化學(xué)性質(zhì)
堿土金屬的硫化物具有磷光現(xiàn)象，即它們受到光的照射后在黑暗中會(huì)繼續(xù)發(fā)光一段時(shí)間。鋇的化合物正是因這一特性而開始被人們注意。
1602年意大利波羅拉（Bologna，現(xiàn)稱博洛尼亞）城一位制鞋工人卡西奧勞羅將一種含硫酸鋇的重晶石與可燃物質(zhì)一起焙燒后，發(fā)現(xiàn)它在黑暗中可以發(fā)光，這引起了當(dāng)時(shí)學(xué)者們的興趣。后來(lái)這種石頭被稱為波羅拉石，并引起了歐洲化學(xué)家分析研究的興趣。
1774年瑞典化學(xué)家舍勒（C.W.Scheele）發(fā)現(xiàn)氧化鋇是一種比重大的新土，稱之為“Baryta”（重土）。
1774年，舍勒認(rèn)為這種石頭是一種新土（氧化物）和硫酸結(jié)合成的，1776年他加熱這一新土的硝酸鹽，獲得純凈的土（氧化物）。
1808年英國(guó)化學(xué)家戴維（H.Davy）用汞作陰極，鉑作陽(yáng)極，電解重晶石（BaSO4）制得鋇汞齊，經(jīng)蒸餾去汞后，得到一種純度不高的金屬，并以希臘文barys（重）命名。元素符號(hào)定為Ba，稱為鋇。
含量分布
鋇的焰色
鋇，和其它堿土金屬一樣，在地球上到處都有分布：在地殼上部的含量是0.026%，而在地殼中的平均值是0.022%。鋇主要以重晶石形式存在，以硫酸鹽或碳酸鹽形式存在。
自然界鋇的主要礦物為重晶石（BaSO4）和毒重石（BaCO3）。重晶石礦床分布很廣，中國(guó)的湖南、廣西、山東等地都有較大的礦床。
元素在太陽(yáng)中的含量 | 0.01(ppm) |
元素在海水中的含量 | 0.0047(ppm) |
地殼中含量 | 500(ppm) |
物理性質(zhì)
基本性質(zhì)
鋇是銀白色金屬，熔點(diǎn)725°C，沸點(diǎn)1600°C，密度3.51克/立方厘米，有延展性。鋇的主要礦石是重晶石和毒重石。 [2]
原子序數(shù) | 56 |
質(zhì)子數(shù) | 56 |
中子數(shù) | 82 |
原子體積 | 39.24立方厘米/摩爾 |
沸點(diǎn) | 1600℃ |
熔點(diǎn) | 725℃ |
密度 | 3.51g/cm3 |
原子量 | 137.3 |
電離能 (kJ /mol)
M - M | 502.8 |
M - M2 | 965.1 |
M2 - M3 | 3600 |
M3 - M4 | 4700 |
M4 - M5 | 6000 |
M5 - M6 | 7700 |
M6 - M7 | 9000 |
M7 - M8 | 10200 |
M8 - M9 | 13500 |
M9 - M10 | 15100 |
晶體結(jié)構(gòu)：晶胞為體心立方晶胞，每個(gè)晶胞含有2個(gè)金屬原子。
晶胞參數(shù)：
a =502.8 pm | α = 90° |
b =502.8 pm | β = 90° |
c = 502.8 pm | γ = 90° |
同位素
天然鋇混合了鋇-138（71.66%）、鋇-137（11.32%）、鋇-136（7.81%）、鋇-135（6.59%）、鋇-134（2.42%）、鋇-130（0.101%）、鋇-132（0.097%）7種穩(wěn)定的同位素。
化學(xué)性質(zhì)
基本性質(zhì)
鋇是一種化學(xué)元素?；瘜W(xué)符號(hào) Ba， 原子序數(shù) 56，屬周期系ⅡA族，為堿土金屬的成員。鋇的化學(xué)活性很大，在堿土金屬中是最為活潑的。從電勢(shì)以及電離能可以看出，鋇單質(zhì)具有很強(qiáng)的還原性，事實(shí)上若只考慮失去第一個(gè)電子的情況，鋇在水中的還原性是最強(qiáng)的，但鋇失去第二個(gè)電子相對(duì)困難， 所以綜合考慮，鋇的還原性會(huì)下降不少。即使如此，它也是酸性溶液中最活潑的金屬之一，僅次于鋰，銫，銣與鉀 [4] 。
所屬周期 | 6 |
所屬族數(shù) | IIA |
電子層分布 | 2-8-18-18-8-2 |
氧化態(tài) | Ba0 Ba2 |
外圍電子排布 | 6s2 |
主要化合物
