వికీపీడియా

బేరియం

(Barium నుండి దారిమార్పు చెందింది)

బేరియం ఒక రసాయనిక మూలకం. ఈ మూలకం పరమాణు సంఖ్య 56. ఈ మూలకం యొక్క సంకేత నామాక్షరము Ba. మూలకాల ఆవర్తన పట్టిలలో రెండవ సముదాయం (Group) నకు చెందిన 5 వ మూలకం. చూడటానికి వెండి వన్నె కలిగిన ఈ మూలకం ఒక క్షారమృత్తిక లోహము.[2][3] బేరియం అధిక రసాయన ప్రతిచర్య కారణంగా, ప్రకృతిలో స్వచ్ఛమైన రూపంలో లభ్యం కాదు.

బేరియం,  56Ba
మూస:Infobox element/symbol-to-top-image-alt
సాధారణ ధర్మములు
ఉచ్ఛారణ/ˈbɛəriəm/ ​(BAIR-ee-əm)
కనిపించే తీరుsilvery gray
ఆవర్తన పట్టికలో బేరియం
Hydrogen Helium
Lithium Beryllium Boron Carbon Nitrogen Oxygen Fluorine Neon
Sodium Magnesium Aluminium Silicon Phosphorus Sulfur Chlorine Argon
Potassium Calcium Scandium Titanium Vanadium Chromium Manganese Iron Cobalt Nickel Copper Zinc Gallium Germanium Arsenic Selenium Bromine Krypton
Rubidium Strontium Yttrium Zirconium Niobium Molybdenum Technetium Ruthenium Rhodium Palladium Silver Cadmium Indium Tin Antimony Tellurium Iodine Xenon
Caesium Barium Lanthanum Cerium Praseodymium Neodymium Promethium Samarium Europium Gadolinium Terbium Dysprosium Holmium Erbium Thulium Ytterbium Lutetium Hafnium Tantalum Tungsten Rhenium Osmium Iridium Platinum Gold Mercury (element) Thallium Lead Bismuth Polonium Astatine Radon
Francium Radium Actinium Thorium Protactinium Uranium Neptunium Plutonium Americium Curium Berkelium Californium Einsteinium Fermium Mendelevium Nobelium Lawrencium Rutherfordium Dubnium Seaborgium Bohrium Hassium Meitnerium Darmstadtium Roentgenium Copernicium Ununtrium Flerovium Ununpentium Livermorium Ununseptium Ununoctium
Sr
↑
Ba
↓
Ra
సీజియం ← బేరియం → లాంథనం
పరమాణు సంఖ్య (Z)56
గ్రూపుగ్రూపు 2 (alkaline earth metals)
పీరియడ్పీరియడ్ 6
బ్లాక్s-బ్లాక్
ఎలక్ట్రాన్ విన్యాసం[Xe] 6s2
ప్రతీ కక్ష్యలో ఎలక్ట్రానులు
2, 8, 18, 18, 8, 2
భౌతిక ధర్మములు
STP వద్ద స్థితిsolid
ద్రవీభవన స్థానం1000 K ​(727 °C, ​1341 °F)
మరుగు స్థానం2118 K ​(1845 °C, ​3353 °F)
సాంద్రత (గ.ఉ వద్ద)3.51 g/cm3
(ద్ర.స్థా వద్ద) ద్రవస్థితిలో ఉన్నప్పుడు3.338 g/cm3
ద్రవీభవన ఉష్ణం
(హీట్ ఆఫ్ ఫ్యూజన్)		7.12 kJ/mol
భాష్పీభవన ఉష్ణం
(హీట్ ఆఫ్ వేపొరైజేషన్)		142 kJ/mol
మోలార్ హీట్ కెపాసిటీ28.07 J/(mol·K)
బాష్ప పీడనం
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
at T (K) 911 1038 1185 1388 1686 2170
పరమాణు ధర్మములు
ఆక్సీకరణ స్థితులు+2 ​(a strongly basic oxide)
ఋణవిద్యుదాత్మకతPauling scale: 0.89
అయనీకరణ శక్తులు
  • 1st: 502.9 kJ/mol
  • 2nd: 965.2 kJ/mol
  • 3rd: 3600 kJ/mol
పరమాణు వ్యాసార్థంempirical: 222 pm
సమయోజనీయ వ్యాసార్థం215±11 pm
వాండర్‌వాల్ వ్యాసార్థం268 pm
ఇతరములు
స్ఫటిక నిర్మాణం ​body-centered cubic (bcc)
Body-centered cubic crystal structure for బేరియం
Speed of sound thin rod1620 m/s (at 20 °C)
ఉష్ణ వ్యాకోచం20.6 µm/(m·K) (at 25 °C)
ఉష్ణ వాహకత18.4 W/(m·K)
విద్యుత్ విశిష్ట నిరోధం332 nΩ·m (at 20 °C)
అయస్కాంత క్రమంparamagnetic[1]
యంగ్ గుణకం13 GPa
షేర్ గుణకం4.9 GPa
బల్క్ గుణకం9.6 GPa
మోహ్స్ కఠినత్వం1.25
CAS సంఖ్య7440-39-3
చరిత్ర
ఆవిష్కరణCarl Wilhelm Scheele (1772)
మొదటి సారి వేరుపరచుటHumphry Davy (1808)
బేరియం ముఖ్య ఐసోటోపులు
ఐసో­టోపు సమృద్ధి అర్ధ జీవితం (t1/2) క్షయం ఉత్పత్తి
130Ba 0.106% (0.5–2.7)×1021 y εε 130Xe
132Ba 0.101% >3×1020 y (β+β+) 132Xe
133Ba syn 10.51 y ε 133Cs
134Ba 2.417% – (SF)
135Ba 6.592% – (SF)
136Ba 7.854% – (SF)
137Ba 11.23% – (SF)
138Ba 71.7% – (SF)
Decay modes in parentheses are predicted, but have not yet been observed
| మూలాలు | in Wikidata

