Élément 56 : Baryum

1、 Introduction élémentaireBaryum,
L'élément alcalino-terreux, de symbole chimique Ba, appartient au groupe IIA de la sixième période du tableau périodique. C'est un métal alcalino-terreux mou, d'un éclat blanc argenté, et l'élément le plus actif des métaux alcalino-terreux. Son nom vient du grec bêta alpha ρύς (barys), qui signifie « lourd ».

2、 Découvrir une brève histoire
Les sulfures de métaux alcalino-terreux présentent une phosphorescence, ce qui signifie qu'ils continuent d'émettre de la lumière pendant un certain temps dans l'obscurité après avoir été exposés à la lumière. Les composés du baryum ont commencé à attirer l'attention précisément en raison de cette caractéristique. En 1602, un cordonnier nommé Casio Lauro, de Bologne, en Italie, a grillé une barytine contenant du sulfate de baryum avec des substances inflammables et a découvert qu'elle pouvait émettre de la lumière dans l'obscurité, ce qui a suscité l'intérêt des chercheurs de l'époque. Plus tard, ce type de pierre a été appelé polonite et a suscité l'intérêt des chimistes européens pour la recherche analytique. En 1774, le chimiste suédois C.W. Scheele a découvert que l'oxyde de baryum était un nouveau sol relativement lourd, qu'il a appelé « Baryta » (sol lourd). La même année, Scheler pensait que cette pierre était une combinaison de nouveau sol (oxyde) et d'acide sulfurique. En 1776, il a chauffé le nitrate de ce nouveau sol pour obtenir un sol pur (oxyde). En 1808, le chimiste britannique H. Davy utilisa du mercure comme cathode et du platine comme anode pour électrolyser la barytine (BaSO4) afin de produire un amalgame de baryum. Après distillation pour éliminer le mercure, un métal de faible pureté fut obtenu, nommé d'après le mot grec barys (lourd). Le symbole de l'élément est Ba, appelébaryum.

3、 Propriétés physiques
BaryumLe baryum est un métal blanc argenté dont le point de fusion est de 725 °C, le point d'ébullition de 1846 °C, la masse volumique de 3,51 g/cm³ et la ductilité sont remarquables. Les principaux minerais de baryum sont la barytine et l'arsénopyrite.

4、Baryumest un élément chimique avec des propriétés chimiques.
Le symbole chimique Ba, de numéro atomique 56, appartient au groupe IIA du tableau périodique et fait partie des métaux alcalino-terreux. Le baryum possède une grande activité chimique et est le plus actif des métaux alcalino-terreux. Son potentiel et son énergie d'ionisation montrent une forte réductibilité. En effet, si l'on considère uniquement la perte du premier électron, le baryum présente la plus forte réductibilité dans l'eau. Cependant, il lui est relativement difficile de perdre le deuxième électron. Par conséquent, compte tenu de tous les facteurs, sa réductibilité diminue considérablement. Néanmoins, c'est l'un des métaux les plus réactifs en solution acide, juste derrière le lithium, le césium, le rubidium et le potassium.

