Bari

Bari là một nguyên tố hoá học có ký hiệu là Ba và số hiệu nguyên tử là 56. Đây là nguyên tố thứ năm trong nhóm 2 của bảng tuần hoàn và là một kim loại kiềm thổ mềm, màu trắng bạc. Do có khả năng phản ứng hóa học cao nên bari không thể được tìm thấy trong tự nhiên dưới dạng nguyên tố tự do.

Các khoáng vật phổ biến nhất của bari trong tự nhiên là barit (bari sulfat, BaSO4) và witherit (bari carbonat, BaCO3), cả hai chất này đều không tan trong nước. Tên bari bắt nguồn từ dẫn xuất giả kim "baryta", từ tiếng Hy Lạp βαρύς (barys), có nghĩa là "nặng". Bari được xác định là một nguyên tố mới vào năm 1774, nhưng không tồn tại phản ứng khử thành kim loại cho đến năm 1808 với sự ra đời của điện phân.

Bari có ít ứng dụng công nghiệp. Trong lịch sử, nó được sử dụng làm chất thu khí cho đèn điện tử chân không. Nó là một thành phần của YBCO (chất siêu dẫn nhiệt độ cao) và gốm điện, đồng thời được thêm vào thép và gang để giảm kích thước của các hạt carbon trong cấu trúc vi mô. Các hợp chất bari được thêm vào pháo hoa để tạo ra màu xanh lục. Bari sulfat được sử dụng như một chất phụ gia không hòa tan trong dung dịch khoan giếng dầu, và ở dạng tinh khiết hơn, làm thuốc cản quang phóng xạ tia X để chụp ảnh đường tiêu hóa của con người. Các hợp chất bari tan có tính độc do sự giải phóng ion bari hòa tan và đã được sử dụng làm thuốc diệt chuột.

Tính chất
Tính chất vật lý

Bari là một kim loại mềm màu trắng bạc, bóng hơi vàng khi ở trạng thái siêu tinh khiết. Màu trắng bạc của kim loại bari biến mất nhanh chóng khi bị oxy hóa trong không khí tạo một lớp oxide màu xám sậm. Bari có trọng lượng riêng ở mức trung bình và tính dẫn điện tốt. Do bari khó làm sạch nên nhiều tính chất của nguyên tố vẫn chưa được xác định chính xác. nằm giữa nguyên tố nhẹ hơn là stronti ()

Kim loại bari dễ bị acid ăn mòn. Acid sulfuric là một ngoại lệ đáng chú ý do tính thụ động hóa làm phản ứng ngừng lại bằng cách tạo thành bari sulfat không tan trên bề mặt. Bari kết hợp với một số kim loại khác như nhôm, kẽm, chì và thiếc tạo thành các pha kim loại trung gian và hợp kim.

Hợp chất
{| class="wikitable" style="float:left; margin-top:0; margin-right:1em; text-align:center; font-size:10pt; line-height:11pt; width:25%;"
|+ style="margin-bottom: 5px;"|Khối lượng riêng của một số muối kim loại kiềm thổ và kẽm (g/cm3)
|-
!
!
!
!
!
!
!
!
!
|-
! scope="row"| Chúng có khối lượng riêng lớn hơn các muối stronti và calci tương ứng (xem bảng; khối lượng của muối kẽm được cho thêm với mục đích so sánh).

Bari hydroxide ("baryta") là một chất được biết đến trong giới giả kim thuật và được sản xuất bằng cách đun nóng bari carbonat. Khác với calci hydroxide, bari hydroxide hấp thụ rất ít CO2 trong dung dịch nước và do đó ít nhạy cảm với điều kiện môi trường thay đổi. Tính chất này được ứng dụng trong việc kiểm định thiết bị đo độ pH.