బేరైట్ (బేరియం సల్ఫేట్), విథరైట్ (బేరియం కార్బొనేట్) బేరియం ఎక్కువగా లభించే ఖనిజాలు. బేరియం అనే పదం భారమైనది అని అర్థం కలిగిన బేరిస్ అనే గ్రీకు పదం నుంచి వచ్చింది. దీన్ని ఒక ప్రత్యేకమైన మూలకంగా 1774 లో గుర్తించారు. 1808 లో విద్యుద్విశ్లేషణ సహాయంతో దీన్ని ఒక లోహంగా గుర్తించారు.

పారిశ్రామికంగా బేరియాన్ని వాక్యూం ట్యూబుల్లో గెటరింగ్ చేయడానికి వాడతారు. టపాకాయలలో దీనిని కలపడం వల్ల వాటిని కాల్చినపుడు పచ్చరంగు కాంతి వెలువడుతుంది. బేరియం సల్ఫేట్ ను చమురు బావుల తవ్వకంలో కరగని ద్రావణంగా వాడతారు. దాని స్వచ్ఛమైన రూపంలో పేగు లోపలి భాగాలను చిత్రీకరించేందుకు రేడియో కాంట్రాస్ట్ ఏజెంటుగా ఉపయోగిస్తారు. అత్యధిక ఉష్టోగ్రత కలిగిన సూపర్ కండక్టర్లలో ఇది ఒక భాగం. ఎలక్ట్రోసిరామిక్స్ లో కూడా దీన్ని ఉపయోగిస్తారు. ఇనుము, ఉక్కు లోహాలను పోత పోసేటప్పుడు బేరియాన్ని కలపడం వలన లోహాలలోని కర్బన అణువుల కణపరిమాణం తగ్గుతుంది. నీటిలో కరిగే బేరియం సమ్మేళనాలు విషపూరితాలు. అందుచే వీటిని ఎలుకలమందుగా వాడతారు.

