钡性质、用途与生产工艺
元素Ba； 原子序数56; 原子量137.327; IIA组（第2主组）碱土元素。 钡是银白色金属。自然界中它仅存在于含有元素混合物的矿石中。重要的组合是过氧化物，氯化物，硫酸盐，碳酸盐，硝酸盐和氯酸盐。钡与铅，钾，铂，镁，硅，锌，铝和汞形成合金和金属间化合物。钡化合物与也是碱土金属的钙和锶化合物显示出密切的关系。现已鉴定出25种钡同位素，其中138Ba最丰富，其余为不稳定同位素，半衰期从140Ba的12.8天到143Ba的12 s。这些同位素中的两个131Ba和139Ba在研究中用作放射性示踪剂。
中世纪初，炼金术士即对一些钡矿石有所了解。在意大利博洛尼亚发现的一些被称为“博洛尼亚石”的平滑卵石状重晶石块曾得到炼金术士的注意，因为这些矿石在受到光照后会发光数年。1602年，卡西奥劳罗（V. Casciorolus）描述了这种用有机物加热重晶石发出磷光的性质。 1774年，卡尔·威廉·舍勒发现重晶石中含有一种未发现的新元素，但无法分离提纯这种元素，只能得到它的氧化物，即氧化钡。两年后，约翰·戈特利布·甘恩也在相同的研究中得到了氧化钡。氧化钡最早被Guyton de Morveau称作“barote”，后来被拉瓦锡改作“baryta”。同在18世纪，英国矿物学家威廉·威灵宁在坎伯兰的铅矿中注意到一种沉重的矿物，现在称为毒重石，其主要成分为碳酸钡。1808年，汉弗里·戴维首次通过电解熔融的钡盐分离钡单质。戴维通过与钙类似的命名方法，用重晶石（baryta）的名称加上表示元素的后缀-ium来命名钡（barium）。罗伯特·本生与奥古斯都·马修森通过电解氯化钡和氯化铵的熔融混合物来获得纯钡。
钡是地壳中第17个最丰富的元素，约占地壳的0.05％。 它在镁铝石矿中发现，其为碳酸钡（BaCO3）和重晶石，称为硫酸钡（BaSO4）。 纯钡金属在地球上不存在，仅以化合物形式存在或存在于矿物和矿石中。 在密苏里州，阿肯色州，乔治亚州，肯塔基州，内华达州，加利福尼亚州，加拿大和墨西哥发现了钡矿石，它是通过在高温真空下使用铝或硅还原氧化钡（BaO）制成的。 它也是通过在约950℃的温度下电解熔融氯化钡（BaCl2）来生产的，其中钡金属在阴极收集，氯气在阳极排放。
钡的最重要用途是作为电子管中的清除剂。这种金属通常为粉末形式或与铝形成合金，用于去除真空和电视显像管中的最后痕量气体。钡合金具有许多应用。它被结合到酸性电池的铅合金网格中以实现更好的性能；并添加到脱氧合金中的钢水和金属中以降低氧含量。钡薄膜用作润滑剂，适合在高温下在真空X射线管中的阳极转子上以及在用于火花塞的合金上使用。该元素的几种放射性同位素可用于核反应和光谱学中。
开采出的矿石需要经过洗涤、粉碎、分类，并与石英分离。如果石英渗入矿石过深，或者矿石中铁、锌、铅含量过高，则须使用泡沫浮选法处理。最终得到的产物是质量分数98%的重晶石，纯度不低于95%，且铁和二氧化硅含量极少。
随后使用碳还原硫酸钡：
BaSO4 + 2 C → BaS + 2 CO2↑
生成了水溶性的硫化钡之后，便可以作为其它产品的原料：与氧反应得到硫酸钡，与硝酸生成硝酸钡，与二氧化碳生成碳酸钡等。硝酸钡加热分解可以产生钡的氧化物。
金属钡可以用氧化钡在1,100 °C（2,010 °F）下与铝反应得到。
其中首先生成金属互化物BaAl4：
3 BaO + 14 Al → 3 BaAl4 + Al2O3
BaAl4是与氧化钡反应生成金属的中间产物。注意并非全部钡元素都被还原。
8 BaO + BaAl4 → Ba↑ + 7 BaAl2O4
剩余的氧化钡与生成的氧化铝反应：
BaO + Al2O3 → BaAl2O4
总反应为：
4 BaO + 2 Al → 3 Ba↑ + BaAl2O4
钡蒸气在氩气气氛中冷凝并装入模具中。这种方法在商业上用于生产超纯钡。通常市面上出售的钡纯度约99％，主要杂质为锶和钙（含量达到0.8％和0.25％），而其他杂质成分小于0.1％。 硫酸钡与硅在1,200 °C（2,190 °F）下亦可发生类似的反应得到钡和偏硅酸钡。但工业上一般不会使用电解法，因为钡易溶于熔融的卤化物，并且产物纯度较低。
粉末形式的钡金属在室温下易燃。 它必须存储在无氧气氛或石油中。
钡的许多化合物都是有毒的，尤其是氯化钡，它会影响心脏的功能，引起心室纤颤，心律失常，甚至导致死亡。几种钡的化合物具有爆炸性，如果被摄入或吸入，也具有毒性。 在实验室或工业中使用钡和其他碱金属时应格外小心。
粉尘在常温下易自燃。遇热、火焰或化学反应便能引起着火和爆炸。易遇水分解，并与酸类发生剧烈反应，放出氢气，可被反应热引起燃烧。金属钡遇水即生成氢氧化钡，具有腐蚀作用，同时水溶性钡盐有很大毒性。误服或吸入粉尘会引起中毒。应使患者脱离污染区，安置休息并保暖。不慎溅入眼睛用大量水冲洗，严重者就医诊治。皮肤接触先用水冲洗，再用肥皂彻底洗涤，如有灼伤就医诊治。误服立即漱口。急送医院救治。
化学性质
黄银白色软金属。相对密度3.62。熔点729℃。沸点1640℃。体心立方：α=0.5025 nm。熔化热7.66 kJ／mol；汽化热149.20 kJ／mol。蒸气压：0.00133 kPa(629℃)，1.33 kPa(1050℃)，101.3 kPa(1640℃)。电阻率29.4μΩ?cm。电负性1.02。：Ba
2+半径0.143 nm。导热系数18.4(25℃)w／(m?K)。热膨胀系数：线膨胀系数1.85×10
-5m／(m?℃)。在常温下很容易与水反应释出氢气，微溶于酒精，不溶于苯。
用途
广泛用于合金，有铅、钙、镁、钠、锂、铝及镍等合金。用于清除无线电真空管中残留的微量气体。
用途
用于制钡盐、合金、焰火、核反应堆等，也是精炼铜时的优良除氧剂。
生产方法
铝热还原法将硝酸钡热分解制得氧化钡，用细粒铝作还原剂，配料比按3BaO：2Al进行，把氧化钡和铝先制成团矿，将此团矿装入蒸馏器，加热至1150℃进行还原蒸馏，制得钡纯度为99%。
类别
遇水易燃物品
毒性分级
剧毒
急性毒性
口服-狗 LDL0： 1 毫克/公斤 （参考：金属钡）
爆炸物危险特性
遇水产生氢气易爆
可燃性危险特性
空气中自燃; 遇水易燃; 遇水、醇、酸产生易燃氢气; 水和胃酸可溶解钡盐中毒
储运特性
库房通风低温干燥; 与酸、氧化剂、卤代烃分开存放
灭火剂
石墨粉、干砂
职业标准
TWA 0.5毫克(钡)/立方米
钡
上下游产品信息
上游原料
下游产品