Bárium

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
56 céziumbáriumlantán
Sr

Ba

Ra
Általános
Név, vegyjel, rendszám bárium, Ba, 56
Elemi sorozat alkáliföldfémek
Csoport, periódus, mező 2, 6, s
Megjelenés ezüstfehér
Ba,56.jpg
Atomtömeg 137,327(7)  g/mol
Elektronszerkezet [Xe] 6s²
Elektronok héjanként 2, 8, 18, 18, 8, 2
Fizikai tulajdonságok
Halmazállapot szilárd
Sűrűség (szobahőm.) 3,51 g/cm³
Sűrűség (folyadék) az o.p.-on 3,338 g/cm³
Olvadáspont 1000 K
(727 °C, 1341 °F)
Forráspont 2170 K
(1897 °C, 3447 °F)
Olvadáshő\Delta_{fus}{H}^\ominus 7,12 kJ/mol
Párolgáshő \Delta_{vap}{H}^\ominus 140,3 kJ/mol
Moláris hőkapacitás (25 °C) 28,07 J/(mol·K)
Gőznyomás
P/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k
T/K 911 1038 1185 1388 1686 2170
Atomi tulajdonságok
Kristályszerkezet köbös tércentrált
Oxidációs szám 2
(erősen bázikus oxid)
Elektronegativitás 0,89 (Pauling-skála)
Ionizációs energia 1.: 502,9 kJ/mol
2.: 965,2 kJ/mol
3.: 3600 kJ/mol
Atomsugár 215 pm
Atomsugár (számított) 253 pm
Kovalens sugár 198 pm
Egyebek
Mágnesség paramágneses
Fajlagos ellenállás (20 °C) 332 nΩ·m
Hőmérséklet-vezetési tényező (300 K) 18,4 W/(m·K)
Hőtágulási együttható (25 °C) 20,6 µm/(m·K)
Hangsebesség (vékony rúd) (20 °C) 1620 m/s
Young-modulus 13 GPa
Nyírási modulus 4,9 GPa
Kompressziós modulusz 9,6 GPa
Mohs-keménység 1,25
CAS-szám 7440-39-3
Fontosabb izotópok
Fő cikk: A bárium izotópjai
Izotóp t.e. felezési idő B.m. B.e. (MeV) B.t.
130Ba 0,106% Ba stabil 74 neutronnal
132Ba 0,101% Ba stabil 76 neutronnal
133Ba mest. 10,51 y ε 0,517 133Cs
134Ba 2,417% Ba stabil 78 neutronnal
135Ba 6,592% Ba stabil 79 neutronnal
136Ba 7,854% Ba stabil 80 neutronnal
137Ba 11,23% Ba stabil 81 neutronnal
138Ba 71,7% Ba stabil 82 neutronnal
Hivatkozások

A bárium (nyelvújításkori magyar nevén sulyany[1]) a periódusos rendszer egy kémiai eleme. Neve a görög bárisz = nehéz[2] szóból származik. Az oxidját először barote-nak nevezte el Guyton de Morveau, később Antoine Lavoisier baryta-ra változtatta, majd végül maga a fém a bárium nevet kapta.

Vegyjele Ba, rendszáma 56, atomtömege 137,34. A II.a főcsoportban a stabil alkáliföldfémek legnehezebbike.

Története[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Bárium-oxidot először Carl Scheele különített el 1774-ben. A fémet Humphry Davy állította elő 1808-ban.

Jellemzői[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Elemi állapotban ezüstös színű, lágy, jól nyújtható könnyűfém. Olvadáspontja 725 °C.

Hét természetes izotópja közül a leggyakoribb a 138Ba (71,7%).

Erős redukálószer, ami oxigénnel nedves levegőn már szobahőmérsékleten is hőfejlődéssel reagál: a reakcióban bárium-oxid és bárium-peroxid keletkezik. Erősen negatív standardpotenciáljának köszönhetően hevesen reagál vízzel, híg savakkal és alkoholokkal, a reakciókban a megfelelő báriumsók mellett hidrogéngáz képződik. Sok fémmel, például cinkkel, alumíniummal és ólommal ötvözhető. Vegyületeiben oxidációs száma mindig +2, illékony vegyületei a színtelen lángot zöldre festik.

