Barium

Tämä artikkeli käsittelee alkuainetta. Barium oli myös antiikin aikainen kaupunki Italiassa.
cesium ← barium → lantaani
Sr
↑
Ba
↓
Ra  
 
 

Yleistä
Nimibarium
TunnusBa
Järjestysluku56
Luokkametallit
Lohkos
Ryhmä2, maa-alkalimetallit
Jakso6
Tiheys3,510 · 103 kg/m3
Kovuus1,25 (Mohsin asteikko)
Värihopeisenvalkoinen
Löytövuosi, löytäjä1808, Sir Humphry Davy
Atomiominaisuudet
Atomipaino (Ar)137,327
Atomisäde, mitattu (laskennallinen)215 (253) pm
Kovalenttisäde198 pm
Van der Waalsin säde- pm
Orbitaalirakenne[Xe]6s2
Elektroneja elektronikuorilla 2, 8, 18, 18, 8, 2
Hapetusluvut+II
Kiderakennetilakeskinen kuutiollinen (body centered cubic, BCC)
Fysikaaliset ominaisuudet
Olomuotokiinteä
Sulamispiste1 000 K (727 °C)
Kiehumispiste2 170 K (1 897 °C)
Moolitilavuus38,16 · 10−3 m3/mol
Höyrystymislämpö140,3 kJ/mol
Sulamislämpö7,12 kJ/mol
Höyrynpaine100 Pa 1 185 K:ssa
Äänen nopeus1 620 m/s ohuessa sauvassa, 293 K:ssa
Muuta
Elektronegatiivisuus0,89 (Paulingin asteikko)
Ominaislämpökapasiteetti0,204 kJ/(kg K)
Sähkönjohtavuus(20 °C) 3,01 · 106 S/m
Lämmönjohtavuus(300 K) 18,4 W/(m·K)
CAS-numero7440-39-3
Tiedot normaalilämpötilassa ja -paineessa

Barium on alkuaine, jonka kemiallinen merkki on Ba (lat. barium), järjestysluku 56 ja CAS-numero 7440-39-3. Se on maa-alkalimetalleihin kuuluva, pehmeä hopeanhohtoinen metalli, joka sulaa varsin korkeassa lämpötilassa. Kemiallisesti barium muistuttaa kalsiumia, ulkonäöltään lähinnä lyijyä. Sir Humphry Davy eristi bariumin vuonna 1808.

Bariumia

Bariumin elektronegatiivisuus on 0,89 ja ensimmäinen ionisoitumisenergia 502 kJ/mol. Barium on pehmeämpää kuin muut maa-alkalimetallit, mutta hieman lyijyä kovempaa. Se hapettuu ilmassa ja vapauttaa vedessä ja alkoholissa vetyä. Koska barium hapettuu sangen helposti, sitä on säilytettävä petrolissa tai muussa hapettomassa nesteessä. Barium on voimakkaimpia pelkistimiä, ja erityisen voimakas taipumus sillä on hapettua peroksidiksi.

Bariumia esiintyy luonnossa ainoastaan yhdisteinä, raskassälpänä eli baryyttina (bariumsulfaatti, BaSO4) tai viteriittinä (bariumkarbonaatti, BaCO3). Baryytti on raskas mineraali (tiheys 4,5 g/cm3), jota on Suomessa muun muassa Vihannin kaivoksessa.

Bariumyhdisteitä käytetään posliini-, savi- ja lasiteollisuudessa, ilotulituksissa väriaineena sekä rotanmyrkkynä. Bariumkloridia (BaCl2) voidaan käyttää analytiikassa sulfaattien osoittamiseen.

Isotoopit

Luonnossa esiintyvä barium on seos kuudesta pysyvästä isotoopista: 138Ba (71,7 %), 137Ba (11,2 %), 136Ba (7,8 %), 135Ba (6,6 %), 134Ba (2,4 %) ja 132Ba (0,10 %). 130Ba (0,11 %) esiintyy myös luonnossa, mutta se hajoaa kaksoiselektronisieppauksella erittäin pitkällä puoliintumisajalla (yli 4 × 1021 vuotta). Bariumille tunnetaan yli 30 radioaktiivista isotooppia; niiden massaluvut ovat välillä 114–153. Radioaktiivisella isotoopilla, jolla on pisin puoliintumisaika (133Ba, 10,5 vuotta), on käyttöä gammasäteilyn vertailulähteenä.

