బేరియం
బేరియం ఒక రసాయనిక మూలకం.ఈ మూలకం యొక్క పరమాణు సంఖ్య 56. మరియు ఈ మూలకం యొక్క సంకేత నామాక్షరము Ba.మూలకాల ఆవర్తన పట్టిలలో రెండవ సముదాయం (Group ) నకు చెందిన 5 వ మూలకం. పెరియాడికల్ టెబల్ సంఖ్య 6 .చూచుటకు వెండి వన్నె కలిగిన ఈ మూలకం ఒక క్షారమృత్తిక లోహము.
బేరియం యొక్క పేరు గ్రీకు పదమైన బేరిస్ βαρύς (barys) నుండి ఏర్పడినది.బారిస్ అనగా బరువైన అనిఅర్ధం. బేరియం సమ్మేళనంలో బేరియం మూలకాన్ని 1772లో కార్ల్ విల్‌హెమ్ షీలే (Carl Wilhelm Scheele) గుర్తించారు. కాని క్రీ.శ.1808 లో హంప్రీ డెవీ (Humphry Davy), ఎలక్ట్రోలైట్ పద్ధతిలో ముడిఖనిజం నుండి బేరియాన్ని వేరుచేయ్యుడం జరిగినది
బేరియం ఒక క్షారమృత్తిక లోహం. బేరియం వెండిలా మెరిసే మెత్తటి లోహం. అతి శుద్ధమైన లోహం కొద్దిగా బంగారపు ఛాయను కల్గి ఉండును. బేరియం త్వరగా గాలి లోని ఆక్సిజన్తో సంయోగంచెంది బూడిదరంగుగా మారును. బేరియం యొక్క విశిష్ణ గురుత్వము మధ్యస్థాయిలో ఉండును.బేరియం ఉత్తమ విద్యుత్తు వాహకం. పరమాణు ద్రవ్యభారం137.327. సాధారణ వాతావరణ పీడనం మరియు గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద బేరియం అణుసౌష్టవం ఘనాకారంలో ఉండును. అణు నిర్మాణంలో బేరియం-బేరియం పరమాణు మధ్యదూరం 503 పైకో మీటరులుండును. ఈ మూలకం యొక్క ద్రవీభవన ఉష్ణోగ్రత 727 °C (1000K;1,340 °F) . ఇది దీనికన్న తేలికైన స్ట్రొన్టియం (strontium :1,050K లేదా 780 °C లేదా 1,430 °F, మరియు దీనికన్నా బరువైన రేడియం (973K లేదా 700 °C లేదా 1,292 °F) ల ద్రవీభవన స్థానాలకు మధ్యస్థంగా ఉంది. బేరియం యొక్క బాష్పిభవన స్థానం 1,870 °C (2,170 K) .ఇది స్ట్రొన్టియంయొక్క బాష్పిభవన స్థానం కన్న (1,050 K or 780 °C or 1,430 °F) ఎక్కువ. బేరి యం యొక్క సాంద్రత 3.62 గ్రాము/సెం.మీ. బేరియం సాంద్రత స్ట్రొన్టియంకన్న ఎక్కువ (2.36గ్రాం/సెం.మీ)., రేడియంకన్న (~5 గ్రాం/సెం.మీ) తక్కువ.
ఘన రూపంలో ఉన్నపుడు బేరియం తెల్లగా ఉండును .కాని ఏదైనా ద్రవంలో కరగినప్పుడు, దీనిఅయానులు ఎటువంటి వర్ణం కలిగించకపోవడం వలన ద్రవస్థితిలో వర్ణరహితం.
రసాయనిక చర్యపరంగామెగ్నీషియం, కాల్షియం, మరియు స్ట్రొన్టియం కన్న బేరియం మూలకం చురుకైనది. ఈ మూలకం ఆక్సీకరణ స్థితి సంఖ్య +2. చాల్కోజెన్స్‌తో ఉష్ణ విమోచక రసాయనికచర్య జరుపును. అనగా బేరియం, చాకోజన్‌తో చర్య జరుపునప్పుడు ఉష్ణం విడుదల అగును. చాకొజన్‌లు (chalcogens) అనగా అక్సిజన్, సల్ఫర్, సెలీనియం, మరియు టెల్లురియం మూలకాలు. సాధారణ గదిఉష్ణోగ్రత వద్దకుడా బేరియం ఆక్సిజన్, లేదా గాలితో చర్యలో పాల్గొనును. అందుచే బేరియాన్ని ఏదైనా నూనెలో లేదా జడవాయువుతో కప్పి నిల్వ ఉంచెదరు.