Előállítása[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A bárium-szulfát magas hőmérsékleten szénnel bárium-szulfiddá redukálható – utóbbi kén-hidrogén és a megfelelő báriumsó keletkezése közben oldódik savakban. A bárium-szulfid hidrolízissel bárium-hidroxiddá alakítható, és e vegyületet kiizzítva bárium-oxidhoz jutunk. A fém báriumot bárium-oxidból állítják elő alumíniummal, magas hőmérsékleten, légtelenített retortában végzett redukcióval – kis mennyiségeket kloridja olvadékának elektrolízisével is kaphatunk:

4 BaO + 2 Al → BaO•Al2O3 + 3 Ba

Vegyületei[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A bárium vegyületei színtelenek, kivéve ha a vegyületet alkotó anion színes. Halogenidjei a bárium-fluorid kivételével vízben jól oldódnak; vízben ugyancsak oldható a bárium-nitrát (desztillált vízben 0 °C-on 310 g/l, 20 °C-on 92 g/l)[3] és a bárium-hidroxid. Vízben és savakban oldhatatlan a bárium-szulfát, és emiatt ez a sója nem mérgező. Savakban – a kénsav kivételével – jól oldódik a bárium-karbonát, a bárium-szulfid, a bárium-szulfit és oxidjai (a bárium-oxid és a bárium-peroxid): minél kisebb a pH, annál inkább. A bárium-oxid 5–600 °C környékén a levegőből oxigént felvéve bárium-peroxiddá alakul, ami viszont 7–800 °C környékén oxigént leadva visszaalakul bárium-oxiddá. Szintén magas hőmérsékleten a fém báriumból, nitrogénből és szénből bárium-cianid keletkezik.

Ba + N2 + 2 C → Ba(CN)2

További, nem jelentős vegyületei a bárium-nitrid és a bárium-hidrid.

Fontosabb reakciói[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A bárium néhány fontosabb reakciója:

  • Hidrogénnel bárium-hidridet képez:
\mathrm{Ba\,(s) + H_2\,(g) \longrightarrow BaH_2\,(s)}
\mathrm{\,Ba\,(s) + O_2\,(g) \rightarrow \,BaO_2\,(s)}
  • Nitrogénnel reagálva bárium-nitrid keletkezik:
\mathrm{3\,Ba\,(s) + N_2\,(g) \rightarrow Ba_3N_2\,(s)}
\mathrm{8\,Ba\,(s) + S_8\,(s) \rightarrow 8\,BaS\,(s)}
\mathrm{ Ba\,(s) + X_2\,(s, l, g) \rightarrow BaX_2\,(s)}
\mathrm{ Ba\,(s) + 2\,H_2O\,(l) \rightarrow Ba^{2+}\,(aq) + 2\,OH^{-}\,(aq) + H_2\,(g)}
\mathrm{ Ba\,(s) + 6\,NH_3\,(l) \rightarrow [Ba(NH_3)_6]}
\mathrm{ [Ba (NH_3)_6] \rightarrow Ba(NH_2)_2 + 4\,NH_3\,(g) + \,H_2\,(g)}

Analitikája[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A vízben oldható báriumsókat, illetve a báriumiont bárium-szulfát csapadék formájában azonosíthatjuk. Ez a legoldhatatlanabb szulfát csapadék, ami még tömény sósavban sem oldódik.

\mathrm{SO_4^{2\operatorname{-}} + BaCl_2 \longrightarrow BaSO_4\!\downarrow + 2\,Cl^{\operatorname{-}}}

Ezenkívül még jellegzetes sárga színű kromát-csapadéka, illetve karbonát-csapadéka, ami még ammóniumsók jelenlétében is leválik. (kationok IV. kvalitatív analitikai osztálya)

Előfordulása[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A bárium az elemek gyakorisági sorában a 14. helyet foglalja el, átlagos gyakoriságát a földkéregben a különböző források meglehetősen eltérően adják meg:

  • 425 mg/kg (Wiki)
  • 390 mg/kg;[4]
  • 500 mg/kg (Takács, 2001)
  • a fölső földkéregben 668 mg/kg, az alsóban 568 mg/kg (Wedepohl, 1995).
  • jogszabályban[5] előírt, „hivatalos” háttér értéke Magyarország talajaiban 150 g/t.

