Barium là gì? Tất tần tật các kiến thức về nguyên tố Bari (Ba)

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? Admin sẽ giúp các em giải đáp toàn bộ thắc mắc trên, ngoài ra còn được bổ sung thêm nhiều kiến thức bổ ích khác với chia sẻ trong bài viết dưới đây.

Barium là nguyên tố gì?

Barium là tên tiếng Anh của nguyên tố Bari trong bảng tuần hoàn hóa học. Nó có ký hiệu hóa học là Ba và số nguyên tử 56. Nó thuộc vào nhóm kim loại kiềm thổ và có tính kim loại kiềm mềm, màu bạc trắng và malleable. Barium không tồn tại tự nhiên dưới dạng nguyên chất, mà thường được tìm thấy trong các hợp chất khoáng trong vỏ đất và đá. Barium có nhiều ứng dụng trong công nghiệp, bao gồm trong sản xuất thuốc nhuộm, luyện kim, và trong một số loại pin và thiết bị điện tử.

Barium là nguyên tố gì?

Một số thông tin cơ bản về nguyên tố Barium (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: $1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^{6}3d^{10}4s^{2}4p^{6}4d^{10}5s^{2}5p^{6}6s^2$
• Số oxi hóa: 2
• Độ âm điện: 0,9
• Khối lượng riêng: $3,5g/c{m}^3$
• Nhiệt độ sôi: ${1640}^{0}C$
• Nhiệt độ  nóng chảy: ${725}^{0}C$
• Trạng thái: Rắn
• Độ dẫn điện: $18,4W{m}^{-1}{K}^{-1}$
• Nhiệt dung riêng: $0,204J{K}^{-1}{g}^{-1}$
• Độ cứng theo thang Mohs: 1,25
• Điện dẫn suất: $2,8.106S{m}^{-1}$
• Đồng vị bền: 7
• Đồng vị không bền: 17

Ba hóa trị là mấy?

Barium có số oxi hoá +2. Điều này có nghĩa là mỗi nguyên tử Barium có khả năng nhường đi hai electron để tạo thành ion Barium cation ($B{a}^{2+}$). Trạng thái oxi hóa +2 là trạng thái phổ biến và ổn định nhất của Barium.

Nguồn gốc của nguyên tố Barium

Barium đã được phát hiện và được nghiên cứu từ thế kỷ 17. Dưới đây là một cái nhìn tổng quan về lịch sử của nguyên tố này:

• Năm 1774: Nhà hóa học người Anh Joseph Priestley nhận ra sự tồn tại của một chất khí mới trong quá trình thủy phân Barium sulfate. Ông đặt tên chất khí này là "khí phlogiston". Tuy nhiên, sau này được biết đó là khí oxygen.
• Năm 1808: Nhà hóa học người Anh Sir Humphry Davy đã cô lập thành công Bari dưới dạng nguyên tố kim loại bằng cách điện phân Barium chloride. Ông đặt tên nguyên tố này là "baryum" (Barium).
• Thế kỷ 19: Barium được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghiệp và y tế. Với tính chất tạo màu, Barium được sử dụng để tạo ra các thuốc nhuộm, chẳng hạn như xanh Barium và xanh Paris.
• Thế kỷ 20: Barium 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. Trong y tế, Barium được sử dụng để tạo ra chất nặn dạ dày để chẩn đoán các bệnh lý dạ dày và ruột.
• Hiện tại: Barium vẫn là một nguyên tố quan trọng với nhiều ứng dụng trong công nghiệp và y tế. Tuy nhiên, do tính chất độc hại của nó, cần thực hiện các biện pháp an toàn khi sử dụng và xử lý Barium và các hợp chất của nó.

Nguồn gốc của nguyên tố Barium

Tính chất vật lý của nguyên tố Ba

Các tính chất vật lý của Barium (Ba) gồm có:

• Trạng thái vật chất: Barium là một kim loại kiềm thổ, tức là nó có tính kim loại và nằm trong nhóm 2 (IA) của bảng tuần hoàn các nguyên tố.
• Màu sắc: Barium có màu bạc trắng khi ở trạng thái tinh khiết.
• Điểm nóng chảy: Điểm nóng chảy của Barium là khoảng ${727}^{0}C$ ($1,{341}^{0}F$). Điều này có nghĩa là ở nhiệt độ trên ${727}^{0}C$, Bari sẽ chuyển từ dạng rắn sang dạng lỏng.
• Điểm sôi: Điểm sôi của Barium là khoảng $1.{440}^{0}C$ ($2.{624}^{0}F$). Ở nhiệt độ này, Barium chuyển từ dạng lỏng sang dạng khí.
• Khối lượng riêng: Barium có khối lượng riêng là khoảng $3,62g/c{m}^3$. Điều này có nghĩa là $1c{m}^3$ của Barium có khối lượng khoảng 3,62 gram.
• Độ dẫn điện: Barium là một chất dẫn điện tương đối tốt. Nó có khả năng dẫn điện điện tĩnh và dòng điện chất lỏng khá tốt.
• Tính chất từ tính: Barium có tính chất từ tính yếu và là một chất từ điển (diamagnetic). Điều này có nghĩa là Barium sẽ tạo ra một phản ứng nhỏ đối với từ trường bên ngoài.

