Barium là gì? Bari là nguyên tố hóa học có những tính chất nào cần biết? Cách điều chế cũng như ứng dụng của Ba hiện nay như nào? Chúng ta sẽ cùng khám phá tất cả những điều đó trong bài viết này.
Barium là gì?
Barium là tên tiếng Anh của nguyên tố Bari trong bảng tuần hoàn hóa học. Nó thuộc nhóm kim loại kiềm thổ, có tính kim loại kiềm mềm, màu bạc trắng và malleable. Bari không tồn tại tự nhiên dưới dạng nguyên chất, thường được tìm thấy trong các hợp chất khoáng trong vỏ đất và đá. Bari có nhiều ứng dụng trong công nghiệp, luyện kim, và trong một số loại pin và thiết bị điện tử.
Một số thông tin cơ bản về nguyên tố Bari (Ba):
- Ký hiệu hóa học: Ba
- Số hiệu nguyên tử: 56
- Chu kỳ: 6
- Nhóm: IIA (Nhóm kim loại kiềm thổ)
- Nguyên tử khối tương đối: 137,327
- Cấu hình electron: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 5s2 5p6 6s2
- Số oxi hóa: 2
- Độ âm điện: 0,9
- Khối lượng riêng: 3,5 g/cm3
- Nhiệt độ sôi: 16400C
- Nhiệt độ nóng chảy: 7250C
- Trạng thái: Rắn
- Độ dẫn điện: 18,4 Wm-1K-1
- Nhiệt dung riêng: 0,204 JK-1g-1
- Độ cứng theo thang Mohs: 1,25
- Điện dẫn suất: 2,8.106Sm-1
- Đồng vị bền: 7
- Đồng vị không bền: 17
Bari hóa trị là mấy?
Bari (Barium) có hóa trị +2. Mỗi nguyên tử Bari có khả năng nhường đi hai electron để tạo thành ion Bari cation (Ba2+). Trạng thái oxi hóa +2 là trạng thái phổ biến và ổn định nhất của Bari.
Nguồn gốc của nguyên tố Barium
Bari (Barium) đã được phát hiện và được nghiên cứu từ thế kỷ 17.
- Năm 1774: Joseph Priestley nhận ra sự tồn tại của khí oxi trong quá trình thủy phân Bari sunfat.
- Năm 1808: Sir Humphry Davy đã cô lập thành công Bari dưới dạng nguyên tố kim loại bằng cách điện phân Bari clorua. Ông đặt tên nguyên tố này là “baryum” (Barium).
- Thế kỷ 19: Bari được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghiệp và y tế.
- Thế kỷ 20: Bari tiếp tục được sử dụng trong nhiều lĩnh vực, bao gồm sản xuất thuốc nhuộm, thuốc nổ, thủy tinh chất xúc tác, và trong các thiết bị phát xạ X-quang.
- Hiện tại: Bari vẫn là một nguyên tố quan trọng với nhiều ứng dụng trong công nghiệp và y tế. Cần thực hiện các biện pháp an toàn khi sử dụng và xử lý Bari và các hợp chất của nó.
Tính chất vật lý của nguyên tố Ba
Các tính chất vật lý của Bari (Ba) bao gồm:
- Trạng thái vật chất: Bari là kim loại kiềm thổ, có tính kim loại và nằm trong nhóm 2 (IA) của bảng tuần hoàn các nguyên tố.
- Màu sắc: Bari có màu bạc trắng khi ở dạng tinh khiết.
- Điểm nóng chảy: Khoảng 7270C (1,3410F). Ở nhiệt độ trên 7270C, Bari chuyển từ dạng rắn sang dạng lỏng.
- Điểm sôi: Khoảng 1.4400C (2.6240F). Ở nhiệt độ này, Bari chuyển từ dạng lỏng sang dạng khí.
- Khối lượng riêng: Khoảng 3,62 g/cm3. 1 cm3 của Bari có khối lượng khoảng 3,62 gram.
- Độ dẫn điện: Bari là một chất dẫn điện tương đối tốt.
- Tính chất từ tính: Bari có tính chất từ tính yếu và là một chất từ điển (diamagnetic).
Các tính chất hóa học của Barium là gì?
Bari là một chất khử mạnh. Trong hợp chất, Ba tồn tại dưới dạng ion Ba2+. Bari có phản ứng hóa học với phi kim, axit và nước.
Barium tác dụng với phi kim
Ở nhiệt độ phòng, Bari có phản ứng mạnh với oxi để tạo ra Bari oxit và Peroxide.
2Ba + O2 → 2 BaO + Q
Bari tác dụng với axit
Bari dễ phản ứng với các dung dịch axit như: HCl, HNO3. Tuy nhiên, không phản ứng với axit H2SO4.
