| Barium 56Ba | ||||||
| engl. Barium; griech. barýs („schwer“) | ||||||
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| Physikalisch-chemische Eigenschaften |
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Barium
ist im reinen Zustand ein schwach goldgelb glänzendes Leichtmetall, das an der Luft sehr schnell grau
anläuft. Beim Anlaufen verbindet es sich mit dem Kohlenstoffdioxid der Luft zu schwarzem Bariumcarbonat. Es wird daher unter Luftabschluss
aufbewahrt. Barium ist relativ weich, aber etwas härter als Blei.
Barium ist eines der unedelsten Metalle und ein sehr starkes Reduktionsmittel.
Feines Bariumpulver ist pyrophor, es kann sich von selbst entzünden
und verbrennt mit grüner Flamme zu Bariumoxid und Bariumnitrid. Beim
Erhitzen lässt sich das kompakte Metall leicht verbrennen.
Mit Wasser reagiert Barium
heftig unter Bildung von Wasserstoff und Bariumhydroxid. Die Reaktion mit Wasser
verläuft heftiger als beim Calcium oder
beim Strontium, aber schwächer als beim Natrium.
Ba + 2 H2O 
Ba(OH)2 + H2 Barium reagiert auch mit fast allen
Säuren unter Bildung von Wasserstoff und
der entsprechenden Salze. Gegen konzentrierte Schwefelsäure ist es
beständig, da sich dabei eine Schutzschicht aus Bariumsulfat auf der
Oberfläche des Metalls bildet. Das Metall verbindet sich auch leicht
mit den Halogenen und mit Schwefel und bei höheren Temperaturen auch
mit Stickstoff und Wasserstoff. Bei 1300 °C reagiert es mit Kohlenstoff zu Bariumcarbid, das ähnlich wie Calciumcarbid mit Wasser Ethin bildet. Bariumsalze erzeugen bei der Flammprobe eine typische, gelbgrüne Flammenfarbe.
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| Toxikologie |
Barium
reagiert schon mit Luftfeuchtigkeit und mit der Feuchtigkeit der Haut zu Bariumhydroxid. Dieser Stoff wirkt
ätzend auf die Schleimhäute und auf die Augen. Die akute Toxizität
der Bariumverbindungen ist höher als die der Strontiumverbindungen.
Sie werden von den Schleimhäuten besonders gut resorbiert. Wasserlösliche
Salze wie das Bariumchlorid oder das
Bariumnitrat erzeugen in Dosen ab 200 Milligramm Übelkeit, Erbrechen, Magenschmerzen,
Durchfall, Schwindel, Muskellähmungen und das Verlangsamen des Pulses.
Sie können bereits in einer Dosis von zwei Gramm tödlich wirken. |
| Vorkommen |
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Häufigkeit relativ häufig
In der Natur findet man Barium nicht in elementarer Form. Zu den Barium-Mineralen gehören der Baryt, der aufgrund seiner hohen Dichte auch Schwerspat genannt wird, und der seltenere Witherit. Schwerspat-Lagerstätten sind auf der ganzen Welt verbreitet. Eine bedeutende Fundstelle liegt bei Meggen in Nordrhein-Westfalen. Aber auch die USA besitzen umfangreiche Lagerstätten. Die Hauptförderländer sind China, Mexiko, Indien, Türkei, USA, Deutschland, Marokko, Irland, Thailand und Frankreich. Der Nitrobaryt ist ebenfalls ein Barium-Mineral, das aber aufgrund seiner Seltenheit keine technische Bedeutung hat.
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| Geschichte |
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Die
chemische Verbindung Bariumoxid wurde im Jahre 1772 von dem schwedischen
Chemiker Carl Wilhelm Scheele (1742–1786)
in Uppsala bei der Untersuchung des Minerals Braunstein entdeckt. Zwei Jahre später fand Johan Gottlieb Gahn (1745–1818) in
Falun/Schweden den selben Stoff bei der Untersuchung von Schwerspat.
Unreines Barium konnte aber erst Sir
Humphry Davy (1778–1829) im Jahre 1808 herstellen. Er gewann es durch
eine Schmelzflusselektrolyse von Bariumoxid mit Hilfe von Quecksilber als Kathode. Das Barium blieb im Amalgam nach dem Abdestillieren des Quecksilbers
zurück. Reines Barium mit einem Reinheitsgehalt von 99,9 Prozent konnte A.
Guntz im Jahre 1901 durch eine Reduktion von Bariumoxid mit Aluminium herstellen. Das Element erhielt seinen Namen nach dem Mineral, aus dem
es gewonnen wird. Der Name Baryt leitet sich vom griechischen Wort barys („schwer“) ab.
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| Herstellung |
Der
Schwerspat wird fein gemahlen und danach mit Kohle durch Erhitzen auf bis
zu 1000 °C zu Bariumsulfid reduziert:
BaSO4 + 2 C BaS +
2 CO2 Das Bariumsulfid wird
mit Wasser versetzt und danach mit Kohlenstoffdioxid oder mit Soda zu Bariumcarbonat
umgewandelt:
BaS + H2O + CO2
BaCO3 + H2S BaS + Na2CO3
BaCO3 + Na2S Das Bariumcarbonat ist
schwer wasserlöslich und fällt aus der Lösung aus. Durch
nachfolgendes Glühen erhält man Bariumoxid:
BaCO3
BaO + CO2 Die Herstellung von metallischem
Barium erfolgt durch eine Reduktion des Bariumoxids im Vakuum bei 1200 °C
mit Aluminiumgrieß:
3 BaO + 2 Al
Al2O3 + 3 Ba Das Barium schlägt
sich als Dampf auf gekühlten Flächen nieder, eine Feinreinigung
erfolgt durch eine Vakuumdestillation. |
| Verwendung |
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Metallisches
Barium wird als Zusatz in Bleilegierungen zur Härtung verwendet. Bariumgetter
in Vakuumröhren reagieren mit Verunreinigungen von Sauerstoff, Wasserdampf,
Kohlenstoffdioxid oder Stickstoff. Die Röhren sind innen mit einem
Pflaster aus metallischem Barium beschichtet. Alte Röhren für
hochwertige Röhrenverstärker waren mit einer solchen Beschichtung
versehen. Sonnenkollektoren neuer Bauart enthalten ebenfalls einen aufgedampften Getter aus Barium. Dadurch ist eine lange Betriebszeit der Vakuumröhre gewährleistet.
Von Bedeutung sind auch die Bariumverbindungen. Bariumnitrat erzeugt in Feuerwerkskörpern und Signalraketen die grüne Farbe. Der Zusatz von Bariumoxid in Gläsern und optischen Instrumenten verändert die Brechkraft und das Dispersionsvermögen, derartiges Glas nennt man „Barytglas“. Barytweiß ist ein beliebtes weißes Pigment für Malerfarben. Es wird auch als Füllstoff in Papieren und Kunststoffen eingesetzt. In der Medizin ist es ein bekanntes Röntgen-Kontrastmittel. Barytgelb ist ein gelbes Pigment für Farben und keramische Erzeugnisse. Aufgrund seiner Toxizität wird es heute kaum noch eingesetzt. Bariumchlorid dient im analytischen Labor zum Nachweis von Sulfat-Ionen. Es spielt auch bei der Stahlhärtung eine bedeutende Rolle. |
| Bariumverbindungen |
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| Bariumminerale |
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|
Gefahr