Các tính chất hóa học của Barium là gì?

Barium là một chất khử mạnh, độ mạnh của nó còn cao hơn cả Potassium và Calcium. Trong hợp chất, Barium tồn tại dưới dạng ion $B{a}^{2+}$. Barium có phản ứng hóa học với phi kim, acid và nước. Cụ thể như sau:

Các tính chất hóa học của Barium là gì?

Barium tác dụng với phi kim

Ở nhiệt độ phòng thông thường, Barium cũng có phản ứng mạnh với oxygen để tạo ra Barium oxide và Peroxide. Vì Barium rất nhạy cảm với không khí, nên để lưu trữ Barium người ta thường cất trong dầu.

$2Ba+O_2\to 2BaO+Q$

Bari tác dụng với axit

Barium rất dễ xảy ra phản ứng với các dung dịch acid như: HCl, $HN{O}_3$. Tuy nhiên, nó lại không có phản ứng với acid $H_{2}S{O}_4$, phản ứng dừng lại sẽ sinh ra một lớp muối không tan trên bề mặt của Barium Sulfate. 

$Ba+2HCl\to BaC{l}_2+H_2$

$Ba + 4HN{O}_3 \left(đặc\right) \to Ba{\left(N{O}_3\right)}_2 + 2N{O}_2 + 2H_{2}O$

Ba tác dụng với nước

Ở nhiệt độ thường, Barium có khả năng khử nước rất mãnh liệt.  

$Ba+2H_{2}O\to Ba(OH{)}_2+H_2$

Trạng thái tự nhiên của Bari (Ba)

Barium tự nhiên là một hỗn hợp của 7 đồng vị ổn định, với đồng vị phổ biến nhất là ${}^{138}Ba$ (chiếm 71,7% tỉ lệ phần trăm). Hiện có 22 đồng vị của Barium đã được biết đến, tuy nhiên, hầu hết trong số đó đều là các chất phóng xạ có chu kỳ bán rã ngắn chỉ từ vài mili giây đến vài ngày.

Trạng thái tự nhiên của Barium (Ba)

Vỏ Trái Đất, Barium có tỷ lệ khá thấp, chiếm khoảng 0,0425% trong vỏ Trái Đất và có nồng độ khoảng 13 µg/L trong nước biển. Nguyên tố này thường được tìm thấy trong các khoáng chất như Barit (dưới dạng Sulfate) và witherit (dưới dạng carbonate).

Cách điều chế Ba hiện nay

Barium được sản xuất thương mại chủ yếu thông qua phương pháp điện phân nóng chảy Barium chloride ($BaC{l}_2$). Quá trình này thường được thực hiện trong lò điện chứa chất Barium chloride nóng chảy. Khi áp dụng dòng điện qua Barium chloride, nó sẽ phân hủy thành Barium kim loại và khí chlorine.

$BaC{l}_2\to Ba+C{l}_2$

Một phương pháp khác để điều chế Barium là thông qua phản ứng giữa Barium oxide (BaO) và Aluminium (Al) ở nhiệt độ cao, thường là khoảng 1100 đến ${1200}^{0}C$. Trong quá trình này, Barium oxide phản ứng với Aluminium để tạo thành bột Barium Aluminium oxide ($BaO.A{l}_2{O}_3$) và Barium kim loại.

$4BaO+2Al\to BaO.A{l}_2{O}_3+3Ba$

Lưu ý: Hơi Barium được làm lạnh để tạo ra kim loại Barium rắn. Barium rắn có thể được định dạng thành các dạng que hoặc sợi tùy thuộc vào ứng dụng. Tuy nhiên, cần đặc biệt chú ý vì Barium là chất rắn dễ cháy khi tiếp xúc với không khí. Do đó, để bảo quản Barium, nó thường được đặt trong các hộp chứa Argon hoặc được đóng gói kín trong các túi nhựa không khí.

Các ứng dụng của Barium là gì?