氧化鋇
鋇在空氣中緩慢氧化，生成氧化鋇，氧化鋇為無(wú)色立方晶體。溶于酸，不溶于丙酮和氨水。與水作用成氫氧化鋇，有毒。燃燒時(shí)則發(fā)出綠色火焰，生成過氧化鋇。
2Ba+O2=2BaO
2BaO+O2=2BaO2
氫氧化鋇
無(wú)色透明結(jié)晶或白色粉末。在硫酸干燥器中能失去7分子結(jié)晶水，約在78℃失去全部結(jié)晶水，可溶于水、甲醇，微溶于乙醇，幾乎不（難）溶于丙酮。若從空氣中迅速吸收二氧化碳變成碳酸鹽后，則不能完全溶于水，相對(duì)密度2.188，熔點(diǎn)78℃（八水化合物，在純氫氧化鋇的情況下是>408℃的），折光率1.471，有毒，有腐蝕性。鋇與水反應(yīng)，生成氫氧化鋇與氫氣，由于氫氧化鋇的溶解度不大，且鋇的升華能較高，所以反應(yīng)不如堿金屬那樣劇烈，生成的氫氧化鋇會(huì)遮蓋住視線。
Ba + 2H2O = Ba(OH)2 + H2↑
氨基鋇
鋇能溶于液氨，生成具有順磁性的、導(dǎo)電的藍(lán)色溶液，其本質(zhì)是形成了氨合電子。在長(zhǎng)時(shí)間放置后，氨中的氫會(huì)被氨合電子還原成氫氣，總反應(yīng)為鋇與液氨反應(yīng)生成氨基鋇與氫氣。
Ba+2NH3(l)=[Ba(NH3)2]2+.2e-
[Ba(NH3)2]2+.2e-=Ba(NH2)2+H2↑
硫酸鋇
無(wú)色斜方晶系晶體或白色無(wú)定型粉末。干燥時(shí)易結(jié)塊。相對(duì)密度4.50(15℃)，熔點(diǎn)1580℃。幾乎不溶于水、乙醇和酸。溶于熱濃硫酸中。在1150℃左右發(fā)生多晶轉(zhuǎn)變。在約1400℃開始顯著分解?；瘜W(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，硫酸鋇溶于水的部分全部電離，為強(qiáng)電解質(zhì)。硫酸鋇不溶于稀硝酸。主要用作胃腸道造影劑。
安全信息
健康危害
鋇對(duì)人類來(lái)說不是必需元素是有毒元素，食入可溶性鋇化合物會(huì)引起鋇中毒。假定成年人的平均體重是70kg，他體內(nèi)的鋇總量大約是16mg。誤服鋇鹽后，鋇鹽會(huì)被水和胃酸溶解，這導(dǎo)致了許多中毒事件和一些死亡事件的發(fā)生。中毒癥狀有嘔吐、絞痛、腹瀉、心跳變緩且不規(guī)律、短暫的血壓升高、痙攣性的震顫和肌肉麻痹。氯化鋇的LD50曾被假定為大約1g/kg。在攝入數(shù)小時(shí)后或數(shù)天后會(huì)死亡。鋇會(huì)在血漿中形成蛋白質(zhì)加合物，在骨骼中沉積的鋇占鋇總量的65%。鋇在骨骼中的半衰期大約是50天。鋇的毒性和它抑制K+離子以及它與硫酸鹽反應(yīng)有關(guān)。人注射的氯化鋇的吸收量高達(dá)60-80%，而對(duì)口服的氯化鋇的吸收量只有10-30%。
急性鋇鹽中毒癥狀：急性鋇鹽中毒臨床比較少見，多為誤服。凡在水或稀鹽酸中可溶解的鋇化合物均具毒性，包括氯化鋇、碳酸鋇、氫氧化鋇、硝酸鋇、醋酸鋇、硫化鋇、氧化鋇等。鋇鹽中毒主要表現(xiàn)為胃腸道刺激癥狀和低鉀癥候群，如惡心、嘔吐、腹痛、腹瀉、四肢軟癱、心肌受累、呼吸肌麻痹等。因該類患者多有嘔吐、腹痛、腹瀉等胃腸道癥狀而易誤診，集體發(fā)病時(shí)易誤診為食物中毒，單發(fā)時(shí)則易誤診為急性胃腸炎。
即使發(fā)現(xiàn)了低鉀血癥，也常認(rèn)為是嘔吐、腹瀉造成的體液鉀丟失所致，而未能引起足夠重視。但需注意的是此類患者的低鉀血癥比較嚴(yán)重，與其體液鉀丟失的量不相平行，所以臨床上遇到原因不明的迅速發(fā)展的低鉀血癥，同時(shí)有胃腸道癥狀而用胃腸炎不能解釋者，應(yīng)想到有急性鋇鹽中毒的可能，可將嘔吐物或食物行毒物分析，如發(fā)現(xiàn)鋇鹽含量高可得到確診?？诜然^的中毒量為0.2～0.5 g ，致死量為0.8～4.0 g。鋇中毒引起低鉀血癥的可能機(jī)制：鋇中毒時(shí)，細(xì)胞膜上的Na +2K+2ATP酶繼續(xù)活動(dòng)，故細(xì)胞外液中的鉀不斷進(jìn)入細(xì)胞，但鉀從細(xì)胞內(nèi)流出的孔道被特異地阻斷，因而發(fā)生低鉀血癥。急性鋇鹽中毒的治療首要是洗胃，洗胃液可以選用2 %～5 % 硫酸鎂或硫酸鈉，解毒劑可選用硫酸鈉或硫代硫酸鈉，同時(shí)積極糾正低鉀血癥，有心律失常者應(yīng)用抗心律失常藥物，呼吸困難時(shí)給予氧療，必要時(shí)人工呼吸。
