鋇（Barium），堿土金屬元素，化學(xué)元素符號(hào)Ba，在周期表中位于第六周期ⅡA族，是一種柔軟的有銀白色光澤的堿土金屬，是堿土金屬中最活潑的元素。元素名來源于希臘文βαρ??（barys），原意是“重的”。

由于鋇的化學(xué)性質(zhì)十分活潑，從來沒有在自然界中發(fā)現(xiàn)鋇單質(zhì)。鋇在自然界中最常見的礦物是重晶石（硫酸鋇）和毒重石（碳酸鋇），二者皆不溶于水。鋇在1774年被確認(rèn)為一個(gè)新元素，但直到1808年電解法發(fā)明不久后才被歸納為金屬元素。鋇的化合物用于制造煙火中的綠色（以焰色反應(yīng)為原理）。

電解熔融的氯化鋇或用鋁還原氯化鋇，可制得金屬鋇。

研究歷史

堿土金屬的硫化物具有磷光現(xiàn)象，即它們受到光的照射后在黑暗中會(huì)繼續(xù)發(fā)光一段時(shí)間。鋇的化合物正是因這一特性而開始被人們注意。

1602年意大利波羅拉（Bologna，現(xiàn)稱博洛尼亞）城一位制鞋工人卡西奧勞羅將一種含硫酸鋇的重晶石與可燃物質(zhì)一起焙燒后，發(fā)現(xiàn)它在黑暗中可以發(fā)光，這引起了當(dāng)時(shí)學(xué)者們的興趣。后來這種石頭被稱為波羅拉石，并引起了歐洲化學(xué)家分析研究的興趣。

1774年瑞典化學(xué)家舍勒（C.W.Scheele）發(fā)現(xiàn)氧化鋇是一種比重大的新土，稱之為“Baryta”（重土）。

1774年，舍勒認(rèn)為這種石頭是一種新土（氧化物）和硫酸結(jié)合成的，1776年他加熱這一新土的硝酸鹽，獲得純凈的土（氧化物）。

1808年英國化學(xué)家戴維（H.Davy）用汞作陰極，鉑作陽極，電解重晶石（BaSO4）制得鋇汞齊，經(jīng)蒸餾去汞后，得到一種純度不高的金屬，并以希臘文barys（重）命名。元素符號(hào)定為Ba，稱為鋇。

含量分布

鋇，和其它堿土金屬一樣，在地球上到處都有分布：在地殼上部的含量是0.026%，而在地殼中的平均值是0.022%。鋇主要以重晶石形式存在，以硫酸鹽或碳酸鹽形式存在。

自然界鋇的主要礦物為重晶石（BaSO4）和毒重石（BaCO3）。重晶石礦床分布很廣，中國的湖南、廣西、山東等地都有較大的礦床。

元素在太陽中的含量 0.01(ppm)

元素在海水中的含量 0.0047(ppm)

地殼中含量 500(ppm)

物理性質(zhì)

基本性質(zhì)

鋇是銀白色金屬，熔點(diǎn)725°C，沸點(diǎn)1846°C，密度3.51g/cm3，有延展性。鋇的主要礦石是重晶石和毒重石。

原子序數(shù) 56

質(zhì)子數(shù) 56

原子體積 39.24cm3/mol

沸點(diǎn) 1846℃

熔點(diǎn) 725℃

密度 3.51g/cm3

原子量 137.327

電離能(kJ/mol)

M - M 502.8

M  - M2 965.1

M2  - M3 3600

M3  - M4 4700

M4  - M5 6000

M5  - M6 7700

M6  - M7 9000

M7  - M8 10200

M8  - M9 13500

M9  - M10 15100

晶體結(jié)構(gòu)：晶胞為體心立方晶胞，每個(gè)晶胞含有2個(gè)金屬原子。

晶胞參數(shù)

a =502.8 pm α = 90°

b =502.8 pm β = 90°

c = 502.8 pm γ = 90°

同位素

天然鋇混合了鋇-138（71.66%）、鋇-137（11.32%）、鋇-136（7.81%）、鋇-135（6.59%）、鋇-134（2.42%）、鋇-130（0.101%）、鋇-132（0.097%）7種穩(wěn)定的同位素。

化學(xué)性質(zhì)

基本性質(zhì)

鋇是一種化學(xué)元素?；瘜W(xué)符號(hào)Ba，原子序數(shù)56，屬周期系ⅡA族，為堿土金屬的成員。鋇的化學(xué)活性很大，在堿土金屬中是最為活潑的。從電勢(shì)以及電離能可以看出，鋇單質(zhì)具有很強(qiáng)的還原性，事實(shí)上若只考慮失去第一個(gè)電子的情況，鋇在水中的還原性是最強(qiáng)的，但鋇失去第二個(gè)電子相對(duì)困難，所以綜合考慮，鋇的還原性會(huì)下降不少。即使如此，它也是酸性溶液中最活潑的金屬之一，僅次于鋰，銫，銣與鉀。

