볼로나이트의 바륨

아리움, 주기율표의 56번째 원소.

수산화바륨, 염화바륨, 황산바륨…은 고등학교 교과서에서 흔히 볼 수 있는 시약입니다. 1602년, 서양 연금술사들은 빛을 낼 수 있는 볼로냐석(일명 "선스톤")을 발견했습니다. 이 광석은 작은 발광 결정을 가지고 있어 햇빛에 노출되면 계속해서 빛을 냅니다. 이러한 특성은 마법사와 연금술사들을 매료시켰습니다. 1612년, 과학자 훌리오 체사레 라가라는 볼로냐석의 발광 이유를 주성분인 중정석(BaSO4)에서 찾을 수 있다고 기록한 "달의 현상(De Phenomenis in Orbe Lunae)"이라는 책을 출판했습니다. 그러나 2012년, 볼로냐석의 발광 진짜 이유는 1가와 2가 구리 이온으로 도핑된 황화바륨 때문이라는 보고가 나왔습니다. 1774년, 스웨덴의 화학자 셸러는 산화바륨을 발견하고 "바리타"(중토)라고 불렀지만, 금속 바륨은 결코 얻어지지 않았습니다. 1808년이 되어서야 영국의 화학자 데이비드가 중정석에서 전기분해를 통해 순도가 낮은 금속인 바륨을 얻었습니다. 이 금속은 나중에 그리스어 '바리스(barys, 무거운)'와 원소 기호 Ba에서 이름을 따서 명명되었습니다. 중국어 이름 "Ba"는 강희사전에서 유래한 것으로, 녹지 않은 구리 철광석을 의미합니다.

바륨 금속매우 활성이 강하고 공기와 물과 쉽게 반응합니다. 진공관과 브라운관의 미량 기체를 제거하는 데 사용할 수 있으며, 합금, 불꽃놀이, 원자로를 만드는 데에도 사용할 수 있습니다. 1938년, 과학자들은 우라늄에 느린 중성자를 충돌시킨 후 생성된 바륨을 연구하던 중 바륨을 발견했고, 바륨이 우라늄 핵분열의 생성물 중 하나일 것이라고 추측했습니다. 금속 바륨에 대한 수많은 발견에도 불구하고, 사람들은 여전히 ​​바륨 화합물을 더 자주 사용합니다.

가장 초기에 사용된 화합물은 중정석(barite)인 황산바륨이었습니다. 황산바륨은 사진 용지, 페인트, 플라스틱, 자동차 코팅, 콘크리트, 내방사선 시멘트, 의료용 등 다양한 재료에서 발견됩니다. 특히 의료 분야에서 황산바륨은 위내시경 검사 시 섭취하는 "바륨 가루"입니다. 바륨 분말은 무취, 무미의 백색 분말로 물과 기름에 녹지 않으며, 위장관 점막에 흡수되지 않고 위산이나 기타 체액의 영향을 받지 않습니다. 바륨은 원자 계수가 크기 때문에 X선과 함께 광전 효과를 발생시키고, 특성 X선을 방출하며, 인체 조직을 통과한 후 필름에 안개를 형성합니다. 디스플레이의 대비를 향상시키는 데 사용할 수 있으므로 조영제 유무에 관계없이 장기 또는 조직에 서로 다른 흑백 대비를 표시하여 검사 효과를 얻고 인체 장기의 병리학적 변화를 실제로 보여줄 수 있습니다. 바륨은 인체에 필수적인 원소가 아니며, 불용성 황산바륨이 바륨 분말에 사용되므로 인체에 큰 영향을 미치지 않습니다.

하지만 또 다른 흔한 바륨 광물인 탄산바륨은 다릅니다. 이름만 봐도 그 위험성을 알 수 있습니다. 황산바륨과의 주요 차이점은 물과 산에 용해되어 더 많은 바륨 이온을 생성하여 저칼륨혈증을 유발한다는 것입니다. 급성 바륨염 중독은 비교적 드물며, 종종 가용성 바륨염을 실수로 섭취하여 발생합니다. 증상은 급성 위장염과 유사하므로 병원에 가서 위세척을 받거나 해독을 위해 황산나트륨이나 티오황산나트륨을 복용하는 것이 좋습니다. 녹조류와 같이 잘 자라려면 바륨이 필요한 식물은 바륨을 흡수하고 축적하는 기능을 가지고 있습니다. 브라질너트에도 1%의 바륨이 함유되어 있으므로 적당히 섭취하는 것이 중요합니다. 그럼에도 불구하고, 위석은 여전히 ​​화학 생산에 중요한 역할을 합니다. 유약의 성분이며, 다른 산화물과 결합하면 독특한 색상을 나타낼 수 있어 세라믹 코팅 및 광학 유리의 보조 재료로 사용됩니다.

화학 흡열 반응 실험은 일반적으로 수산화바륨을 사용하여 수행됩니다. 고체 수산화바륨을 암모늄염과 혼합하면 강한 흡열 반응이 일어날 수 있습니다. 용기 바닥에 물 몇 방울을 떨어뜨리면 물에 의해 형성된 얼음을 볼 수 있으며, 유리 조각조차도 얼어 용기 바닥에 붙어 있을 수 있습니다. 수산화바륨은 강한 알칼리성을 가지고 있으며 페놀 수지 합성 촉매로 사용됩니다. 황산 이온을 분리 및 침전시켜 바륨염을 제조할 수 있습니다. 분석 측면에서 공기 중 이산화탄소 함량 측정 및 엽록소 정량 분석에는 수산화바륨이 필요합니다. 바륨염 생산에서 사람들은 매우 흥미로운 응용 프로그램을 발명했습니다. 1966년 피렌체 홍수 이후 벽화 복원은 석고(황산칼슘)와 반응시켜 황산바륨을 생성함으로써 완료되었습니다.

바륨을 함유하는 다른 화합물도 놀라운 특성을 보이는데, 예를 들어 티탄산 바륨의 광굴절 특성이 있습니다. YBa2Cu3O7의 고온 초전도성과 불꽃놀이에서 바륨염의 필수적인 녹색 색상은 모두 바륨 원소의 하이라이트가 되었습니다.