Baryum

český názevBaryum
latinský názevBaryum
anglický názevBarium
chemická značkaBa
protonové číslo56
relativní atomová hmotnost137,327
perioda6
skupinaII.A
zařazeníkovy alkal. zemin
rok objevu1808
objevitelH.Davy
teplota tání [°C]725
teplota varu [°C]1897
hustota [g cm-3]3,51
hustota při teplotě tání [g cm-3]3,338
elektronegativita0,89
standardní el. potenciál [V]−2,912
oxidační stavyII
elektronová konfigurace[Xe]6s2
atomový poloměr [pm]268
specifické teplo [J g-1K-1]0,204
slučovací teplo [kJ mol-1]7,75
tepelná vodivost [W m-1 K-1]18,4
elektrická vodivost [S m-1]2,8.106
1. ionizační potenciál [eV]5,2117
2. ionizační potenciál [eV]10,004
tvrdost podle Mohse1,25
modul pružnosti ve smyku [GPa]4,9
modul pružnosti v tahu [GPa]13
skupenství za norm. podmíneks

Chemické vlastnosti a reakce barya

Chemický prvek baryum je šedobílý, lesklý a měkký kov. Baryum je chemicky značně reaktivní prvek s elektropozitivním charakterem. Zapáleno hoří na vzduchu za vzniku oxidu BaO, peroxidu BaO2 a nitridu Ba3N2, s vodou bouřlivě reaguje za vzniku hydroxidu Ba(OH)2 a vývoje vodíku.

Dobře se rozpouští ve zředěných minerálních kyselinách:

Ba + 2HCl → BaCl2 + H2
4Ba + 10HNO3 → 4Ba(NO3)2 + N2O + 5H2O

Se všemi halogeny se přímo slučuje při teplotě nad 100°C, se sírou reaguje při teplotě 150°C, s vodíkem tvoří hydrid při teplotě okolo 300°C, s uhlíkem se slučuje při teplotě nad 500°C. Naopak s amoniakem reaguje za vzniku hexaaminbarnatého komplexu již za teploty -40°C. Pokud je reakce barya s amoniakem katalyzována platinou, nevzniká uvedený komplex, ale amid:

Ba + 6NH3 → [Ba(NH3)6]
Ba + 2NH3 → Ba(NH2)2 + H2

Práškové baryum může být pyroforní. Všechny rozpustné sloučeniny barya jsou jedovaté. Krystalický chloristan barnatý Ba(ClO4)2·3H2O se vyznačuje extrémně dobrou rozpustností ve vodě, ve 100 g vody se při teplotě 100°C rozpustí 6785 g této soli. Tabulka rozpustnosti barnatých solí.

Kvalitativní důkaz barnatých iontů se provádí přídavkem roztoku dichromanu draselného K2Cr2O7, v neutrálním prostředí vzniká žlutý chroman barnatý BaCrO4, jedna z mála barevných sloučenin barya. Vodné roztoky solí barya jsou bezbarvé.

Analytické stanovení barya je možné uskutečnit komplexometrickou titrací na indikátor eriochromová čerň. V alkalickém prostředí (pH=10-11) je bod ekvivalence indikován barevným přechodem indikátoru z červené na modrou. Pokud je při chelatometrickém stanovení barya použita jako indikátor methythymolová modř, je ekvivalentní bod indikován barevným přechodem z modré na šedou.

Výskyt barya v přírodě

V přírodě se elementární baryum nevyskytuje, jeho výskyt je znám pouze ve sloučeninách, ve kterých vystupuje výhradně jako dvoumocný kation Ba2+.

Obsah barya v zemské kůře se pohybuje okolo 0,1 % hmot. Přírodní baryum je směsí sedmi izotopů, nejvyšší zastoupení (71,7 %) má izotop 139Ba.

Nejznámějšími minerály barya jsou baryt BaSO4, witherit BaCO3 a nitrobaryt Ba(NO3)2, benitoid BaTiSi3O se využívá ve šperkařství jako náhrada diamantu. Nejvyšší obsah barya (78,33 % Ba) ze všech nerostů má frankdicksonit BaF2, celkem bylo popsáno téměř 300 nerostů s obsahem barya.

