원소 56: 바륨

1. 원소 소개바륨,
알칼리토금속 원소(화학 기호 Ba)는 주기율표 6주기, IIA족에 속합니다. 부드럽고 은백색 광택을 띠는 알칼리토금속으로, 알칼리토금속 중 가장 활동적인 원소입니다. 원소명은 "무거운"을 뜻하는 그리스어 베타 알파 ρύς(barys)에서 유래했습니다.

2、간략한 역사 발견
알칼리 토금속의 황화물은 인광을 나타내는데, 이는 빛에 노출된 후에도 어둠 속에서 일정 시간 동안 빛을 계속 방출한다는 것을 의미합니다. 바륨 화합물은 바로 이러한 특성 때문에 사람들의 관심을 끌기 시작했습니다. 1602년, 이탈리아 볼로냐의 구두 제작자 카시오 라우로는 황산바륨과 가연성 물질이 함유된 중정석을 구워서 어둠 속에서 빛을 낼 수 있다는 것을 발견했고, 이는 당시 학자들의 관심을 불러일으켰습니다. 이후 이러한 종류의 돌은 폴로나이트(polonite)라고 불리며 유럽 화학자들의 분석 연구에 큰 관심을 불러일으켰습니다. 1774년, 스웨덴의 화학자 C.W. 셸레는 산화바륨이 비교적 무거운 새로운 토양임을 발견하고 이를 "바리타(Baryta, 무거운 토양)"라고 명명했습니다. 1774년, 셸러는 이 돌이 새로운 토양(산화물)과 황산의 혼합물이라고 생각했습니다. 1776년, 그는 이 새로운 토양에 질산염을 첨가하여 가열하여 순수한 토양(산화물)을 얻었습니다. 1808년, 영국의 화학자 H. 데이비는 수은을 음극으로, 백금을 양극으로 사용하여 중정석(BaSO₄)을 전기분해하여 바륨 아말감을 생성했습니다. 증류를 통해 수은을 제거한 후, 순도가 낮은 금속을 얻었고, 그리스어 '바리스(barys, 무거운)'에서 이름을 따서 명명했습니다. 원소 기호는 Ba로,바륨.

3、물리적 특성
바륨녹는점 725°C, 끓는점 1846°C, 밀도 3.51g/cm³, 연성을 가진 은백색 금속입니다. 바륨의 주요 광석은 중정석과 황비소석입니다.

4、바륨화학적 성질을 지닌 화학 원소입니다.
화학 기호 Ba(원자 번호 56)는 주기율표 IIA족에 속하며 알칼리토금속에 속합니다. 바륨은 화학적 활성이 매우 강하며 알칼리토금속 중 가장 활성이 높습니다. 퍼텐셜 에너지와 이온화 에너지로부터 바륨은 강한 환원성을 가지고 있음을 알 수 있습니다. 실제로 첫 번째 전자를 잃는 것만 고려하더라도 바륨은 물에서 가장 강한 환원성을 보입니다. 그러나 바륨은 두 번째 전자를 잃는 것이 상대적으로 어렵습니다. 따라서 모든 요소를 ​​고려할 때 바륨의 환원성은 크게 감소합니다. 그럼에도 불구하고 바륨은 산성 용액에서 리튬, 세슘, 루비듐, 칼륨에 이어 두 번째로 반응성이 큰 금속 중 하나입니다.