చరిత్ర మార్చు

బేరియం యొక్క పేరు గ్రీకు పదమైన బేరిస్ βαρύς (barys) నుండి ఏర్పడినది. బారిస్ అనగా బరువైన అని అర్థం.[4] బేరియం సమ్మేళనంలో బేరియం మూలకాన్ని 1772లో కార్ల్ విల్‌హెమ్ షీలే (Carl Wilhelm Scheele) గుర్తించారు.[5] కాని సా.శ1808 లో హంప్రీ డెవీ (Humphry Davy), ఎలక్ట్రోలైట్ పద్ధతిలో ముడిఖనిజం నుండి బేరియాన్ని వేరుచేయ్యుడం జరిగినది[3]

బేరియం భౌతిక లక్షణాలు మార్చు

బేరియం ఒక క్షారమృత్తిక లోహం. ఇది వెండిలా మెరిసే మెత్తటి లోహం. అతి శుద్ధమైన లోహం కొద్దిగా బంగారపు ఛాయను కలిగి ఉంటుంది. బేరియం త్వరగా గాలి లోని ఆక్సిజన్తో సంయోగంచెంది బూడిదరంగులోకి మారిపోతుంది. బేరియం యొక్క విశిష్ట గురుత్వము మధ్యస్థాయిలో ఉంటుంది. ఇది ఉత్తమ విద్యుత్తు వాహకం. పరమాణు ద్రవ్యభారం137.327. సాధారణ వాతావరణ పీడనం, గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద బేరియం అణుసౌష్టవం ఘనాకారంలో ఉంటుంది. అణు నిర్మాణంలో బేరియం-బేరియం పరమాణు మధ్యదూరం 503 పైకో మీటర్లు ఉంటుంది. ఈ మూలకం ద్రవీభవన ఉష్ణోగ్రత 727 °C (1000K;1,340 °F).[6] ఇది దీనికన్న తేలికైన స్ట్రొన్టియం (strontium :1,050K లేదా 780 °C లేదా 1,430 °F,, దీనికన్నా బరువైన రేడియం (973K లేదా 700 °C లేదా 1,292 °F) ల ద్రవీభవన స్థానాలకు మధ్యస్థంగా ఉంది. బేరియం బాష్పీభవన స్థానం 1,870 °C (2,170 K) [6]. ఇది స్ట్రొన్టియం బాష్పిభవన స్థానం కన్న (1,050 K or 780 °C or 1,430 °F) ఎక్కువ. బేరియం సాంద్రత 3.62 గ్రాము/సెం.మీ3. బేరియం సాంద్రత స్ట్రొన్టియంకన్న ఎక్కువ (2.36గ్రాం/సెం.మీ3)., రేడియంకన్న (~5 గ్రాం/సెం.మీ3) తక్కువ.

ఘన రూపంలో ఉన్నపుడు బేరియం తెల్లగా ఉంటుంది. కాని ఏదైనా ద్రవంలో కరిగినప్పుడు, దీని అయానులు ఎటువంటి వర్ణం కలిగించకపోవడం వలన ద్రవస్థితిలో ఎలాంటి రంగు ఉండదు.[7]

రసాయనిక క్రియాశీలత మార్చు

రసాయనిక చర్యపరంగా మెగ్నీషియం, కాల్షియం, స్ట్రొన్టియం కన్న బేరియం మూలకం చురుకైనది. ఈ మూలకం ఆక్సీకరణ స్థితి సంఖ్య +2. చాకోజెన్స్‌తో ఉష్ణ విమోచక రసాయనికచర్య జరుపుతుంది. అనగా బేరియం, చాకోజన్‌తో చర్య జరిపినప్పుడు ఉష్ణం విడుదల అవుతుంది. చాకోజన్‌లు (chalcogens) [8] అనగా అక్సిజన్, సల్ఫర్, సెలీనియం, టెల్లురియం మూలకాలు. సాధారణ గదిఉష్ణోగ్రత వద్దకుడా బేరియం ఆక్సిజన్, లేదా గాలితో చర్యలో పాల్గొనును. అందుచే బేరియాన్ని ఏదైనా నూనెలో లేదా జడవాయువుతో కప్పి నిల్వ ఉంచెదరు[9]

బేరియం కార్బోనేట్‌ను వేడి చెయ్యడం వలన బేరియం హైడ్రాక్సైడ్ ఏర్పడుతుంది. కాల్షియం హైడ్రాక్సైడ్‌లా కాకుండగా, ఇది సజలద్రవాలలో తక్కువ కార్బన్ డై ఆక్సైడ్ ను శోషిస్తుంది. అందువలన దీనిని pH పరికరంలో ఉపయోగిస్తారు.

