鋇（Barium）
鋇（Barium）
高雄市立女子高級中學化學科洪瑞和老師/國立中山大學化學系張祖辛副教授責任編輯
鋇是一種柔軟、銀白色的鹼土金屬，因活性相當大，在自然界中沒有元素單質態自然產出。自然產出的礦物主要是不溶的硫酸鋇和碳酸鋇。
鹼土金屬的硫化物具有磷光現象，即它們在受到光的照射後在黑暗中會繼續發光一段時間。鋇正是因這一特性而開始被人們發現的。17世紀在義大利的波倫亞城（Bologna）有一個名叫卡仙羅拉（Casciarola）的鞋匠發現了當地出產的重晶石（硫酸鋇）的磷光現象。這一發現引起了當時學者們的研究，於是重晶石就被稱為”波倫亞石（Barium）”。
1779年瑞典化學家舍勒（Scheele K. w. 1742~1786）首次證明了重晶石不是石膏（硫酸鈣），也不是方解石（碳酸鈣）。他從重晶石中製備出一種新的土稱為Baryta重土（氧化鋇）。明確指出重土和石灰（氧化鈣）是不同的物質。一些化學家曾想把它分解但都沒有成功。直到1800年義大利物理學家伏打（Volta A. 1745~1827）發明電池後，重土才被分解。1808年英國化學家戴維（Davy H. 1778~1829）電解氧化鋇和氧化汞的混合物，首次獲得了金屬鋇。鋇被稱為Barium，名詞是源自重晶石的名稱。該詞源於希臘文bary，意思是”重的”，元素符號為Ba，中文為鋇。
單質鋇：
鋇在地殼中的含量為0.05%，鋇在自然界中存在的主要形式是難溶的碳酸鹽和硫酸鹽，如碳酸鋇礦BaCO3俗稱毒重石，硫酸鋇礦BaSO4亦稱重晶石。
1. 物理性質
鋇是銀白色金屬，有延展性，密度為3.5g/cm3，是鹼土金屬元素中除鐳以外最重的一個金屬。它的熔點993K，沸點1913K。
2. 化學性質
從鋇的電負度(0.89)和標準電極電位(－2.91V)來看，它是鹼土金屬中最活潑的金屬。它的化學性質主要表現在：
①鋇具有很強的還原性：鋇粉在潮濕空氣中就能自燃，所以鋇要保存在煤油中。
②鋇與水猛烈反應放出氫氣，並生成氫氧化鋇:：Ba + 2H2O → Ba(OH)2 + H2
③鋇與鹵素和氧迅速反應，分別生成鹵化鋇和氧化鋇。鋇與氫、硫、氮和碳作用分別生成氫化鋇、硫化鋇、氮化鋇和碳化鋇。
④鋇與液態氨可形成六氨化鋇Ba(NH3)6，它是具有高導電性的固體。
⑤鋇與稀酸作用生成相應的鹽，並放出氫氣：Ba + 2HCl → BaCl2 + H2。
⑥除難溶的硫酸鋇外，所有鋇的化合物都有毒。鋇化合物中毒時有嘔吐、腹瀉、內出血等症狀，可服用硫酸鎂溶液急救。
3.製備方法：
① 電解熔融的氯化鋇。
② 在真空中用Al或Si在1473K還原BaO或BaCl2：3BaO + 2Al → Al2O3 + 3Ba；3 BaO + Si → BaSiO3 + 2Ba。
③ 鋇的氮化物可熱分解：Ba3N2 → N2 + 3Ba。
氧化鋇：
BaO為白色固體，熔點2191K，密度4. 73~ 5. 46g /cm3。天然產的氧化鋇稱為重土。BaO有毒，易溶於水，與水劇烈反應生成氫氧化鋇並放出大量的熱：BaO + H2O → Ba(OH)2。BaO為鹼性氧化物，易溶於酸與酸性氧化物作用生成鹽等。BaO在773K~793K時與O2作用，可生成過氧化鋇BaO2：2BaO + O2 → 2BaO2。
過氧化鋇：
鹼土金屬除鈹外，均能生成含有過氧離子O2－的過氧化物。其中BaO2比較重要。BaO2在高於1073K時，會分解放出氧氣，利用這一性質可以製備氧氣。BaO2與稀酸反應生成過氧化氫，這是實驗室中製備過氧化氫的方法： BaO2 + H2SO4 → BaSO4 + H2O2。
氫氧化鋇：
Ba(OH)2是白色固體，密度為4. 50g /cm3，溶於水有毒。在水溶液中析出的結晶為Ba(OH)2 • 8H2O。它是白色晶體，熔點351K密度為2.18g/cm3。Ba(OH)2的鹼性在鹼土氫氧化物中是最強的，屬於強鹼，極易與空氣中的二氧化碳作用，生成碳酸鋇：Ba(OH)2 + CO2 → BaCO3 + H2O。
鋇鹽：
1.硫酸鋇BaSO4：
BaSO4是白色斜方晶體，密度4. 50g/cm3(288K)，熔點1853K。其天然結晶產物稱為”重晶石”。BaSO4不溶於水、稀酸和乙醇，它是鹼土金屬硫酸鹽中溶解度最小的。(BaSO4的Ksp=1×10－10）。利用這一性質在無機化學和分析化學中常用Ba2+離子來檢驗溶液中是否有SO42－離子存在。例如在酸性介質中，滴加BaCl2溶液，若產生白色沉澱，則證明溶液中含有SO42－離子。Ba2+ + SO42－ → BaSO4（白色沉澱）。 BaSO4在濃硫酸中會發生反應生成酸式鹽而溶解：BaSO4 + H2SO4 → Ba(HSO4) 2，因此在濃硫酸中BaSO4沉澱得不完全。BaSO4難溶於水，它是鋇鹽中唯一沒有毒性的物質。它能有效地阻止X射線，在醫學上用於消化道的X射線造影檢查。在為腸胃拍攝X光照片前，要先服用硫酸鋇，半小時以後再拍攝，就能呈現腸胃的影像，幫助確診病情。
BaSO4的另一主要用途是作白色顏料”鋇白”。鋇白在空氣中放久了依然是白色，不怕硫化氫的作用而變黑。因為生成的硫化鋇也是白色的：BaSO4 + H2S → BaS + H2SO4。BaSO4與ZnSO4的混合物叫作立德粉或叫鋅鋇白，是白漆的原料。
硝酸鋇在高溫火焰中使火焰呈綠色，可用於製作綠色煙火、信號彈和信號燈。氯化鋇中的Ba2+離子能與SO42－發生沉澱反應，常用它分離和鑒定SO42－。氯化鋇亦可用於製造綠色信號燈和信號彈。
出處：
1. http://en.wikipedia.org/wiki/Barium
2. 車雲霞、申泮文，2005年，化學元素周期系，南開大學出版社。
3. Geoff Rayner-Canham, Tina Overton, 2006, Descriptive Inorganic Chemistry, 4th ed., Freeman.
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