Těžba a zásoby

V roce 2012 dosáhla světová těžba barytu hodnoty 8,4 Mt, největším producentem barytu je Čína (4 Mt), Indie (1,4 Mt), USA (650 kt), Maroko (650 kt) a Írán (350 kt). Celosvětové zásoby barytu jsou 240 Mt, největší naleziště jsou v Číně (100 Mt), Indii (32 Mt) a Alžírsku (29 Mt).

Na území ČR jsou 3 výhradní evidovaná ložiska barytu (Běstvina, Bohousová, Křižanovice) s nebilanční zásobou 569 kt, veškerá tuzemská spotřeba barya je kryta dovozem, který v roce 2010 činil 7079 t barytu a 113 t witheritu.

Výroba a využití barya

Výroba barya se provádí tavnou elektrolýzou fluoridu nebo chloridu. Nejprve se provede redukce barytu uhlíkem. Redukce barytu se provádí v elektrické peci při teplotě 950-1100°C a jejím produktem je rozpustný sulfid barnatý, který se reakcí s kyselinou fluorovodíkovou nebo chlorovodíkou převede na příslušný halogenid potřebný k tavné elektrolýze:

BaSO4 + 4C → BaS + 4CO
BaS + 2HCl → BaCl2 + H2S

Dalším způsobem výroby barya je redukce oxidu barnatého hliníkem nebo křemíkem:

3BaO + 2Al → 3Ba + Al2O3
3BaO + Si → 2Ba + BaSiO3

Baryum se používá jako složka některých slitin (slitina barya s niklem se používá na kabely k zapalovacím svíčkám), k výrobě bílých pigmentů, plniva plastických hmot a k ochranným nátěrům proti RTG a radioaktivnímu záření.

Páry barya se používají jako redukční činidlo při přípravě protaktinia, neptunia i některých dalších transuranů. Značný význam má baryum, ve formě tzv. YBCO (Yttrium Baryum Copper Oxide) oxidů, při výzkumu a vývoji supravodičů.

Sloučeniny barya

Síran barnatý BaSO4 se využívá jako kontrastní látka při radiodiagnostických metodách v medicíně a jako bílý pigment a plnivo. Siřičitan barnatý BaSO3 se používá jako bělidlo papíru. Boritan barnatý Ba(BO2)2 je používán jako UV stabilizátor PVC a k výrobě optických součástí pracujících v UV části spektra. Titaničitan barnatý BaTiO3 vykazuje piezoelektrické vlastnosti a využívá se k výrobě mikrofonů a jako dielektrikum v kondenzátorech. Peroxid barnatý BaO2, dusičnan barnatý Ba(NO3)2, chlorečnan barnatý Ba(ClO3)2 a chloristan barnatý Ba(ClO4)2 se využívají v pyrotechnice - barví plamen zeleně. Dusičnan barnatý je také důležitým analytickým činidlem pro určení některých aniontů. Peroxid barnatý se také používá k výrobě peroxidu vodíku a je hlavní součástí iniciačních složí pro snadnější zapálení směsi při aluminotermickém svařování. Uhličitan barnatý BaCO3 se používal jako jed na krysy a spolu s hydroxidem barnatým Ba(OH)2 slouží jako katalyzátor při přípravě některých cyklických ketonů (příprava cyklopentanonu cyklizací kyseliny adipové). Oxid barnatý BaO se používá ve sklářství k úpravě indexu lomu a jako katalyzátor některých organických reakcí. Chlorid barnatý BaCl2 a bromid barnatý BaBr2 jsou důležitými látkami pro snížení obsahu radia při chemickém čištění odpadních důlních vod po těžbě uranu. Fluorid barnatý BaF2 slouží k výrobě detektorů rentgenového a gama záření. Manganan barnatý BaMnO4 je modrý pigment manganová modř. Železan barnatý BaFeO4 je důležité oxidační činidlo v organické chemii. Chroman barnatý BaCrO4 se používá jako pigment baryová žluť, jako inhibitor koroze a jako katalyzátor dehydratace alkanů. Octan barnatý (CH3COO)2Ba se používá jako mořidlo při barvení tkanin a jako sušidlo nátěrových hmot. Azid barnatý Ba(N3)2 se používá k laboratorní přípravě čistého dusíku a jako výchozí látka pro přípravu dalších azidů. Chlornan barnatý Ba(ClO)2 je bělící činidlo a antiseptikum. Ferit BaFe se požívá k výrobě permanentních magnetů.

Zdroje

cesium ← baryum → lanthan