ఐసోటోపులు మార్చు

భూమిమీద లభించే కొన్ని బేరియం ఐసోటోపులు130Ba, 132Ba, 134Ba, 138Ba. 130Ba అనేది నెమ్మదిగా అణు ధార్మిక వికిరణం ద్వారా నశించడం వలన 130జినాన్ (Xenon) గా రూపాంతరం చెందుతుంది. అలాగే132Ba కూడా క్రమంగా 132Xenon గా పరివర్తన చెందుతుంది. బేరియం అణు ద్రవ్యభారం 114 నుండి 153 కలిగిన 50 రకాల ఐసోటోపులను కలిగి ఉంది. ఇందులో 138Ba, అనే ఐసోటోపు ప్రకృతిలో లభించు బేరియంలో 71% వరకు ఉంటుంది.

ఖనిజ సంపద లభ్యత మార్చు

ఈ మూలకం యొక్క బలమైన రసాయనిక చర్యాలక్షణము వలన ఈ మూలకం ఎప్పుడు ప్రకృతిలో విడిగా లభించదు. బేరియం మూలకం యొక్క సమ్మేళన రూపాలలో మాత్రమే లభించును. బారైట్ (barite, విదరైట్ (witherite) అనేది అతిసామాన్యంగా ఎక్కువ లభ్యమగు బేరియం యొక్క ఖనిజాలు.[10] బారైట్ అనునది బేరియం సల్పైట్ (BaSO4), వితేరాయిట్ అనునది బేరియం కార్బోనేట్ (BaCO3, ఇవి బేరియం సమ్మేళన పదార్థాలు.

బారైట్ ఖనిజం అధికంగా అవక్షేపశిలల పొరలలో లభిస్తుంది. అలాగే భూమిలోపల అంతర్వాహినిగా వుండే జలాల్లోకూడా బారైట్ నిక్షేపాలున్నాయి. కొంత మేరకు బారైట్ సీసము (మూలకము), వెండి, జింకు లోహాల ముడి ఖనిజాలతో పాటు లభిస్తుంది. అమెరికా సంయుక్త రాష్ట్రాలలో తొమ్మిది ప్రాంతాలలో బారైట్ గనులున్నాయి.[11] అందులో నెవడా, జార్జియా, మిస్సోరీ, టెన్నెసీలు ముఖ్యమైనవి.

భూమిలో 0.0425% వరకు సముద్రనీటిలో 13 µg/లీ. వరకు బేరియం ఖనిజంగా ఉంది. బేరియం ఎక్కువ ప్రమాణంలో కలిగిన ముడిఖనిజం బారైట్. తరువాత బేరియం లభించు మరోఖనిజం వితెరైట్ అనబడు బేరియం కార్బోనేట్. ఇది ఎక్కువగా లభ్యమయ్యే దేశాలు ఇంగ్లాండ్, రొమేనియా, సోవియట్ రష్యాలు.

ప్రపంచంలో బేరియం ఖనిజం నిల్వలు 0.7 నుండి 2 మిలియను టన్నులు ఉండవచ్చునని అంచనా. 1981లో అత్యంత ఎక్కువగా 8.3 మిలియను టన్నుల ముడిఖనిజాన్ని త్రవ్వితీశారు. అందులో 7-8% మాత్రమే బేరియం, దాని సమ్మేళన పదార్థాలను తయారు చేయుటకు వాడారు. చైనా, ప్రపంచఉత్పత్త్తిలో 50% వాటాతో మొదటి స్థానం ఆక్రమించింది. తరువాత ఇండియా (14% in 2011), మొరాకో (8.3%), అమెరికా (8.2%, టర్కీ (2.5%) ఇరాన్, ఖజకిస్తాన్ (2.6% ఒక్కొక్కదేశం) లు ఉత్పత్తి చేయుచున్నవి.[12]

