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连载56博洛尼亚石中的钡

钡,元素周期表第56号元素。

氢氧化钡、氯化钡、硫酸钡……是高中教材中非常常见的试剂。年西方的炼金术士发现了能发光的博洛尼亚石(又称“太阳石”),这种矿石中有细小的发光晶体,暴露于日光下后会持续自行发光。这些特性让巫师和炼金术士们非常着迷。年,科学家朱利奥·切萨雷·拉加拉出版的《DePhenomenisinOrbeLunae》一书中,记载了博洛尼亚石发光的原因,是来源于其主要成分重晶石(BaSO4),不过年有报道揭示出博洛尼亚石发光的真实原因是来自于被一价和二价铜离子所掺杂的硫化钡。年瑞典化学家舍勒发现了氧化钡,并称之为“Baryta”(重土),但一直无法得到金属钡。直到年,由英国化学家戴维通过电解法,才从重晶石中得到一种纯度不高的金属,那就是钡,后来用希腊文barys(沉重的)命名,元素符号Ba。中文名“钡”,则来自康熙字典,意思是未经冶炼的铜铁矿石。

金属钡非常活泼,极易与空气和水反应,可用作除去真空管和显像管中痕量的气体,也可用于制作合金、焰火以及核反应堆等。年,科学家们在研究用慢中子轰击铀之后的产物时发现了钡,推测钡应该是铀核裂变的产物之一。尽管人们关于金属钡有众多发现,但相比而言,人们用得更多的还是钡的化合物。

最早使用的化合物是重晶石——硫酸钡。在很多不同材料中我们都能找到它,如相纸中的白色颜料、油漆、塑料、汽车涂料、混凝土、防辐射水泥、医疗等。特别在医疗方面,硫酸钡就是我们做胃镜时吃下去的“钡餐”。“钡餐”——无嗅无味的白色粉末,不溶于水和油,不会被胃肠道黏膜所吸收,也不会受到胃酸和其他体液的影响。由于钡的原子系数较大,能与X射线发生光电效应,辐射出特征X射线,穿过人体组织后,在胶片上形成灰雾,可人为提高显示的对比度,使有造影剂和没有造影剂的器官或组织,在胶片上显示出不同的黑白对比,从而达到检查的效果,如实显映出人体器官里的病变。钡对人类来说不是必需元素,钡餐中选用的是难溶的硫酸钡,因此对人体不会有太大的影响。

但另一个比较常见的钡矿物毒重石——碳酸钡,就不同了,光听名字就可以知道它的危害。它与硫酸钡关键的不同是,能溶于水和酸,产生较多钡离子,从而引发低钾血症。急性钡盐中毒比较少见,多是误服了可溶性钡盐,症状类似于急性胃肠炎,医院洗胃或服用硫酸钠、硫代硫酸钠进行解毒即可。有些植物就有吸收和积累钡元素的功能,如绿藻,它是需要钡才能长得好的;巴西坚果里也含有1%的钡,因此摄入时一定要注意适度。即便如此,毒重石在化工生产中仍有重要的作用,是釉料的成分,当它与其他氧化物结合时还可以展现出独特的色彩,用于陶瓷涂料和光学玻璃里的辅料。

化学的吸热反应实验,通常是用氢氧化钡来做:将固态的氢氧化钡与铵盐混合以后,就能发生强烈的吸热反应,如果在容器底部滴几滴水,还能看到这些水凝结成的冰,甚至能将玻璃片冻粘在容器底部。氢氧化钡具有强碱性,用于合成酚醛树脂的催化剂,能分离沉淀硫酸根和制造钡盐。在分析方面,测定空气中二氧化碳的含量、叶绿素的定量分析都需要用到氢氧化钡。制造钡盐方面,人们发明了一项非常有趣的应用:年佛罗伦萨的一场洪灾过后的壁画修复,就是用它和石膏(硫酸钙)反应生成硫酸钡来完成的。

其他含钡化合物也表现出各自引人注目的特性,如钛酸钡的光折变性;YBa2Cu3O7的高温超导性能,还有钡盐在焰火中不可或缺的绿色……都成了钡元素的亮点。

(声明,图片、视频部分来源于鲁超的B站及网上下载,感谢“教化学的闲杂人”公号号主的大力支持和推广!)

简单的丹



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