自然界中发现钡单质。

钡在自然界中最常见的矿物是重晶石(硫酸钡,BaSO4)和毒重石(碳酸钡,BaCO3),二者皆不容于水。钡的名称源于希腊文单词βαρύς(barys),意为“重的”。它在1774年被确认为一个新元素,但直到1808年电解法发明不久后才被归纳为金属元素。

钡在工业上只有少量应用。过去曾用它作为真空管中的吸气剂。它是YBCO(一种高温超导体)和电瓷的成分之一,也可以被添加进钢中来减少金属构成中碳颗粒的数量。钡的化合物用于制造烟火中的绿色。硫酸钡作为一种不溶的重添加剂被加进钻井液中,而在医学上则作为一种X光造影剂。可溶性钡盐因为会电离出钡离子所以有毒,因此也被用做老鼠药。

特征[编辑]

物理性质[编辑]

氧化的钡

钡是一种软的银白色金属,在极纯时稍带有金色。[1]:2 钡金属的银白色会因在空气中氧化而快速消失,产生一层暗灰色的氧化层。钡有中等的单位重和良好的导电性。极纯的钡非常难以制备,所以钡的很多特性还未能准确的测量。[1]:2

在室温与常压下,钡呈立方晶系,钡原子间的距离为503皮米,并在每秒1.8×10-5 °C的加热速度下膨胀。[1]:2 它是一种非常软的金属,其摩氏硬度为1.25。[1]:2 它的熔点为1,000 K(730 °C)[2]:4–43,介于锶的1,050 K(780 °C)[2]:4–86与镭的973 K(700 °C)[2]:4–78之间。但是它的沸点2,170 K(1,900 °C)超过了锶的熔点1,655 K(1,382 °C)[2]:4–86。 它的密度(3.62 g·cm−3[2]:4–43仍然在锶的(2.36 g·cm−3[2]:4–86和镭的(~5 g·cm−3)之间。[2]:4–78

化学性质[编辑]

钡的化学性质与相似。在大多数情况下,钡的氧化态为+2。由于钡单质可与氧族元素发生反应放出大量热量,为了防止与空气中的氧气发生反应,钡单质一般储存于油或惰性气体中。[1]:2钡单质在加热时亦可与其它非金属单质发生放热反应。[1]:2-3

钡也可以与发生反应放出氢气

(R代表烷基或氢原子)[1]:3

钡可以与发生反应形成配合物,如Ba(NH3)6[1]:3

钡易与酸发生反应生成盐。然而钡遇硫酸时会反应生成不溶于水的硫酸钡,从而使反应停止。[3]

钡可以与等金属形成金属互化物合金[4]

化合物[编辑]

钡离子没有特别的颜色,因此钡盐通常显白色,其溶液为无色。[5]钡盐的密度通常比同类的钙盐和锶盐更大,参见下表。(表中锌盐供对比参考)

部分碱土金属盐和锌盐的密度对比(单位:g·cm−3
O2− S2− F Cl SO2−
4
CO2−
3
O2−
2
H
Ca2+ [2]:4–48–50 3.34 2.59 3.18 2.15 2.96 2.83 2.9 1.7
Sr2+ [2]:4–86–88 5.1 3.7 4.24 3.05 3.96 3.5 4.78 3.26
Ba2+ [2]:4–43–45 5.72 4.3 4.89 3.89 4.49 4.29 4.96 4.16
Zn2+ [2]:4–95–96 5.6 4.09 4.95 2.09 3.54 4.4 1.57

炼金术士最早通过加热碳酸钡得到氢氧化钡。与氢氧化钙不同,氢氧化钡溶液不易吸收二氧化碳,因此常用于校准pH检测设备。

同位素[编辑]

在地壳中可以找到7种钡的同位素,分别是钡-130、132、134至138。[6]其同位素质量越小,丰度越低。在所有稳定同位素中,含量最多的是钡-138,占71.7%。[6]

历史[编辑]

中世纪初,炼金术士即对一些钡矿石有所了解。在意大利博洛尼亚发现的一些被称为“博洛尼亚石”的平滑卵石状重晶石块曾得到炼金术士的注意,因为这些矿石在受到光照后会发光数年。1602年,卡西奥劳罗(V. Casciorolus)描述了这种用有机物加热重晶石发出磷光的性质。

生产[编辑]

应用[编辑]

引用[编辑]

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 Kresse, Robert; Baudis, Ulrich; Jäger, Paul; Riechers, H. Hermann; Wagner, Heinz; Winkler, Jocher; Wolf, Hans Uwe. Barium and Barium Compounds. (编) Ullman, Franz. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH. 2007. doi:10.1002/14356007.a03_325.pub2. 
  2. ^ 2.00 2.01 2.02 2.03 2.04 2.05 2.06 2.07 2.08 2.09 2.10 Lide, D. R. CRC Handbook of Chemistry and Physics 84th. Boca Raton (FL): CRC Press. 2004. ISBN 978-0-8493-0484-2. 
  3. ^ Müller, Hermann. Sulfuric Acid and Sulfur Trioxide. (编) Ullman, Franz. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH. 2007. doi:10.1002/14356007.a03_325.pub2. 
  4. ^ Ferro, Riccardo & Saccone, Adriana. Intermetallic Chemistry. Elsevier. 2008: 355. ISBN 978-0-08-044099-6. 
  5. ^ Slowinski, Emil J.; Masterton, William L. Qualitative analysis and the properties of ions in aqueous solution 2nd. Saunders. 1990: 87. ISBN 978-0-03-031234-2. 
  6. ^ 6.0 6.1 De Laeter, J. R.; Böhlke, J. K.; De Bièvre, P.; Hidaka, H.; Peiser, H. S.; Rosman, K. J. R.; Taylor, P. D. P. Atomic weights of the elements. Review 2000 (IUPAC Technical Report). Pure and Applied Chemistry. 2003, 75 (6): 683–800. doi:10.1351/pac200375060683.