危害防治
泄漏應(yīng)急處理
隔離泄漏污染區(qū)，限制出入。切斷火源。建議應(yīng)急處理人員戴自吸過濾式防塵口罩，穿消防防護(hù)服。不要直接接觸泄漏物。小量泄漏：避免揚(yáng)塵，用潔凈的鏟子收集于干燥、潔凈、有蓋的容器中。轉(zhuǎn)移回收。大量泄漏：用塑料布、帆布覆蓋，減少飛散。使用無(wú)火花工具轉(zhuǎn)移回收。
防護(hù)措施
呼吸系統(tǒng)防護(hù)：一般不需要特殊防護(hù)，但建議特殊情況下，佩戴自吸過濾式防塵口罩。
眼睛防護(hù)：戴化學(xué)安全防護(hù)眼鏡。
身體防護(hù)：穿化學(xué)防護(hù)服。
手防護(hù)：戴橡膠手套。
其它：工作現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)禁吸煙。注意個(gè)人清潔衛(wèi)生。
應(yīng)急措施
皮膚接觸：脫去被污染的衣著，用肥皂水和清水徹底沖洗皮膚。
眼睛接觸：提起眼瞼，用流動(dòng)清水或生理鹽水沖洗。就醫(yī)。
吸入：迅速脫離現(xiàn)場(chǎng)至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難，給輸氧。如呼吸停止，立即進(jìn)行人工呼吸。就醫(yī)。
食入：飲足量溫水，催吐，用2%-5%硫酸鈉溶液洗胃，導(dǎo)瀉。就醫(yī)。
滅火方法：不可用水、泡沫、二氧化碳、鹵化烴(如1211滅火劑)等滅火。須用干燥石墨粉或其它干粉(如干砂)滅火。
儲(chǔ)存方法
儲(chǔ)存于陰涼、通風(fēng)的庫(kù)房。遠(yuǎn)離火種、熱源。相對(duì)濕度保持在75%以下。包裝要求密封，不可與空氣接觸。應(yīng)與氧化劑、酸類、堿類等分開存放，切忌混儲(chǔ)。采用防爆型照明、通風(fēng)設(shè)施。禁止使用易產(chǎn)生火花的機(jī)械設(shè)備和工具。儲(chǔ)區(qū)應(yīng)備有合適的材料收容泄漏物。
合成方法
1.鋁熱還原法：將硝酸鋇熱分解制得氧化鋇，用細(xì)粒鋁作還原劑，配料比按3BaO：2Al進(jìn)行，把氧化鋇和鋁先制成團(tuán)礦，將此團(tuán)礦裝入蒸餾器，加熱至1150℃進(jìn)行還原蒸餾，制得鋇純度為99%。
2.鋇與鈣鍶相似，也可用鋁熱還原法制備。氧化鋇由硝酸鋇熱分解得到。制造料坯按BaO∶Al=3∶2（摩爾比）配料，還原裝置與操作步驟與鍶、鈣、鎂的熱還原法相同。冷凝器溫度為500～700℃,還原溫度1150℃。加熱5小時(shí)得到的產(chǎn)品純度可達(dá)97%～98%。取出鋇時(shí)很容易著火。最保險(xiǎn)的是在甲苯下進(jìn)行此操作。鋇的蒸餾純制方法也與鎂、鈣相同。在1050℃下，40克粗制鋇4小時(shí)蒸餾完畢，蒸餾三次之后純度可達(dá)到99.6%。
上下游產(chǎn)品信息
表征圖譜
相關(guān)文獻(xiàn)
用途
工業(yè)用途
用于制鋇鹽、合金、焰火、核反應(yīng)堆等，也是精煉銅時(shí)的優(yōu)良除氧劑。廣泛用于合金，有鉛、鈣、鎂、鈉、鋰、鋁及鎳等合金。金屬鋇可用作除去真空管和顯像管痕量氣體的消氣劑、精煉金屬的脫氣劑
用于工業(yè)的氯化鋇
。
硝酸鋇與氯酸鉀、鎂粉、松香混合，可以用來(lái)制造信號(hào)彈與煙火 。
可溶性的鋇化合物常用作殺蟲劑，比如氯化鋇，以防治多種植物害蟲。也可用于精制電解法制燒堿的鹽水和鍋爐用水。也用于制備顏料。紡織工業(yè)和皮革工業(yè)用作媒染劑和人造絲消光劑。
醫(yī)療用途
硫酸鋇是X線檢查輔助用藥。無(wú)嗅無(wú)味的白色粉末，X線檢查中在體內(nèi)可提供陽(yáng)性對(duì)比的物質(zhì)。醫(yī)用硫酸鋇在胃腸道內(nèi)不吸收，也沒有過敏反應(yīng)，其中不含有氯化鋇、硫化鋇和碳酸鋇等可溶性鋇化合物。主要用于胃腸道造影，偶用于其他目的檢查。