బేరియం ఉత్పత్తి విధానం మార్చు

ఒక పద్ధతిలో బేరియం ఆక్సైడ్ (BaO ) ను 500 - 600౦C ఉష్ణోగ్రత వద్ద గాలితో (ఆక్సిజన్) చర్య వలన బేరియం పెరాక్సైడ్ (BaO2 ) ఏర్పడుతుంది. ఇలా ఏర్పడిన బేరియం పెరాక్సైడ్ 700౦C వద్ద బేరియం, ఆక్సిజన్ రెండూ విడిపోతాయి. ఈ విధానంలో ఆక్సిజన్ అధిక ప్రమాణంలో ఉపఉత్పత్తిగా విడుదల అవుతుంది. ఈ విధానంలో 1880 లకాలంలో బేరియాన్ని ఉత్పత్తి చేసేవారు.[13][14]

2 BaO + O2 ⇌ 2 BaO2

2BaO2→2Ba+O2

బేరియం సల్ఫేట్ నుండి బేరియం ఉత్పత్తి మార్చు

ముడిఖనిజాన్ని (BaSO4) మొదట నీటితో బాగా కడిగి బయటి మలినాలను తొలగిస్తారు. ఖనిజంలోఉన్న క్వార్జును తొలగిస్తారు. అలాగే ఐరన్, జింకు, సీసం వంటి లోహాలను ఫ్రోత్‌ఫ్లొటెసన్ ద్వారా తొలగిస్తారు. ఈ స్థితిలో ఖనిజం 98% స్వచ్ఛత కలిగి ఉంటుంది. ఈ ఖనిజాన్ని కార్బన్‌తో క్షయీకరించడం వలన బేరియం సల్ఫైడ్ ఏర్పడుతుంది.

BaSO4 + 2 C → BaS + 2CO2↑

నీటిలో కరిగే ఈ బేరియం సల్పైడ్ మిగతా బేరియం సమ్మేళన పదార్థాలు, బేరియాన్ని ఉత్పత్తి చేయుటకు మూలపదార్థంగా పనిచేస్తుంది. కరిగిన బేరియం సల్ఫైడ్, ఆక్సిజన్‌తో చర్య చెంది బేరియం హైడ్రాక్సైడ్‌ను, నత్రికామ్లంతో చర్య వలన బేరియం నైట్రేట్‌ను, కార్బన్ డై ఆక్సైడ్‌తో చర్య వలన కార్బోనేట్‌ను ఏర్పరుస్తుంది. అల్యూమినియంతో బేరియం సల్ఫైడ్‌ను క్షయీకరించడం వలన బేరియం ఏర్పడును. బేరియం సల్ఫైడ్‌ను 1100౦C వద్ద అల్యూమినియంతో క్షయీకరించిన, పలు మధ్యంతర చర్యల అనంతరం చివరగా బేరియం ఏర్పడుతుంది.

మొదటి దశ చర్యలో BaAl4 (బేరియం అల్యుమినేట్) ఏర్పడును.

3BaO + 14Al → 3BaAl4 +Al2O3

మలిదశలో బేరియం ఆక్సైడ్ తో చర్య కొనసాగడం వలన కొంత బేరియం విడుదల అగును.

8BaO + BaAl4 → Ba↑ + 7 BaAl2O4

మలి దశ తరువాత దశలో

BaO + Al2O3 → BaAl2O4

తుది దశలో

4BaO + 2Al → 3Ba↑ + BaAl2O4

ఉపయోగాలు మార్చు

పారిశ్రామికంగా మితమైన ప్రయోజనాలు కలిగి ఉంది. వాక్యూం ట్యూబులలో స్కావెంజ్ ఎయిర్ గా వాడతారు. అధిక ఉష్ణోగ్రత సూపరు కండక్టరులలో, విద్యుత్తు పింగాణి పరికరాలలో ఉపయోగిస్తారు. ఇనుము, ఉక్కు లోహాలను పోత పోసేటప్పుడు బేరియాన్ని కలపడం వలన లోహాలలోని కర్బన అణువుల కణపరిమాణం తగ్గుతుంది. అలాగే బేరియం నైట్రేట్ Ba (NO3) 2) ను బాణాసంచాలో కలపడం వలన వాటిని వెలిగించిన పచ్చ రంగులో వెలుగుతుంది.[15]