A különböző háttérértékek ily jelentős különbözőségének fő oka, hogy a környezetvédelmi hatásvizsgálatokra szánt elemzéseket savas (salétromsavas, illetve királyvizes) feltárásokból készítik, miközben a kőzetekben a bárium jelentős része savakban nem oldódó baritban van jelen. Ennek jeleként Európa Geokémiai Atlaszának (FOREGS, 2005) kétféle módon meghatározott (teljes feltárásból vizsgált, illetve savoldható) Ba-háttérértékei (mediánjai) rendkívül különbözők:

  • ártéri üledékekben 380 mg/kg, illetve 82 mg/kg;
  • hordalékokban 386 mg/kg, illetve 86 mg/kg;
  • a feltalajban 380 mg/kg, illetve 65 mg/kg;
  • az altalajban 390 mg/kg, illetve 68 mg/kg;

Reakciókészsége miatt elemi állapotban nem fordul elő a természetben. Legfontosabb ásványa a barit vagy súlypát (BaSO4), ami többnyire a tengervízből bepárlódó sóösszletekben és szulfidos érctelepek kísérő ásványaként fordul elő. A baritot több mint 40 országban bányásznak; a világ éves barittermelése mintegy 4–4,5 millió tonna.[3] Másik fontos ásványa a witherit (BaCO3).

A légkörben minimális mennyiségben (0,0015–0,95 µg/m3) fordul elő; ennek többsége is antropogén eredetű:

származik.

Mivel szulfátja gyakorlatilag oldhatatlan, a tengervízben bárium átlagos koncentrációja mindössze 6 µg/l, az édesvízben lényegesen több:

  • 50 µg/l (Takács, 2001);
  • 25 µg/l (FOREGS, 2005) – a helyi körülményeknek megfelelően rendkívül nagy változékonysággal.

A magmás és metamorf kőzetekben főleg a káliumot, kisebbrészt a kalciumot helyettesíti azok ásványaiban (elsősorban a földpátokban). A kalciumot korlátozottan más ásványokban (például a montmorillonitban) is helyettesítheti.[6] A nagyjából vele azonos krisztallográfiai sugarú ammónium-iontól eltérően se a trioktaéderes csillámokon, se a vermikuliton nem kötődik meg. Hidratációs energiája ugyanis lényegesen nagyobb az ammónium-ionénál, ezért a bárium-ion rendkívül nehezen dehidratálható, és ha ilyen állapotában esetleg be is épül, nagyon gyorsan újra hidratálódik, eltávolítva egymástól a rácssíkokat.[7]

A talajban főleg az agyagásványok, a szervesanyag, valamint a vas és a mangán oxi-hidroxidjai kötik meg, de meglehetősen kevéssé.[8]

Európa Geokémiai Atlaszának valamennyi, szilárd közegek (ártéri üledék, hordalék, feltalaj, altalaj) Ba-tartalmát bemutató térképén (FOREGS, 2005) kirajzolódik Magyarország középső részén egy határozott negatív anomália: Magyarország 2. (középső) geokémiai nagytáján a felszínközeli képződmények Ba-tartalma lényegesen kisebb, mint az ország egyéb részein.

A Ba háttérértékei (mediánjai) az ártéri üledékekben Magyarország geokémiai nagytájain (MÁFI, 1998)

  • 1. nagytáj – 95 mg/kg
  • 2. nagytáj – 68 mg/kg
  • 3. nagytáj – 135 mg/kg
  • 4. nagytáj – 113 mg/kg

Határértékek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Szennyezettségi határértéke a magyarországi talajokban 250 mg/kg,[9] a felszín alatti vizekben megengedhető mennyisége 700 µg/l;[9] az ivóvízben 1 μg/l.;[10] Egészségkárosodás nélkül elviselhető napi bevitele 0,05 mg/kg naponta (Kvlex). Magyarországon a munkahelyi levegőben vízoldható vegyületekben előforduló bárium megengedhető összes mennyisége 0,5 mg/m3; 24 órás immissziós normája:

  • kiemelten védett és védett I. területeken 10 µg/m3,
  • védett II. területeken 30 µg/m3 (Takács, 2001).

