هــــــــــــدف

باریم فلزی نرم به رنگ سفید- نقره ای با فعالیت شیمیایی زیاد است.

ساختار بلورین مکعبی ( کوبیک ) شکل دارد . کانی اصلی آن باریت (سولفات

باریم ) است و در ویتریت (باریم کربنات) نیز موجود است. فلز خالص آن از

الکترولیز نمکهای مذاب باریم یا به طریق صنعتی از احیاء باریم اکسید با

آلومینیم بدست می آید.

فلز باریم اولین بار در سال 1808 توسط Humphry Davy با تکنیک الکترولیز

جدا شد.

کانی باریت در سال 1774 از سنگ آهک توسط Scheele کشف شد.

این عنصر فقط به صورت ترکیب یافت می شود. و مهمترین ترکیبات آن با

سولفات، کربنات است و این عنصر از الکترولیز کلرید به دست می آید.

باریم در حالت خالص به رنگ سفید نقره ای است . از گروه فلزات قلیایی

خاکی است و از نظر شیمیایی به کلسیم شباهت دارد . این ماده به راحتی

اکسید می شود و حتماً باید زیر نفت نگهداری شود تا هوا به آن نرسد . باریم

توسط آب و الکل تجزیه می شود.

از مهمترین ترکیبات آن پراکسید ، کلرید ، سولفات ، کربنات ، نیترات و کلرات

هستند . Lithopone ( لیتوپن ) یک دانه رنگی است که سولفات باریم و

سولفید روی را شامل می شود و دارای توان پوششی خوب است .

سولفات مانند ماده ای سفید پایدار در نقاشی ، ساخت شیشه و کارهای

تشخیصی با اشعه x استفاده می شود . از کربنات برای مرگ موش استفاده

می شود در حالیکه نیترات و کلرات در آتش بازی بکار می روند . سولفید

ناخالص بعد از پرتوگیری در قابل نور تابیده می شود . تمام ترکیبات باریم که

در آب یا اسید قابل حل هستند سمی اند . باریم از مخلوط 7 ایزوتوپ پایدار

بدست می آید .

عنصر Ba در طبيعت

اثرات باریم بر روی سلامتی:

میزان باریم طبیعی موجود در محیط زیست بسیار اندک است. مقدار زیاد

باریم تنها در خاک و در غذاهایی مانند آجیل، جلبک دریایی، ماهی و گیاهان

خاصی یافت می شود. معمولا مقدار باریم موجود در غذا و آب آنقدر زیاد

نیست که سلامتی را به خطر بیندازد. افرادی که در صنعت باریم فعالیت می

کنند، بیشتر از سایرین در معرض خطر هستند. قسمت عمده این عوارض در

اثر تنفس هوایی که حاوی سولفات باریم یا کربنات باریم است، ایجاد می

شوند.

در بسیاری از محلهای دفن زباله مقدار مشخصی باریم وجود دارد. افرادی که

در نزدیکی این مکانها زندگی می کنند، در معرض خطر هستند. عوارض

ناشی از باریم در اثر تنفس گرد و غبارباریم، خوردن خاک یا گیاهان یا آب

آشامیدنی آلوده به باریم ایجاد می شوند. تماس با پوست هم ممکن است

باعث آلودگی شود.

عوارض ناشی از باریم بستگی به میزان انحلال پذیری ترکیبات آن دارد. آن

دسته از ترکیبات باریم که در آب محلول هستند برای سلامتی انسان مضر

می باشند. جذب مقدار زیادی از باریم محلول در آب باعث فلج و در بعضی

موارد مرگ می شود.

مقادیر اندک باریم محلول در آب باعث مشکلات تنفسی، افزایش فشار خون،

تغییرات ضربان قلب، سوزش معده، ضعف ماهیچه ها، تغییر واکنشهای

عصبی، تورم مغز و آسیب کبد، کلیه و قلب می شود.

سرطان زایی باریم در انسان ثابت نشده است. به علاوه در مورد این که باریم

باعث ناباروی یا نقص مادرزادی شود هم مدرکی وجود ندارد.


اثرات زیست محیطی باریم:

باریم فلزی نقره ای- سفید رنگ است که در محیط زیست به طور طبیعی

وجود دارد. باریم در ترکیب با دیگر عناصر شیمیایی مانند سولفور، کربن با

اکسیژن وجود دارد.

ترکیبات باریم در صنعت نفت و گاز در تهیه گل حفاری به کار می رود. گل

حفاری، با روان کردن سنگها، حفاری سنگها را آسان تر می کند. ترکیبات

باریم در نقاشی، آجرسازی، کاشی سازی، شیشه سازی و پلاستیک

سازی هم به کار می روند.

به علت مصارف گسترده باریم در صنعت، فعالیتهای بشری مقدار زیادی باریم

را در محیط زیست پراکنده کرده است. در نتیجه غلظت باریم در بسیاری

جاها در هوا، آب وخاک بیشتر از حد طبیعی است.