所屬周期 6

所屬族數(shù) IIA

電子層分布 2-8-18-18-8-2

氧化態(tài) 0 2

外圍電子排布 6s2

主要化合物

氧化鋇

鋇在空氣中緩慢氧化，生成氧化鋇，氧化鋇為無色立方晶體。溶于酸，不溶于丙酮和氨水。與水作用成氫氧化鋇，有毒。燃燒時(shí)則發(fā)出綠色火焰，生成過氧化鋇。

氫氧化鋇

鋇與水反應(yīng)，生成氫氧化鋇與氫氣，由于氫氧化鋇的溶解度不大，且鋇的升華能較高，所以反應(yīng)不如堿金屬那樣劇烈，生成的氫氧化鋇會(huì)遮蓋住視線。

氨基鋇

鋇能溶于液氨，生成具有順磁性的、導(dǎo)電的藍(lán)色溶液，其本質(zhì)是形成了氨合電子。在長時(shí)間放置后，氨中的氫會(huì)被氨合電子還原成氫氣，總反應(yīng)為鋇與液氨反應(yīng)生成氨基鋇與氫氣。

硫酸鋇

化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，硫酸鋇溶于水的部分全部電離，為強(qiáng)電解質(zhì)。硫酸鋇不溶于稀硝酸。主要用作胃腸道造影劑。

應(yīng)用領(lǐng)域

工業(yè)用途

用于制鋇鹽、合金、焰火、核反應(yīng)堆等，也是精煉銅時(shí)的優(yōu)良除氧劑。廣泛用于合金，有鉛、鈣、鎂、鈉、鋰、鋁及鎳等合金。金屬鋇可用作除去真空管和顯像管痕量氣體的消氣劑、精煉金屬的脫氣劑。

硝酸鋇與氯酸鉀、鎂粉、松香混合，可以用來制造信號(hào)彈與煙火。

可溶性的鋇化合物常用作殺蟲劑，比如氯化鋇，以防治多種植物害蟲。也可用于精制電解法制燒堿的鹽水和鍋爐用水。也用于制備顏料。紡織工業(yè)和皮革工業(yè)用作媒染劑和人造絲消光劑。

醫(yī)療用途

硫酸鋇是X線檢查輔助用藥。無嗅無味的白色粉末，X線檢查中在體內(nèi)可提供陽性對(duì)比的物質(zhì)。醫(yī)用硫酸鋇在胃腸道內(nèi)不吸收，也沒有過敏反應(yīng)，其中不含有氯化鋇、硫化鋇和碳酸鋇等可溶性鋇化合物。主要用于胃腸道造影，偶用于其他目的檢查。

制備方法

工業(yè)上制取金屬鋇分為制取氧化鋇和金屬熱還原（鋁熱還原）兩個(gè)步驟。在1000～1200℃，用金屬鋁還原氧化鋇，可制得金屬鋇，再用真空蒸餾法提純。

單質(zhì)鋇的制備：

1）電解熔融的BaCl2。

2）在真空中用Al或Si在147K下還原BaO或BaCl2。

3）鋇的氮化物熱分解。

鋁熱還原法生產(chǎn)金屬鋇：

因配料比不同，鋁還原氧化鋇的反應(yīng)可能有兩種，反應(yīng)式為：

6BaO 2Al→3BaO·Al2O3 3Ba↑

或：4BaO 2Al→BaO·Al2O3 3Ba↑

這兩種反應(yīng)在1000～1200℃時(shí)，都只能生成少量的鋇，因此，必須用真空泵將鋇蒸氣不斷地從反應(yīng)區(qū)轉(zhuǎn)移到冷凝區(qū)，反應(yīng)才能不斷向右進(jìn)行。反應(yīng)后的殘?jiān)卸?，需?jīng)處理才能棄去。

安全措施

健康危害

鋇對(duì)人類來說不是必需元素是有毒元素，食入可溶性鋇化合物會(huì)引起鋇中毒。假定成年人的平均體重是70kg，他體內(nèi)的鋇總量大約是16mg。誤服鋇鹽后，鋇鹽會(huì)被水和胃酸溶解，這導(dǎo)致了許多中毒事件和一些死亡事件的發(fā)生。中毒癥狀有嘔吐、絞痛、腹瀉、心跳變緩且不規(guī)律、短暫的血壓升高、痙攣性的震顫和肌肉麻痹。氯化鋇的LD50曾被假定為大約1g/kg。在攝入數(shù)小時(shí)后或數(shù)天后會(huì)死亡。鋇會(huì)在血漿中形成蛋白質(zhì)加合物，在骨骼中沉積的鋇占鋇總量的65%。鋇在骨骼中的半衰期大約是50天。鋇的毒性和它抑制K 離子以及它與硫酸鹽反應(yīng)有關(guān)。人注射的氯化鋇的吸收量高達(dá)60-80%，而對(duì)口服的氯化鋇的吸收量只有10-30%。