Élettani tulajdonságai[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Pozitív biológiai hatása nem ismert. Átlagos koncentrációja az emberi szervezetben 0,3 mg/kg. Ennek csaknem 9/10-ét a csontokban találjuk, ahol a kalciumot (illetve a magnéziumot) helyettesítve halmozódik fel (szárazanyagra számolva kb. 2 mg/kg). A bárium a csont felületi rétegében koncentrálódik, annak belsejébe jóval kevesebb jut. A Ba/Sr hányados az életkorral változik. Egyéb szervekre a WHO (1990) referencia értékei:

  • máj: 10 µg/kg,
  • teljes vér: 0,5–2,5 µg/l,
  • vizelet: 2–4 µg/nap,
  • haj: 400–2000 µg/kg.[11]

Az emberi szervezetbe főleg a táplálékkal kerül. Koncentrációja a legtöbb élelmiszerben jól korrelál annak kalcium-tartalmával (a Ca/Ba hányados a növény fajtájától és a termőhelyi adottságoktól függően többnyire 105–108 közötti – Takács, 2001).

Vízben oldható vegyületei (klorid, nitrát, acetát, karbonát, szulfit) mérgezők. A légutakból nemcsak vízoldható vegyületei szívódnak fel könnyen, de korlátozottan még az oldhatatlanok is – az emésztőrendszerből viszont még az oldható báriumvegyületek is csak részlegesen szívódnak fel. A keringési rendszerbe jutott báriumot a vérplazma (a többi alkáli földfémhez hasonlóan) gyorsan eljuttatja a csontokba. Biológiai felezési ideje 8–9 nap (Takács, 2001).

A báriummérgezés[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A bárium vízben, illetve savakban oldható vegyületei kivétel nélkül mérgezőek; a bárium-karbonátot patkányméregnek használják. A báriumvegyületek a beidegzés helyétől, módjától függetlenül valamennyi izmot erősen és tartósan ingerlik. Szűkítik az ereket, fokozzák a bélmozgást, feszítik a harántcsíkolt izmokat; ezt a központi idegrendszer depressziója követi (Kvlex). Az akut mérgezés tünetei: erős nyálfolyás, kólika, hasmenés, hányás, szívritmuszavarok, a vázizomzat bénulása. A fulladásos halált a légzés bénulása okozhatja. Kezeléséhez ellenanyagként vízben oldható, nem mérgező szulfátot – például nátrium-szulfátot vagy magnézium-szulfátot – kell alkalmazni, mert a bárium azzal oldhatatlan csapadékot képez.

A szájon át bevitt BaCl letális dózisa 3–4 g, az LD50 körülbelül 66 mg/testtömegkilogramm (Takács, 2001).

Felhasználása[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Zöld tűzijáték

Az iparban alkalmazott bárium-oldatok a levegőt kevéssé szennyezik.

Hivatkozások, jegyzetek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  1. Szõkefalvi-Nagy Zoltán; Szabadváry Ferenc: A magyar kémiai szaknyelv kialakulása. A kémia története Magyarországon. Akadémiai Kiadó, 1972. (Hozzáférés: 2010. december 3.)
  2. A bárium
  3. ^ a b Takács Sándor, 2001: A nyomelemek nyomában. Medicina Könyvkiadó, Budapest. ISBN 963 242 690 8 p. 79.
  4. ??
  5. 10/2000. (VI. 2.) KöM-EüM-FVM-KHVM együttes rendelet A felszín alatti víz és a földtani közeg minőségi védelméhez szükséges határértékekről
  6. Hinrich L. Bohn, BrianL. McNeal, George A. O’Connor, 1985: Talajkémia. Mezőgazdasági Kiadó – Gondolat Kiadó, Budapest. p. 174.
  7. Hinrich L. Bohn, BrianL. McNeal, George A. O’Connor, 1985: Talajkémia. Mezőgazdasági Kiadó – Gondolat Kiadó, Budapest. p. 180.
  8. Hinrich L. Bohn, BrianL. McNeal, George A. O’Connor, 1985: Talajkémia. Mezőgazdasági Kiadó – Gondolat Kiadó, Budapest. p. 310.
  9. ^ a b 6/2009. (IV. 14.) KvVM-EüM-FVM együttes rendelet a földtani közeg és a felszín alatti víz szennyezéssel szembeni védelméhez szükséges határértékekről és a szennyezések méréséről
  10. Ivóvíz minősítés fizikai és kémiai vizsgálat alapján (MSZ 450/1-1989)
  11. WHO, 1990: Barium. Environmental Health Criteria. 107th World Health Organisation, Genf, 1990. p. 148.

Fordítás[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • Ez a szócikk részben vagy egészben a Barium című angol Wikipédia-szócikk fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel.

Források[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Commons
A Wikimédia Commons tartalmaz Bárium témájú médiaállományokat.