బేరియం కార్బోనేట్‌ను వేడి చెయ్యడం వలన బేరియం హైడ్రాక్సైడ్ ఏర్పడును.కాల్షియం హైడ్రాక్సైడ్‌లా కాకుండగా, ఇది సజలద్రవాలలో తక్కువ కార్బన్ డై ఆక్సైడ్ ను శోషించును. అందువలన దీనిని pH పరికరంలో ఉపయోగించెదరు.
భూమిమీద లభించు కొన్ని బేరియం ఐసోటోపులుBa, Ba, Ba, Ba. Baఅనేది నెమ్మదిగా అణు ధార్మిక వికరణం వలన నశించడం వలన xenon- (క్షెనొన్ ) రూపాంతరం చెందును.అలాగేBaకుడా క్రమంగా xenonగా పరివర్తన చెందును.బేరియం అణు ద్రవ్యభారం 114 నుండి 153 కలిగిన 50 రకాల వరకు ఐసోటోపులను కలిగి ఉంది.ఇందులో Ba, అనే ఐసోటోపు ప్రకృతిలో లభించు బేరియంలో71 % వరకు ఉండును.
ఈ మూలకం యొక్క బలమైన రసాయనిక చర్యాలక్షణము వలన ఈ మూలకం ఎప్పుడు ప్రకృతిలో విడిగా లభించదు. బేరియం మూలకం యొక్క సమ్మేళన రూపాలలో మాత్రమే లభించును. బారైట్ (barite, మరియు వితేరాయిట్ (witherite) అనేది అతిసామాన్యంగా ఎక్కువ లభ్యమగు బేరియం యొక్క ఖనిజాలు. బారైట్ అనునది బేరియం సల్పైట్ (BaSO), వితేరాయిట్ అనునది బేరియం కార్బోనేట్ (BaCO3, ఇవి బేరియం సమ్మేళన పదార్థాలు.
బారైట్ ఖనిజం అధికంగా అవక్షేపశిలలపొరలలో లభిస్తుంది. అలాగే భూమిలోపల అంతర్వాహినిగా వుండే జలాలోకూడా బారైట్ నిక్షేపాలున్నాయి. కొంత మేరకు బారైట్సీసము, వెండి, జింకు లోహాల ముడి ఖనిజాలతో పాటు లభిస్తుంది. అమెరికా సంయుక్త రాష్ట్రాలలో తొమ్మిది ప్రాంతాలలో బారైట్ గనులున్నాయి. అందులో నెవడా, జార్జియా, మిస్సోరీ, మరియు టెన్నెస్సెలు ముఖ్యమైనవి.
భూమిలో 0.0425% వరకు సముద్రనీటిలో 13 µg/లీ. వరకు బేరియం ఖనిజంగా ఉంది. బేరియం ఎక్కువ ప్రమాణంలో కలిగిన ముడిఖనిజం బారైట్. తరువాత బేరియం లభించు మరోఖనిజం వితెరైట్ అనబడు బేరియం కార్బోనేట్ . ఇది ఎక్కువగా లభ్యమగుదేశాలు ఇంగ్లాండ్, రోమానియా, మరియు సోవియట్ రష్యాలు.
ప్రపంచంలో బేరియం ఖనిజం నిల్వలు 0.7 నుండి 2 మిలియను టన్నులు ఉండవచ్చునని అంచనా.1981లో అత్యంత ఎక్కువగా 8.3 మిలియను టన్నుల ముడిఖనిజాన్ని త్రవ్వితియ్యడం జరిగింది. అందులో 7-8% మాత్రమే బేరియం మరియు దాని సమ్మెళన పదార్థాలను తయారు చేయుటకు వాడారు. చైనా, ప్రపంచఉత్పత్త్తిలో 50% వాటాతో మొదటి స్థానం ఆక్రమించింది. తరువాత ఇండియా (14% in 2011), మొరాకో (8.3%), అమెరికా (8.2%, టర్కీ (2.5%) ఇరాన్ మరియు ఖజకిస్తాన్ (2.6% ఒక్కొక్కదేశం) లు ఉత్పత్తి చేయుచున్నవి.