急性鋇鹽中毒癥狀：急性鋇鹽中毒臨床比較少見，多為誤服。凡在水或稀鹽酸中可溶解的鋇化合物均具毒性，包括氯化鋇、碳酸鋇、氫氧化鋇、硝酸鋇、醋酸鋇、硫化鋇、氧化鋇等。鋇鹽中毒主要表現(xiàn)為胃腸道刺激癥狀和低鉀癥候群，如惡心、嘔吐、腹痛、腹瀉、四肢軟癱、心肌受累、呼吸肌麻痹等。因該類患者多有嘔吐、腹痛、腹瀉等胃腸道癥狀而易誤診，集體發(fā)病時(shí)易誤診為食物中毒，單發(fā)時(shí)則易誤診為急性胃腸炎。

即使發(fā)現(xiàn)了低鉀血癥，也常認(rèn)為是嘔吐、腹瀉造成的體液鉀丟失所致，而未能引起足夠重視。但需注意的是此類患者的低鉀血癥比較嚴(yán)重，與其體液鉀丟失的量不相平行，所以臨床上遇到原因不明的迅速發(fā)展的低鉀血癥，同時(shí)有胃腸道癥狀而用胃腸炎不能解釋者，應(yīng)想到有急性鋇鹽中毒的可能，可將嘔吐物或食物行毒物分析，如發(fā)現(xiàn)鋇鹽含量高可得到確診?？诜然^的中毒量為0.2～0.5g，致死量為0.8～4.0g。鋇中毒引起低鉀血癥的可能機(jī)制：鋇中毒時(shí)，細(xì)胞膜上的Na -K -ATP酶繼續(xù)活動(dòng)，故細(xì)胞外液中的鉀不斷進(jìn)入細(xì)胞，但鉀從細(xì)胞內(nèi)流出的孔道被特異地阻斷，因而發(fā)生低鉀血癥。急性鋇鹽中毒的治療首要是洗胃，洗胃液可以選用2%～5%硫酸鎂或硫酸鈉，解毒劑可選用硫酸鈉或硫代硫酸鈉，同時(shí)積極糾正低鉀血癥，有心律失常者應(yīng)用抗心律失常藥物，呼吸困難時(shí)給予氧療，必要時(shí)人工呼吸。

危害防治

泄漏應(yīng)急處理

隔離泄漏污染區(qū)，限制出入。切斷火源。建議應(yīng)急處理人員戴自吸過濾式防塵口罩，穿消防防護(hù)服。不要直接接觸泄漏物。小量泄漏：避免揚(yáng)塵，用潔凈的鏟子收集于干燥、潔凈、有蓋的容器中。轉(zhuǎn)移回收。大量泄漏：用塑料布、帆布覆蓋，減少飛散。使用無火花工具轉(zhuǎn)移回收。

防護(hù)措施

呼吸系統(tǒng)防護(hù)：一般不需要特殊防護(hù)，但建議特殊情況下，佩戴自吸過濾式防塵口罩。

眼睛防護(hù)：戴化學(xué)安全防護(hù)眼鏡。

身體防護(hù)：穿化學(xué)防護(hù)服。

手防護(hù)：戴橡膠手套。

其它：工作現(xiàn)場嚴(yán)禁吸煙。注意個(gè)人清潔衛(wèi)生。

應(yīng)急措施

皮膚接觸：脫去被污染的衣著，用肥皂水和清水徹底沖洗皮膚。

眼睛接觸：提起眼瞼，用流動(dòng)清水或生理鹽水沖洗。就醫(yī)。

吸入：迅速脫離現(xiàn)場至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難，給輸氧。如呼吸停止，立即進(jìn)行人工呼吸。就醫(yī)。

食入：飲足量溫水，催吐，用2%-5%硫酸鈉溶液洗胃，導(dǎo)瀉。就醫(yī)。

滅火方法：不可用水、泡沫、二氧化碳、鹵化烴(如1211滅火劑)等滅火。須用干燥石墨粉或其它干粉(如干砂)滅火。

儲(chǔ)存方法

儲(chǔ)存于陰涼、通風(fēng)的庫房。遠(yuǎn)離火種、熱源。相對(duì)濕度保持在75%以下。包裝要求密封，不可與空氣接觸。應(yīng)與氧化劑、酸類、堿類等分開存放，切忌混儲(chǔ)。采用防爆型照明、通風(fēng)設(shè)施。禁止使用易產(chǎn)生火花的機(jī)械設(shè)備和工具。儲(chǔ)區(qū)應(yīng)備有合適的材料收容泄漏物。