Барий и его характеристики
Общая характеристика бария
Барий встречается в природе главным образом в виде сульфатов и карбонатов, образуя минералы барит BaSO4 и витерит BaCO3. Содержание бария в земной коре равно 0,05% (масс.), что значительно меньше, чем содержание кальция.
В виде простого вещества барий представляет собой серебристо-белый металл (рис. 1), который на воздухе покрывается желтоватой пленкой продуктов взаимодействия с составными частями воздуха. Барий по твердости напоминает свинец. Плотность 3,76 г/см 3. Температура плавления 727oС, кипения 1640oС. Имеет объемно центрированную кристаллическую решетку.
Рис. 1. Барий. Внешний вид.
Атомная и молекулярная масса бария
Поскольку в свободном состоянии барий существует в виде одноатомных молекул Ba, значения его атомной и молекулярной масс совпадают. Они равны 137,327.
Изотопы бария
Известно, что в природе барий может находиться в виде семи стабильных изотопов 130Ba, 132Ba, 134Ba, 135Ba, 136Ba, 137Ba и 138Ba, из которых 137Ba является наиболее распространенным (71,66%). Их массовые числа равны 130, 132, 134, 135, 136, 137 и 138 соответственно. Ядро атома изотопа бария 130Ba содержит пятьдесят шесть протонов и семьдесят четыре нейтрона, а остальные изотопы отличаются от него только числом нейтронов.
Существуют искусственные нестабильные изотопы бария с массовыми числами от 114-ти до 153-х, а также десять изомерных состояния ядер, среди которых наиболее долгоживущим является изотоп 133Ba с периодом полураспада равным 10,51 лет.
Ионы бария
На внешнем энергетическом уровне атома бария имеется два электрона, которые являются валентными:
1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25р 66s2.
В результате химического взаимодействия барий отдает свои валентные электроны, т.е. является их донором, и превращается в положительно заряженный ион:
Ba0 -2e → Ba2+.
Молекула и атом бария
В свободном состоянии барий существует в виде одноатомных молекул Ba. Приведем некоторые свойства, характеризующие атом и молекулу бария:
|
Энергия ионизации атома, эВ |
5,21 |
|
Относительная электроотрицательность |
0,89 |
|
Радиус атома, нм |
0,222 |
Примеры решения задач
| Задание | Составьте уравнения реакций гидролиза нитрита бария. Какова будет реакция среды в растворе этой соли? |
| Решение | Запишем уравнение диссоциации соли:
Ba(NO2)2 ↔ Ba2+ + 2NO2—. Соль образована сильным основанием – гидроксидом бария (Ba(OH)2) и слабой кислотой – азотистой (HNO2), следовательно, гидролиз протекает по аниону и в одну ступень: NO2— + HOH ↔ HNO2 + OH—; Ba(NO2)2+ 2H2O ↔ 2HNO2 + Ba(OH)2. Реакция среды – щелочная, о чем свидетельствует присутствие в растворе гидроксид-ионов. |
| Задание | Определите массу бария, которая потребуется для приготовления 150 г 25 — %-го раствора гидроксида бария. |
| Решение | Запишем уравнение реакции:
Ba +2H2O = Ba(OH)2 + H2↑. Найдем массу гидроксида бария в растворе: ω = msolute/ msolution × 100%; msolute = ω / 100% ×msolution; msolute(Ba(OH)2) = ω (Ba(OH)2) / 100% ×msolution (Ba(OH)2); msolute(Ba(OH)2) = 25 / 100% × 150 = 37,5 г. Вычислим количество вещества гидроксида бария (молярная масса – г/моль): n = m/ M; n(Ba(OH)2) = m(Ba(OH)2)/ M(Ba(OH)2); n(Ba(OH)2) = 37,5/ 171 = 0,22 моль. Согласно уравнению реакцииn(Ba(OH)2):n(Ba)=1:1, т.е. n(Ba(OH)2) = n(Ba) = 0,22 моль. Тогда, масса бария (молярная масса – 137 г/моль): m(Ba) = n(Ba) × M(Ba) m(Ba) = 0,22×137 = 30,14 г |
| Ответ | Масса бария равна 30,14 г |
