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外觀
金屬:銀白色
概況
名稱·符號·序數 鋇(Barium)·Ba·56
元素類別 鹼土金屬
·週期· 2·6·s
標準原子質量 137.327
電子排布

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

鋇的電子層(2,8,18,18,8,2)
歷史
發現 卡爾·威廉·舍勒(1772年)
分離 漢弗里·戴維(1808年)
物理性質
物態 固態
密度 (接近室溫
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
(強鹼性)
電負性 0.89(鮑林標度)
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 體心立方
磁序 順磁性
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

主條目:鋇的同位素

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,帶78個中子
135Ba 6.592% 穩定,帶79個中子
136Ba 7.854% 穩定,帶80個中子
137Ba 11.23% 穩定,帶81個中子
138Ba 71.7% 穩定,帶82個中子

Barium)是化學元素週期表中的元素,它的原子序數是56,化學符號是Ba。它是周期表中2A族的第五個元素,是一種柔軟的有銀白色金屬光澤的鹼土金屬。由於它的化學性質十分活潑,從來沒有在自然界中發現鋇單質。

鋇在自然界中最常見的礦物是重晶石(硫酸鋇,BaSO4)和毒重石(碳酸鋇,BaCO3),二者皆不容於水。鋇的名稱源於希臘文單詞βαρύς(barys),意為「重的」。它在1774年被確認為一個新元素,但直到1808年電解法發明不久後才被歸納為金屬元素。

鋇在工業上只有少量應用。過去曾用它作為真空管中的吸氣劑。它是YBCO(一種高溫超導體)和電瓷的成分之一,也可以被添加進鋼中來減少金屬構成中碳顆粒的數量。鋇的化合物用於製造煙火中的綠色。硫酸鋇作為一種不溶的重添加劑被加進鑽井液中,而在醫學上則作為一種X光造影劑。可溶性鋇鹽因為會電離出鋇離子所以有毒,因此也被用做老鼠藥。

特徵[編輯]

物理性質[編輯]

氧化的鋇

鋇是一種軟的銀白色金屬,在極純時稍帶有金色。[1]:2 鋇金屬的銀白色會因在空氣中氧化而快速消失,產生一層暗灰色的氧化層。鋇有中等的單位重和良好的導電性。極純的鋇非常難以製備,所以鋇的很多特性還未能準確的測量。[1]:2

在室溫與常壓下,鋇呈立方晶系,鋇原子間的距離為503皮米,並在每秒1.8×10-5 °C的加熱速度下膨脹。[1]:2 它是一種非常軟的金屬,其摩氏硬度為1.25。[1]:2 它的熔點為1,000 K(730 °C)[2]:4–43,介於鍶的1,050 K(780 °C)[2]:4–86與鐳的973 K(700 °C)[2]:4–78之間。但是它的沸點2,170 K(1,900 °C)超過了鍶的熔點1,655 K(1,382 °C)[2]:4–86。 它的密度(3.62 g·cm−3[2]:4–43仍然在鍶的(2.36 g·cm−3[2]:4–86和鐳的(~5 g·cm−3)之間。[2]:4–78

化學性質[編輯]

鋇的化學性質與相似。在大多數情況下,鋇的氧化態為+2。由於鋇單質可與氧族元素發生反應放出大量熱量,為了防止與空氣中的氧氣發生反應,鋇單質一般儲存於油或惰性氣體中。[1]:2鋇單質在加熱時亦可與其它非金屬單質發生放熱反應。[1]:2-3

鋇也可以與發生反應放出氫氣

(R代表烷基或氫原子)[1]:3

鋇可以與發生反應形成配合物,如Ba(NH3)6[1]:3

鋇易與酸發生反應生成鹽。然而鋇遇硫酸時會反應生成不溶於水的硫酸鋇,從而使反應停止。[3]

鋇可以與等金屬形成金屬互化物合金[4]

化合物[編輯]

鋇離子沒有特別的顏色,因此鋇鹽通常顯白色,其溶液為無色。[5]鋇鹽的密度通常比同類的鈣鹽和鍶鹽更大,參見下表。(表中鋅鹽供對比參考)

部分鹼土金屬鹽和鋅鹽的密度對比(單位: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

鍊金術士最早通過加熱碳酸鋇得到氫氧化鋇。與氫氧化鈣不同,氫氧化鋇溶液不易吸收二氧化碳,因此常用於校準pH檢測設備。

同位素[編輯]

在地殼中可以找到7種鋇的同位素,分別是鋇-130、132、134至138。[6]其同位素質量越小,豐度越低。在所有穩定同位素中,含量最多的是鋇-138,占71.7%。[6]

歷史[編輯]

中世紀初,鍊金術士即對一些鋇礦石有所了解。在義大利博洛尼亞發現的一些被稱為「博洛尼亞石」的平滑卵石狀重晶石塊曾得到鍊金術士的注意,因為這些礦石在受到光照後會發光數年。1602年,卡西奧勞羅(V. Casciorolus)描述了這種用有機物加熱重晶石發出磷光的性質。

生產[編輯]

應用[編輯]

引用[編輯]

  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. (編) 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. (編) 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.