باریم در اثر فعالیتهای معدنی، فرآیند تصفیه، و تولید ترکیبات باریم وارد هوا

می شود. به علاوه در اثر سوختن ذغال و نفت هم باریم وارد هوا می شود.

بعضی از ترکیبات باریم که در اثر فرآیندهای صنعتی در محیط پراکنده می

شوند، به آسانی در آب حل می شوند و در دریاچه ها، رودخانه ها و جریانها

یافت می شوند. به خاطر حلالیت باریم در آب، ترکیبات باریم می توانند در

مسافتی طولانی پراکنده شوند. هنگامی که ماهی ها و دیگر جانداران آبزی

ترکیبات باریم را جذب می کنند، باریم در بدن آنها تجمع می یابد. ترکیبات

باریم پایدار معمولا در سطوح خاک یا در رسوبات موجود در آب باقی می

مانند. باریم در خاک اکثر مناطق وجود دارد. ممکن است میزان باریم در محل

دفن زباله های خطرناک، بیشتر باشد.

ساختار بلوري عنصر باريم

تجهیزات آزمایشگاهی مورد استفاده در تجزیه :

اسپکترومتر جرمی ، میکروسکوپ ، کرماتوگرافی مایع و گازی ، اشعه x ،

جذب اتمی ، مادون قرمز ، کروماتوگرافی مایع با عملکرد بالا و اسپکترومتر

نشری.


خواص فیزیکی و شیمیایی عنصر باریم :

عدد اتمی: 56

جرم اتمی: 137.327

نقطه ذوب: C° 729

نقطه جوش : C° 1805

شعاع اتمی : Å 2.78

ظرفیت: 2

رنگ: سفید نقره ای

حالت استاندارد: جامد مغناطیس

نام گروه: 2

انرژی یونیزاسیون : Kj/mol 502.9

شکل الکترونی: 6s2

شعاع یونی : Å 1.35

الکترونگاتیوی: 0.89

حالت اکسیداسیون:2

دانسیته: 3.59

گرمای فروپاشی : Kj/mol 7.8

گرمای تبخیر : Kj/mol 142

مقاومت الکتریکی : Ohm m 0.000000332

گرمای ویژه: J/g Ko 0.204

دوره تناوبی:6

شماره سطح انرژی : 6

اولین انرژی : 2

دومین انرژی : 8

سومین انرژی : 18

چهارمین انرژی : 18

پنجمین انرژی : 8

ششمین انرژی : 2


ایزوتوپ :

ایزوتوپ - نیمه عمر

Ba-130 پایدار

Ba-131 11.7 روز

Ba-132 پایدار

Ba-133 10.5 سال

Ba-133m 1.6 روز

Ba-134 پایدار

Ba-135 پایدار

Ba-135m 1.2 روز

Ba-136 پایدار

Ba-137 پایدار

Ba-137m 2.6 دقیقه

Ba-138 پایدار

Ba-139 1.4 ساعت

Ba-140 12.8 روز

Ba-141 18.3 دقیقه

Ba-142 10.7 دقیقه


اشکال دیگر :

هیدرید باریم BaH2

اکسید باریم BaO

کلرید باریم BaCl2


منابع :

کانی های باریت و ویتریت


کاربرد :

در لامپهای فلورسنت ، آتشبازی ، برای تخلیه هوا ازتیوپ به کار می رود .

همچنین در علم پزشکی نیز کاربرد دارد .


روش شناسایی:

AA:Flame Atomic Absorption Spectrometry

ICP:Inductively Coupled Plasma Spectrography

MS:Mass Spectrometry

NA:Neutron Activation Analysis

XRF:X-Ray Fluorescence Spectrometry

AAN: Non-flame Atomic Absorption Spectrometry

ES:Emission Spectrography

استرانسیم فلزی نرم با رنگ زرد نقره ای است. خواص فیزیکی و شیمیایی

آن شباهت زیادی به کلسیم و باریم دارد. سلستید و استروتیانیت دو سنگ

معدن مهم استرانسیم هستند.این فلز ممکن است از طریق الکترولیز کلرید

مذاب تهیه شود. استرانسیم به طور طبیعی متشکل از چهار ایزوتوپ پایدار

است. پایدارترین این ایزوتوپ ها ، ایزوتوپ رادیو اکتیو استرانسیم -90( نیمه

عمر 1/ 28 سال) است. استرانسیم اولین بار در سال 1790 توسط A.

Crawford دانشمند اسکاتلندی کشف گردید .

نام عنصر شيميايي استرانسيم از لغت Strontian که نام شهري در

اسکاتلند ميباشد، گرفته شده است. در سال 1808، شخصي به نام Davey

طي الکتروليز توانست اين عنصر را کشف کند. البته در سال 1790، Adair

Crawford کاني جديدي به نام استرونتيانيت را شناسايي کرد که کاني هاي

باريم دار متفاوت بود.

