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Physikalisch-chemische Eigenschaften |
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Barium
ist ein silbergrau glänzendes Leichtmetall, das an der Luft grauschwarz
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: Ba + 2 H2O 
Ba(OH)2 + H2
Die Reaktion mit Wasser verläuft heftiger als beim Calcium oder beim Strontium, aber schwächer als beim Natrium. 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 200mg Übelkeit, Erbrechen, Magenschmerzen, Durchfall, Schwindel, Muskellähmungen und das Verlangsamen des Pulses. Sie können bereits in einer Dosis von 2g tödlich wirken. |
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Vorkommen |
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Mit
einem Massenanteil von 0,026 % steht Barium an 18. Stelle der Elementhäufigkeit
und ist damit ein relativ häufiges Element. Es kommt fast so häufig
wie Stickstoff vor. In der Natur findet man es 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. Die größte Fundstelle der Welt liegt in Meggen/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 der 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% 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. |
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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 ("Barytgläser") verändert die Brechkraft und das Dispersionsvermögen. Barytweiß (Bariumsulfat) 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 (Bariumchromat) ist ein gelbes Pigment für Farben und keramische Erzeugnisse. Aufgrund seiner Giftigkeit wird es heute kaum noch eingesetzt. Bariumchlorid dient im analytischen Labor zum Nachweis von Sulfationen. Es spielt auch bei der Stahlhärtung eine bedeutende Rolle.
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Bariumverbindungen im Portrait |
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| Copyright: Thomas Seilnacht |
Gefahr