5. 주요 화합물
1) 산화바륨은 공기 중에서 서서히 산화되어 무색의 입방정 결정인 산화바륨을 형성합니다. 산에는 용해되고 아세톤과 암모니아수에는 용해되지 않습니다. 물과 반응하여 독성이 있는 수산화바륨을 생성합니다. 연소 시 녹색 불꽃을 내며 과산화바륨을 생성합니다.
2) 과산화바륨은 황산과 반응하여 과산화수소를 생성합니다. 이 반응은 실험실에서 과산화수소를 제조하는 원리에 기반합니다.
3) 수산화바륨은 물과 반응하여 수산화바륨과 수소 기체를 생성합니다. 수산화바륨의 낮은 용해도와 높은 승화 에너지로 인해 반응은 알칼리 금속만큼 강하지 않으며, 생성된 수산화바륨은 시야를 가립니다. 용액에 소량의 이산화탄소를 넣어 탄산바륨 침전물을 형성하고, 과량의 이산화탄소를 더 넣어 탄산바륨 침전물을 용해시켜 가용성 중탄산바륨을 생성합니다.
4) 아미노 바륨은 액체 암모니아에 용해되어 상자성과 전도성을 가진 청색 용액을 생성하며, 이는 본질적으로 암모니아 전자를 형성합니다. 장기간 보관 후, 암모니아의 수소는 암모니아 전자에 의해 수소 기체로 환원되며, 전체 반응은 바륨이 액체 암모니아와 반응하여 아미노 바륨과 수소 기체를 생성하는 것입니다.
5) 아황산바륨은 흰색 결정 또는 분말로, 독성이 있으며 물에는 거의 녹지 않고 공기 중에 두면 서서히 황산바륨으로 산화됩니다. 염산과 같은 비산화성 강산에 용해되면 자극적인 냄새가 나는 이산화황 가스가 발생합니다. 묽은 질산과 같은 산화성 산에 노출되면 황산바륨으로 전환될 수 있습니다.
6) 황산바륨은 화학적 특성이 안정적이며, 물에 용해된 황산바륨의 일부는 완전히 이온화되어 강전해질 역할을 합니다. 황산바륨은 묽은 질산에 녹지 않습니다. 주로 위장관 조영제로 사용됩니다.
탄산바륨은 독성이 있으며 찬물에 거의 녹지 않습니다. 이산화탄소가 포함된 물에는 약간 녹고 묽은 염산에는 녹습니다. 황산나트륨과 반응하여 더 녹지 않는 흰색 황산바륨 침전물을 생성합니다. 수용액에서 침전물 간의 전환 경향: 더 녹지 않는 방향으로 쉽게 전환됩니다.

6. 적용 분야
1. 바륨염, 합금, 불꽃놀이, 원자로 등의 생산에 산업용으로 사용됩니다. 또한 구리 정제를 위한 우수한 탈산제이기도 합니다. 납, 칼슘, 마그네슘, 나트륨, 리튬, 알루미늄, 니켈 합금을 포함한 합금에 널리 사용됩니다. 바륨 금속은 진공관과 음극선관에서 미량 기체를 제거하는 탈기제뿐만 아니라 금속 정제를 위한 탈기제로도 사용할 수 있습니다. 질산바륨을 염소산칼륨, 마그네슘 분말, 송진과 혼합하여 신호탄과 불꽃놀이를 제조할 수 있습니다. 가용성 바륨 화합물은 염화바륨과 같은 살충제로 일반적으로 사용되어 다양한 식물 해충을 방제합니다. 또한 전해 가성소다 생산을 위한 소금물과 보일러수를 정제하는 데에도 사용할 수 있습니다. 안료 제조에도 사용됩니다. 섬유 및 가죽 산업에서는 인조 실크의 매염제와 광택제로 사용됩니다.
2. 의료용 황산바륨은 X선 검사 보조제입니다. 무취 무미의 흰색 분말로, X선 검사 시 체내에서 양성 조영 효과를 제공하는 물질입니다. 의료용 황산바륨은 위장관에 흡수되지 않으며 알레르기 반응을 일으키지 않습니다. 염화바륨, 황화바륨, 탄산바륨과 같은 가용성 바륨 화합물을 함유하지 않습니다. 주로 위장관 영상 촬영에 사용되며, 때때로 다른 검사 목적으로도 사용됩니다.

7. 제조 방법
산업 생산금속 바륨산화바륨 생산과 금속 열 환원(알루미늄 열 환원)의 두 단계로 나뉩니다. 1000~1200℃에서금속 바륨산화바륨을 금속 알루미늄으로 환원시킨 후 진공 증류하여 정제할 수 있습니다. 금속 바륨을 생산하는 알루미늄 열 환원법: 성분 비율이 다르기 때문에 산화바륨의 알루미늄 환원에는 두 가지 반응이 있을 수 있습니다. 반응식은 다음과 같습니다. 두 반응 모두 1000~1200℃에서 소량의 바륨만 생성합니다. 따라서 반응이 오른쪽으로 계속 진행되도록 진공 펌프를 사용하여 반응 영역에서 저온 응축 영역으로 바륨 증기를 연속적으로 이동시켜야 합니다. 반응 후 잔류물은 독성이 있으므로 폐기 전에 처리해야 합니다.