Yhdisteet ja niiden käyttö

Bariumperoksidista (BaO2) saadaan laimealla rikkihapolla käsittelemällä vetyperoksidia ja bariumsulfaattia. Koska bariumsulfaatti on käytännössä liukenematon veteen, happoihin ja emäksiin, on sulfaatti-ioni näin tunnistettavissa liuosanalyysissa. Kaikki bariumin liukoiset suolat ovat myrkyllisiä. Bariumin yhdisteistä tunnetuin on bariumsulfaatti eli baryytti, jota käytetään varjoaineen lisäksi valkoisena maalipigmenttinä, kumin kulutuksen kestoa lisäävänä aineena ja säteilysuojauslaitteissa. Bariumkarbonaattia ja -kloridia on käytetty rotanmyrkkynä sekä bariumnitraattia (Ba(NO3)2) ja -kloraattia (Ba(ClO3)2) ilotulitteissa vihreän valon aikaansaamiseksi. Bariumia ja sen yhdisteitä käytetään myös joissain metalliseoksissa; perustutkimuksessa on löydetty mm. bariumtitanaatin (BaTiO3) ja tinan komposiitti, joka tietyin ehdoin (Arkistoitu – Internet Archive) on timanttia jäykempi.

Käyttöturvallisuus ja myrkyllisyys

Bariumilla täytetyssä suolessa näkyy röntgenkuvassa ameban aiheuttama tulehdus.

Bariumsuolat ovat hyvin myrkyllisiä, mutta bariumsulfaatti (BaSO4) on niin niukkaliukoinen veteen, että sitä voidaan turvallisesti syöttää potilaille röntgenkuvauksen varjoaineena. Bariumvarjoaine poistuu kuitenkin hitaasti vapaasta vatsaontelosta ja ärsyttää kudoksia sinne joutuessaan. Sen takia bariumvarjoaineita ei saisi käyttää, jos potilaalla epäillään perforaatiota eli reikää ruoansulatuskanavassa.

Bariummyrkytyksen oireita ovat muuan muassa ylävatsan kipu, uneliaisuus, oksentelu, ripuli, vilunväristykset, krampit, kouristukset, hypertensio ja sydämen rytmihäiriöt. Myrkytyspotilaalle tulisi antaa välittömästi natrium- tai magnesiumsulfaattia bariumin poistamiseksi turvallisemman bariumsulfaatin muodossa.

Lähteet

  1. ↑ Wieser, M. T. & Coplen, T. B.: Atomic Weights of the Elements 2009 (IUPAC technical report). Pure and Applied Chemistry, 2011, 83. vsk, nro 2. IUPAC. Artikkelin verkkoversio. Viitattu 16.4.2011. (englanniksi)
  2. 1 2 S. I. Venets: On Rare and Scattered Metals – Tales about Metals, s. 85–92. Moskova: Mir Publishers, 1983. Teoksen verkkoversio (pdf). (englanniksi)
  3. ↑ Barium Encyclopædia Britannica Online. Viitattu 31.7.2018. (englanniksi)
  4. ↑ Soimakallio, S., Kivisaari, L., Manninen, H., Svedstöm, E. & Tervonen, O.: Radiologia, s. 72, 75. Helsinki: WSOY, 2005. ISBN 951-0-29626-0
  5. ↑ Beeson, P. B. & McDermott, W.: Textbook of Medicine, s. 57. (14. painos) Philadelphia, Lontoo & Toronto: W. B. Saunders Company, 1975. ISBN 0-7216-1660-7 Teoksen verkkoversio. (englanniksi) Lainaus: "Barium ions cause epigastric pain, nausea, vomiting, diarrhea, chills, cramps, muscle contractions, convulsions, hypertension, tachyarrhythmia, cardiac arrest. Sodium sulfate or magnesium sulfate should be given immediately to precipitate the barium as sulfate."

Aiheesta muualla