ఒకపధ్ధతిలో బేరియం ఆక్సైడ్ (BaO ) ను 500 -600C ఉష్ణోగ్రత వద్ద గాలితో (ఆక్సిజన్) చర్యవలన బేరియం పెరాక్సైడ్ (BaO ) ఏర్పడును.ఇలా ఏర్పడిన బేరియం పెరాక్సైడ్ 700C వద్ద బేరియం మరియు ఆక్సిజన్ ఉభయ వియోగం చెందును.ఈ విధానంలో ఆక్సిజన్ అధికప్రమాణంలో ఉపఉత్పత్తిగా విడుదల అగుచున్నది.ఈ విధానంలో 1880 లకాలంలో బేరియాన్ని ఉత్పత్తి చేసేవారు.
2 BaO + O ⇌ 2 BaO
2BaO→2Ba+O
ముడిఖనిజాన్ని (BaSO) మొదట నీటితో బాగా కడిగి బయటి మలినాలను తొలగించెదరు. ఖనిజంలోఉన్న క్వార్జును తొలగించెదరు. అలాగే ఐరన్, జింకు, సీసం వంటి లోహాలను ఫ్రోత్‌ఫ్లొటెసన్ ద్వారా తొలగించెదరు. ఈ స్థితిలో ఖనిజం 98% స్వచ్ఛత కలిగి యుండును. ఈ ఖనిజాన్ని కార్బన్‌తో క్షయికరించడం వలన బేరియం సల్పైడ్ ఏర్పడుతుంది.
BaSO + 2 C → BaS + 2CO↑
నీటిలో కరిగే ఈ బేరియం సల్పైడ్ మిగతా బేరియం సమ్మేళన పదార్థాలు మరియు బేరియాన్ని ఉత్పత్తి చేయుటకు మూలపదార్థంగా పనిచేయును.
కరిగిన బేరియంసల్పైడ్, ఆక్సిజన్‌తో చర్య చెంది బేరియం హైడ్రాక్సైడ్‌ను, నత్రికామ్లంతో చర్య వలన బేరియంనైట్రేట్‌ను, కార్బన్ డై ఆక్సైడ్‌తో చర్య వలన కార్బోనేట్‌ను ఏర్పరచును. అల్యూమినియంతో బేరియం సల్పైడ్‌ను క్షయికకరించడం వలన బేరియం ఏర్పడును. బేరియంసల్పైడ్‌ను 1100C వద్ద అల్యూమినియంతో క్షయికరించిన, పలు మధ్యంతర చర్యల అనంతరం చివరగా బేరియం ఏర్పడును.
మొదటి దశ చర్యలో BaAl (బేరియం అల్యుమినేట్) ఏర్పడును.
3BaO + 14Al → 3BaAl +AlO
మలిదశలో బేరియం ఆక్సైడ్ తో చర్య కొనసాగడం వలన కొంత బేరియం విడుదల అగును.
8BaO + BaAl → Ba↑ + 7 BaAlO
మలి దశ తరువాత దశలో
BaO + AlO → BaAlO
తుది దశలో
4BaO + 2Al → 3Ba↑ + BaAlO
పారిశ్రామికంగా మితమైన ప్రయోజనాలు కలిగి ఉంది. వాక్యూం గొట్టాలలో స్కావెంజ్ ఎయిర్ గా వాడెదరు. అధికఉష్ణోగ్రత సూపరు కండక్టరులలో, విద్యుత్తుపింగాణి పరికరాలలో ఉపయోగిస్తారు. స్టీల్, మరియు ఐరన్ లోహాలను పోత పోయునప్పుడు బేరియాన్ని కలపడం వలన లోహాలలోనికార్బను అణువుల కణపరిమాణం తగ్గుతుంది.అలాగేబేరియం నైట్రేట్ Ba (NO) ) ను బాణాసంచాలో కలపడం వలన వాటిని వెలిగించిన పచ్చ రంగులో వెలుగును.
బేరియం-నికెల్ మిశ్రమ ధాతువును వాహనాల స్పార్కు ఫ్లగ్గుయొక్క ఎలక్ట్రోడులను తయారుచేయుటకు, అలాగే వ్యాక్యూం గొట్టాలలోని ఆక్సిజనును తొలగింఛుటకు ఉపయోగిస్తారు. అలాగే ఫ్లోరోసెంటు ట్యూబులైట్లలోకూడా ఉపయోగిస్తారు. బేరియం యొక్క సమ్మేళనాలను ఇటుకలతయారి, పెంకులు, రంగులు, గాజు మరియు రబ్బరు పరిశ్రమలలో కూడా వాడెదరు