5. Principaux composés
1) L'oxyde de baryum s'oxyde lentement à l'air pour former de l'oxyde de baryum, un cristal cubique incolore. Soluble dans l'acide, il est insoluble dans l'acétone et l'ammoniaque. Il réagit avec l'eau pour former de l'hydroxyde de baryum, un produit toxique. En brûlant, il émet une flamme verte et produit du peroxyde de baryum.
2). Le peroxyde de baryum réagit avec l'acide sulfurique pour produire du peroxyde d'hydrogène. Cette réaction est basée sur le principe de préparation du peroxyde d'hydrogène en laboratoire.
3) L'hydroxyde de baryum réagit avec l'eau pour produire de l'hydroxyde de baryum et de l'hydrogène gazeux. En raison de sa faible solubilité et de sa forte énergie de sublimation, la réaction est moins intense que celle des métaux alcalins, et l'hydroxyde de baryum ainsi obtenu obscurcit la vue. Une petite quantité de dioxyde de carbone est introduite dans la solution pour former un précipité de carbonate de baryum, puis un excès de dioxyde de carbone est ajouté pour dissoudre le précipité de carbonate de baryum et produire du bicarbonate de baryum soluble.
4) L'amino-baryum peut se dissoudre dans l'ammoniac liquide, générant une solution bleue paramagnétique et conductrice, formant ainsi des électrons d'ammoniac. Après un stockage prolongé, l'hydrogène contenu dans l'ammoniac est réduit en hydrogène gazeux par les électrons d'ammoniac. La réaction totale est la réaction du baryum avec l'ammoniac liquide pour produire de l'amino-baryum et de l'hydrogène gazeux.
5). Le sulfite de baryum est un cristal ou une poudre blanche, toxique, légèrement soluble dans l'eau, qui s'oxyde progressivement en sulfate de baryum au contact de l'air. Dissous dans des acides forts non oxydants comme l'acide chlorhydrique, il produit du dioxyde de soufre à l'odeur âcre. Au contact d'acides oxydants comme l'acide nitrique dilué, il peut se transformer en sulfate de baryum.
6). Le sulfate de baryum possède des propriétés chimiques stables et la partie dissoute dans l'eau est complètement ionisée, ce qui en fait un électrolyte puissant. Le sulfate de baryum est insoluble dans l'acide nitrique dilué. Il est principalement utilisé comme agent de contraste gastro-intestinal.
Le carbonate de baryum est toxique et presque insoluble dans l'eau froide. Légèrement soluble dans l'eau contenant du dioxyde de carbone et soluble dans l'acide chlorhydrique dilué, il réagit avec le sulfate de sodium pour produire un précipité blanc de sulfate de baryum, plus insoluble. La tendance de conversion entre les précipités en solution aqueuse est la suivante : il est facile de le convertir vers une solution plus insoluble.

6、 Domaines d'application
1. Il est utilisé à des fins industrielles dans la production de sels de baryum, d'alliages, de feux d'artifice, de réacteurs nucléaires, etc. C'est également un excellent désoxydant pour le raffinage du cuivre. Largement utilisé dans les alliages, notamment le plomb, le calcium, le magnésium, le sodium, le lithium, l'aluminium et le nickel, le baryum métallique peut être utilisé comme agent de dégazage pour éliminer les traces de gaz des tubes à vide et des tubes cathodiques, ainsi que comme agent de dégazage pour le raffinage des métaux. Le nitrate de baryum mélangé à du chlorate de potassium, de la poudre de magnésium et de la colophane peut être utilisé pour la fabrication de fusées éclairantes et de feux d'artifice. Les composés solubles du baryum sont couramment utilisés comme insecticides, comme le chlorure de baryum, pour lutter contre divers ravageurs des plantes. Il peut également être utilisé pour le raffinage de la saumure et de l'eau de chaudière pour la production de soude caustique électrolytique. Il est également utilisé pour la préparation de pigments. Les industries du textile et du cuir l'utilisent comme mordant et agent matifiant pour la soie artificielle.
2. Le sulfate de baryum à usage médical est un médicament auxiliaire pour les examens radiologiques. Poudre blanche inodore et sans goût, il permet d'obtenir un contraste positif lors des examens radiologiques. Le sulfate de baryum médical n'est pas absorbé par le tube digestif et ne provoque pas de réactions allergiques. Il ne contient pas de composés solubles du baryum tels que le chlorure de baryum, le sulfure de baryum et le carbonate de baryum. Principalement utilisé pour l'imagerie gastro-intestinale, il est parfois utilisé à d'autres fins d'examen.

7、 Méthode de préparation
La production industrielle debaryum métalliquese divise en deux étapes : la production d'oxyde de baryum et la réduction thermique du métal (réduction thermique de l'aluminium). À 1 000-1 200 °C,baryum métalliqueOn peut l'obtenir par réduction de l'oxyde de baryum par de l'aluminium métallique, puis par purification par distillation sous vide. Méthode de réduction thermique de l'aluminium pour la production de baryum métallique : en raison des différents ratios d'ingrédients, deux réactions peuvent se produire pour la réduction de l'oxyde de baryum par l'aluminium. L'équation de la réaction est la suivante : les deux réactions ne produisent qu'une faible quantité de baryum à 1 000-1 200 °C. Par conséquent, une pompe à vide doit être utilisée pour transférer en continu la vapeur de baryum de la zone de réaction vers la zone de condensation froide afin que la réaction puisse se poursuivre vers la droite. Les résidus après la réaction sont toxiques et doivent être traités avant élimination.