Ba + 2HCl → BaCl2 + H2
Ba + 4HNO3 (đặc) → Ba(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
Ba tác dụng với nước
Ở nhiệt độ thường, Bari có khả năng khử nước mạnh.
Ba + 2H2O → Ba(OH)2 + H2
Trạng thái tự nhiên của Bari (Ba)
Bari tự nhiên là một hỗn hợp của 7 đồng vị ổn định, với đồng vị phổ biến nhất là 138Ba (chiếm 71,7% tỷ lệ phần trăm). Hiện có 22 đồng vị của Bari đã được biết đến, tuy nhiên, hầu hết trong số đó đều là các chất phóng xạ có chu kỳ bán rã ngắn từ vài miligiây đến vài ngày.
Bari có tỷ lệ khá thấp trong vỏ trái đất, chiếm khoảng 0,0425%. Nó thường được tìm thấy trong các khoáng chất như Barit (sunfat Bari) và witherit (cacbonat Bari).
Cách điều chế Ba hiện nay
Bari được sản xuất thương mại chủ yếu thông qua phương pháp điện phân nóng chảy Bari clorua (BaCl2). Quá trình này thường được thực hiện trong lò điện chứa chất Bari clorua nóng chảy. Khi áp dụng dòng điện qua Bari clorua, nó sẽ phân hủy thành Bari kim loại và khí clo.
BaCl2 → Ba + Cl2
Một phương pháp khác để điều chế Bari là thông qua phản ứng giữa Bari oxit (BaO) và nhôm (Al) ở nhiệt độ cao. Trong quá trình này, Bari oxit phản ứng với nhôm để tạo thành bột Bari nhôm oxit (BaO.Al2O3) và Bari kim loại.
4BaO + 2Al → BaO.Al2O3 + 3Ba
Lưu ý: Hơi Bari được làm lạnh để tạo ra Bari rắn. Bari rắn có thể được định dạng thành các dạng que hoặc sợi tùy thuộc vào ứng dụng.
Các ứng dụng của Barium là gì?
Barium là một nguyên tố hóa học quan trọng với nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau.
Ứng dụng Barium vào sản xuất pháo hoa
- Y tế: Bari được sử dụng trong chẩn đoán hình ảnh y với chất chứa Bari, trong sản xuất thuốc nhuộm và x-quang tiêu hóa.
- Công nghiệp dầu và khí: Bari sulfate được sử dụng trong xử lý dầu và khí tự nhiên.
- Lĩnh vực hóa học: Bari carbonate được sử dụng trong sản xuất thủy tinh và gốm sứ, cũng như làm chất điều chỉnh pH.
- Công nghiệp điện tử: Bari titanat được sử dụng trong sản xuất các linh kiện điện tử như điện tụ, vi mạch và cảm biến.
- Sản xuất mực in: Bari sulfate được sử dụng trong công nghiệp mực in để tạo ra màu trắng tinh khiết và độ bao phủ cao.
- Các ứng dụng khác: Bari còn được sử dụng trong xây dựng, công nghiệp gương, sản xuất thủy tinh, và nhiều lĩnh vực khác.
Vấn đề về độc tính của Bari (Ba)
Bari và các hợp chất của nó có độc tính đối với con người và môi trường. Việc tiếp xúc với Bari có thể gây ra những tác động tiêu cực đến sức khỏe con người như viêm da, khó thở và các vấn đề tiêu hóa. Sự xả thải Bari vào môi trường có thể gây ô nhiễm và ảnh hưởng đến hệ sinh thái và sức khỏe của các sinh vật sống.
Biện pháp phòng ngừa: Để hạn chế tiếp xúc và giảm nguy cơ độc hại, cần tuân thủ các biện pháp an toàn và quy định liên quan. Đối với công nhân và những người làm việc trong các ngành công nghiệp liên quan, cần sử dụng các biện pháp bảo vệ cá nhân như mặt nạ, áo bảo hộ và găng tay. Việc quản lý và xử lý chất thải Bari cần được thực hiện theo quy định và tiêu chuẩn môi trường để tránh ô nhiễm môi trường.
Chú ý: Đối với mọi vấn đề liên quan đến tiếp xúc hoặc sử dụng Bari, hãy tham khảo ý kiến từ chuyên gia y tế.
Tổng kết, Barium là một nguyên tố quan trọng với nhiều ứng dụng đa dạng. Hiểu rõ về tính chất và ứng dụng của Bari sẽ giúp chúng ta áp dụng kiến thức vào cuộc sống và công việc một cách hiệu quả. Để nắm vững kiến thức hóa học, hãy tham gia wsc.edu.vn để hỏi đáp và giải bài tập trực tuyến, tham khảo giải bài tập sách giáo khoa, tải tài liệu ôn tập hoặc bổ sung kiến thức trong cẩm nang học tập. Chúc các bạn thành công trong việc học tập và nắm vững kiến thức về hóa học!