Barium là một nguyên tố hóa học được đưa vào ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Admin đã tổng hợp và phân tích chi tiết dưới đây:

Ứng dụng Barium vào sản xuất pháo hoa

• Y tế: Một trong những ứng dụng chính của Barium trong lĩnh vực y tế là trong quá trình chẩn đoán hình ảnh. Hợp chất của Barium như Barium sulfate ($BaS{O}_4$) được sử dụng làm chất đối lưu trong quá trình x-quang tiêu hóa. Khi uống hoặc tiêm chất chứa Barium, nó tạo ra một lớp mờ trắng trong hình ảnh x-quang, giúp hiển thị rõ các cấu trúc trong tiêu hóa như dạ dày và ruột.
• Công nghiệp dầu và khí: Barium sulfate cũng được sử dụng trong việc tạo thành chất đối lưu trong quá trình xử lý dầu và khí. Chất này giúp tách các hợp chất không mong muốn khác nhau trong dầu và khí tự nhiên.
• Lĩnh vực hóa học: Barium carbonate ($BaC{O}_3$) được sử dụng trong sản xuất thủy tinh và gốm sứ. Nó cũng được dùng làm chất điều chỉnh pH trong các quá trình công nghiệp và hóa chất. Barium nitrate ($Ba(N{O}_3{)}_2$) cũng được sử dụng trong các ứng dụng pháo hoa và sự phát quang trong các màn hình.
• Công nghiệp điện tử: Một số hợp chất của Barium, chẳng hạn như Barium titanate ($BaTi{O}_3$), có tính chất điện tử đặc biệt. Chúng được sử dụng trong việc sản xuất các linh kiện điện tử như điện tụ, vi mạch và cảm biến.
• Sản xuất mực in: Barium sulfate ($BaS{O}_4$) cũng được sử dụng trong ngành công nghiệp mực in. Chất này có khả năng tạo ra một màu trắng tinh khiết và cung cấp độ bao phủ cao cho các mực in, giúp tạo ra các bản in sắc nét và rõ ràng.
• Các ứng dụng khác: Barium còn được sử dụng trong lĩnh vực xây dựng (chẳng hạn như làm chất chống cháy và sơn chống thấm), trong công nghiệp gương (sử dụng Barium nitrate trong quá trình mạ), và trong sản xuất thủy tinh,...

Một số thông tin về độc tính của Bari (Ba)

Barium và các hợp chất của nó có độc tính đối với con người và môi trường. Vì vậy mà các em cần hiểu và bổ sung thêm kiến thức về độc tính của Barium với thông tin dưới đây.

Một số thông tin về độc tính của Barium (Ba)

Độc tính cho con người

Khi tiếp xúc với Barium, đặc biệt là qua đường uống hoặc hít phải, nó có thể gây ra những tác động tiêu cực đến sức khỏe con người. Barium có khả năng tích tụ trong cơ thể và gây ra các vấn đề sức khỏe như viêm da, viêm màng nhầy, khó thở và các vấn đề tiêu hóa. Ngoài ra, tiếp xúc lâu dài với Barium có thể gây ra hư hại cho hệ thần kinh, tim mạch và hệ thống thận.

Độc tính đối với môi trường

Sự xả thải Barium vào môi trường có thể gây ô nhiễm và ảnh hưởng đến các hệ sinh thái. Nước chứa nồng độ cao Barium có thể gây ảnh hưởng đến sức khỏe của các sinh vật sống trong môi trường nước, bao gồm cá, tôm và các loại sinh vật biển khác. Ngoài ra, các công trình khai thác và chế biến Barium có thể gây ra ô nhiễm đất và không khí, ảnh hưởng đến hệ sinh thái đất và không khí xung quanh.

Biện pháp phòng ngừa

Để hạn chế tiếp xúc với Barium 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 đến Barium, cần sử dụng các biện pháp bảo vệ cá nhân như mặt nạ, áo bảo hộ và găng tay. Ngoài ra, việc quản lý và xử lý chất thải Barium cần được thực hiện theo quy định và tiêu chuẩn môi trường để tránh ô nhiễm môi trường.

Nếu bạn có bất kỳ lo ngại nào liên quan đến tiếp xúc hoặc sử dụng Barium, hãy tham khảo ý kiến từ chuyên gia y tế.

Tóm lại, Barium là gì? Nó là một nguyên tố kim loại kiềm trong bảng tuần hoàn hóa học. Với những kiến thức được Admin cung cấp và chia sẻ trong bài viết trên, các em sẽ hiểu rõ hơn về nguyên tố này. Để học hóa tốt hơn, các em nên tham gia FQA 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 mục cẩm nang học tập. Chúc các em luôn đạt kết quả cao với môn hóa khô khan này.