బేరియం-నికెల్ మిశ్రమ ధాతువును వాహనాల స్పార్కు ప్లగ్గు ఎలక్ట్రోడులను తయారుచేయుటకు, అలాగే వ్యాక్యూం గొట్టాలలోని ఆక్సిజనును తొలగించుటకు ఉపయోగిస్తారు. అలాగే ఫ్లోరోసెంటు ట్యూబులైట్లలోకూడా ఉపయోగిస్తారు. బేరియం సమ్మేళనాలను ఇటుకల తయారీ, పెంకులు, రంగులు, గాజు, రబ్బరు పరిశ్రమలలో కూడా వాడతారు.[16]

వైద్యపరంగా వినియోగం మార్చు

  • ఎక్స్ రే తీయునప్పుడు బేరియాన్ని X-ray రేడియో కాంట్రాస్ట్ ఏజెంట్స్ గా జీర్ణాశయం, పేగులను ఫిల్ముపై చిత్రికరించుటకు/గుర్తించుటకు వాడతారు. రోగిచేత బేరియం సల్ఫేట్ (BaSO4) ను నీటితో కలిపి త్రాగించి, పిమ్మట ఎక్స్ రే తీస్తారు.[17] అలాగే నీటిలో కరిగే బేరియం సమ్మేళనాలు విషపూరితాలు. అందుచే వీటిని ఎలుకలమందుగా వాడతారు.

ఇవికూడా చూడండి మార్చు

మూలాలు మార్చు

  1. ↑ Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds, in Lide, D. R., ed. (2005). CRC Handbook of Chemistry and Physics (86th ed.). Boca Raton (FL): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5.
  2. ↑ "Barium: the essentials". webelements.com. Retrieved 2015-03-23.
  3. ↑ 3.0 3.1 "Barium". periodic.lanl.gov. Retrieved 2015-03-23.
  4. ↑ "Barium". carondelet.pvt.k12.ca.us. Retrieved 2015-03-23.
  5. ↑ "Scheele, Carl Wilhelm". oxforddictionaries.com. Archived from the original on 2015-10-27. Retrieved 2015-03-23.
  6. ↑ 6.0 6.1 "Barium". periodictable.com. Retrieved 2015-03-26.
  7. ↑ Slowinski, Emil J.; Masterton, William L. (1990). Qualitative analysis and the properties of ions in aqueous solution (2nd ed.). Saunders. p. 87. ISBN 978-0-03-031234-2.
  8. ↑ "chalcogen". merriam-webster.com. Retrieved 2015-03-23.
  9. ↑ Kresse, Robert; Baudis, Ulrich; Jäger, Paul; Riechers, H. Hermann; Wagner, Heinz; Winkler, Jocher; Wolf, Hans Uwe (2007). "Barium and Barium Compounds". In Ullman, Franz (ed.). Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH. doi:10.1002/14356007.a03_325.pub2.
  10. ↑ "Barium Element Facts". chemicool.com. Retrieved 2015-03-23.
  11. ↑ "Barite". scienceviews.com. Retrieved 2015-03-23.
  12. ↑ Miller, M. M. Barite. USGS.gov
  13. ↑ Jensen, William B. (2009). "The Origin of the Brin Process for the Manufacture of Oxygen". Journal of Chemical Education. 86 (11): 1266. Bibcode:2009JChEd..86.1266J. doi:10.1021/ed086p1266.
  14. ↑ Ihde, Aaron John (1984-04-01). The development of modern chemistry. p. 681. ISBN 978-0-486-64235-2.
  15. ↑ "The Element Barium". education.jlab.org. Retrieved 2015-03-23.
  16. ↑ "Barium". lenntech.com. Retrieved 2015-03-23.
  17. ↑ "Barium". hyperphysics.phy-astr.gsu.edu. Retrieved 2015-03-23.
"https://te.wikipedia.org/w/index.php?title=బేరియం&oldid=3834826" నుండి వెలికితీశారు