Các hợp chất bari cháy với ngọn lửa màu xanh lục hoặc lục nhạt. Màu của ngọn lửa bắt nguồn từ các vạch quang phổ tại bước sóng 455,4, 493,4, 553,6 và 611,1&nbsp;nm.
Bari trên vỏ Trái Đất là hỗn hợp của bảy nuclide nguyên thủy, gồm bari-130, 132 và từ 134 đến 138. Bari-130 trải qua quá trình phóng xạ rất chậm thành xenon-130 qua phân rã beta cộng kép với chu kỳ bán rã khoảng (0,5–2,7)×1021 năm (gấp khoảng 1011 lần tuổi của vũ trụ). Độ phong phú của bari-130 là khoảng 0,11% lượng bari trong tự nhiên. Về mặt lý thuyết bari-132 cũng có thể phân rã beta cộng kép thành xenon-132, nhưng các bằng chứng thực nghiệm chưa ghi nhận hiện tượng này.

Trong số các đồng vị ổn định, bari-138 chiếm 71,7% tổng lượng bari; các đồng vị còn lại có độ phong phú giảm dần theo số khối giảm dần (ngoại trừ 130Ba khả năng có độ phong phú lớn hơn 132Ba).

Tổng cộng, bari có 41 đồng vị đã biết với số khối từ 114 đến 154. Đồng vị phóng xạ tổng hợp ổn định nhất là bari-133 với chu kỳ bán rã 10,538 năm. Năm đồng vị khác có chu kỳ bán rã dài hơn một ngày. Hai đồng phân có thời gian sống lâu nhất là 133mBa (38,90 giờ) và 135m1Ba (28,11 giờ). Một đồng phân khác là 137m1Ba (chu kỳ bán rã 2,552 phút) xuất hiện trong chuỗi phân rã của sản phẩm phân hạch phổ biến caesi-137.

Lịch sử
, người đầu tiên phân lập được kim loại bari]]
Các nhà giả kim thuật thời Trung Cổ đã biết đến một số loại khoáng vật bari. Một vài viên đá khoáng vật barit giống như đá cuội trơn nhẵn đã được tìm thấy trong đá núi lửa gần Bologna, Ý, và do đó được gọi là "đá Bologna". Chúng đã được các nhà giả kim thuật chú ý vì sau khi tiếp xúc với nguồn sáng, chúng có thể phát sáng trong nhiều năm. Tính chất lân quang của barit đun nóng với các chất hữu cơ được V. Casciorolus mô tả vào năm 1602. Bari được Sir Humphry Davy phân lập thành công tại Anh vào năm 1808 qua điện phân muối bari nóng chảy. Dựa trên tính chất hóa học tương đồng với calci, Davy đặt tên nguyên tố là "barium" theo tên barit, trong đó hậu tố "-ium" chỉ nguyên tố kim loại.

Việc sản xuất oxy tinh khiết bằng quá trình Brin vào thập niên 1880 đã sử dụng một lượng lớn bari peroxide, trước khi quá trình này bị thay thế bằng điện phân và chưng cất phân đoạn không khí lỏng vào những năm 1900. Trong quá trình này bari oxide phản ứng với không khí ở tạo ra bari peroxide, sau đó bị phân hủy ở nhiệt độ trên giải phóng khí oxy:
:

Bari sulfat lần đầu tiên được ứng dụng làm thuốc cản quang phóng xạ trong ảnh chụp y khoa bằng tia X của hệ tiêu hóa người vào năm 1908.

Phân bố và sản xuất
Bari chiếm 0,0425% trong vỏ Trái Đất và 13&nbsp;µg/L trong nước biển. Nguồn sản xuất bari chủ yếu trong thương mại là baryt, một khoáng vật chứa bari sulfat với các mỏ khai thác trải dài khắp thế giới. Nguồn nguyên liệu thương mại thứ hai (ít quan trọng hơn barit) là witherit có chứa bari carbonat với các mỏ khai thác chính nằm ở Anh, România và Liên Xô cũ. lên 7,6 triệu tấn (2005), đến năm 2011 là 7,8 triệu tấn và năm 2019 là 8,87 triệu tấn. Tổng sản lượng barit năm 2024 ước tính là 8,2 triệu tấn, trong đó Ấn Độ chiếm nhiều nhất (2,6 triệu tấn), tiếp theo là Trung Quốc (2,1 triệu tấn), Maroc (1 triệu tấn) và Kazakhstan (650 nghìn tấn).

Quặng sau khi khai thác sẽ được làm sạch, nghiền vỡ, phân loại và tách ra khỏi thạch anh. Nếu thạch anh lọt vào quá sâu bên trong quặng, kỹ thuật tuyển nổi sẽ được áp dụng. Sản phẩm thu được là barit tinh khiết 98% (theo khối lượng); độ tinh khiết phải đạt ít nhất 95% với một lượng nhỏ sắt và silic dioxide.

Ứng dụng

Kim loại và hợp kim
Dưới dạng kim loại hoặc hợp kim với nhôm, bari được sử dụng làm chất thu khí loại bỏ khí không mong muốn trong các ống chân không, chẳng hạn như đèn hình màu tivi. Nguyên nhân chính là do nguyên tố có áp suất hơi thấp và khả năng phản ứng cao với oxy, nitơ, carbon dioxide và nước; bari còn có thể làm loại đi một phần khí hiếm bằng cách phân hủy chúng trên mạng tinh thể. Ứng dụng này hiện đang dần biến mất với sự ra đời của các loại tivi màn hình LCD và màn hình plasma không có ống chân không.

Các hợp chất bari khác

Các hợp chất khác của bari chỉ có một số ứng dụng hạn chế do ion Ba2+ có độc tính cao (bari carbonat là chất độc đối với chuột).

Lớp bari oxide ở điện cực của đèn huỳnh quang giúp các electron dễ phát ra hơn.
Bari carbonat được sử dụng trong sản xuất thủy tinh. Vì là nguyên tố nặng, bari làm tăng chiết suất và độ sáng của thủy tinh.
Bari peroxide có thể dùng làm chất xúc tác để bắt đầu phản ứng nhiệt nhôm trong hàn thanh ray. Hợp chất cũng có trong đạn pháo hiệu màu xanh lục và được dùng làm chất tẩy màu.
Bari titanat là một loại gốm điện tiềm năng.
Bari fluoride có ứng dụng làm vật liệu quang phổ hồng ngoại do cự ly truyền ở mức rộng, khoảng 0,15 đến 12 micromet.
YBCO là chất siêu dẫn nhiệt độ cao đầu tiên có thể được làm lạnh bằng nitơ lỏng, do nhiệt độ chuyển tiếp ở mức lớn hơn điểm sôi của nitơ ().

Độc tính

| GHSSignalWord = Danger
| HPhrases =
| PPhrases =
| GHS_ref =
| NFPA-H = 3
| NFPA-F = 3
| NFPA-R = 1
| NFPA-S = w
| NFPA_ref =
}}
}}

Nhóm hợp chất bari tan có gần 10&nbsp;mg/kg (đường miệng, ở chuột) với triệu chứng bao gồm co giật, liệt hệ thần kinh ngoại biên và viêm đường dạ dày ruột nặng. Cục Bảo vệ Môi sinh Hoa Kỳ đánh giá bari khó có khả năng gây ung thư khi được tiêu thụ bằng đường miệng. Bụi chứa hợp chất bari không tan khi hít vào có thể tích tụ trong phổi, gây ra một căn bệnh lành tính có tên là baritosis.

Bari carbonat từng được dùng làm thuốc diệt chuột. Loại thuốc này hiện đã bị xem là lỗi thời nhưng có thể vẫn còn một số nước sử dụng.

Tham khảo

Liên kết ngoài



Barium tại The Periodic Table of Videos (Đại học Nottingham)
Elementymology & Elements Multidict
3-D Holographic Display Using Strontium Barium Niobate