استرانسيم در کاني هاي سلستيت و استرونتيانيت يافت ميشود. فلز

استرانسيم از الکتروليز مخلوط کلر گداخته همراه با کلريد پتاسيم حاصل

ميشود، يا از احيا اکسيد استرانسيم با آلومينيم در شرايط خلا و در دمايي

که استرانسيم تقطير ميشود، بدست مي آيد. سه شکل آلوتروپي اين فلز

وجود دارد که نقطه انتقال آنها 235 و 540 درجه سانتيگراد ميباشد.

استرانسيم از کلسيم نرمتر است و در آب به شدت تجزيه ميشود.

استرانسيم، در دماهاي زير 380 درجه سانتيگراد، نيتروژن را جذب نمي کند.

براي جلوگيري از اکسيد شدن استرانسيم اين عنصر بايد در نفت سفيد

نگهداري شود. مقطع جديد استرانسيم، ظاهري نقره اي دارد، اما به سرعت

به رنگ زرد با ساختار اکسيدي در مي آيد. فلز نهايي در هوا ميسوزد.

نمکهاي فرار استرانسيم رنگ قرمز زيبايي دارند. اين نمکها در فشفشه ها و

مواد آتش زا کاربرد دارند. استرانسيم طبيعي از مخلوط چهار ايزوتوپ پايدار

تشکيل شده است.

شانزده ايزوتوپ ناپايدار ديگر از استرانسيم وجود دارد. يکي از مهمترين

ايزوتوپهاي ناپايدار استرانسيم 90Sr است که نيمه عمر آن 29 سال ميباشد.

90Sr محصول ريزشهاي هسته اي است و مشکلاتي در سلامت انسان

ايجاد ميکند. اين ايزوتوپ يکي از ايزوتوپهاي با عمر طولاني است که اشعه بتا

از خود متصاعد ميکند و در دستگاههاي SNAP (سيستم براي قدرت کمکي

هسته اي) به کار ميرود. اين دستگاهها براي ساختن فضاپيماها،

ايستگاههاي هواشناسي، بويه هاي دريايي و جاهاييکه منابع قدرت هسته

اي – الکتريکي، دراز مدت، سبک وزن نياز است، به کار ميروند.

در حال حاضر مهمترين کاربرد استرانسيم براي توليد شيشه هاي رنگي

تلويزيون است. همچنين از استرانسيم براي توليد آهنربا و تصفيه روي

استفاده ميشود. تيتانيت استرانسيم ماده نوري جالبي است که داراي

شاخص انکسار بسيار بالايي است و پراکندگي نوري بالاتري نسبت به

الماس دارد. استرانسيم به عنوان جواهر نيز به کار ميرود، اما خيلي نرم

است.

قيمت فلز استرانسيم (98 درصد خلوص) در ژانويه 1990، پنج دلار در هر انس

ميباشد.

ساختار بلوري عنصر استرانسيم

اثرات استرانسیم بر روی سلامتی:

در نتیجه واکنشهای شیمیایی، ترکیباتی از استرانسیم که در آب نا محلول

هستند، محلول می شوند.

ترکیبات محلول در آب، نسبت به ترکیبات نامحلول برای سلامتی انسان

مضرتر هستند. بنابراین ترکیبات محلول استرانسیم، آب آشامیدنی را آلوده

می کنند. خوشبختانه غلظت استرانسیم در آب آشامیدنی بسیار کم است.

تنفس هوا یا گرد و غبار، خوردن غذا، آب آشامیدنی یا تماس با خاک آلوده به

استرانسیم، باعث می شود که مقدار کمی استرانسیم وارد بدن انسان

شود. احتمال ورود استرانسیم به بدن از راه خوردن و آشامیدن بیشتراست.

استرانسیم موجود در غذا به استرانسیم موجود در بدن افزوده می شود. دانه

ها ،سبزیهای برگدار و لبنیات، استرانسیم بالایی دارند. میزان استرانسیم

موجود در بدن اکثر افراد متوسط است. از بین ترکیبات استرانسیم، تنها

کرومات استرانسیم است که حتی مقادیر بسیار اندک آن هم برای سلامتی

بدن مضر است. معمولا کروم سمی است که باعث بیماری می شود.

کرومات استرانسیم باعث سرطان ریه می شود اما با استفاده از روشهای

صحیح در کارخانجات خطرات و بیماریهای ناشی از استرانسیم کاهش می

یابد. بنابراین استرانسیم خطری جدی برای سلامتی انسان محسوب نمی

شود. جذب مقدارزیاد استرانسیم برای سلامتی انسان خطری ندارد. تنها در

یک مورد، فردی نسبت به استرانسیم حسااسیت نشان داد اما مورد دیگری

گزارش نشده است. در بچه ها جذب استرانسیم زیادی ، باعث اختلالات

رشد می شود.


نمکهای استرانسیم باعث خارش پوست یا دیگر مشکلات پوستی نمی

شوند. وقتی جذب استرانسیم بسیار زیاد باشد، رشد استخوانها دچار

مشکل می شود. اما این مشکل تنها زمانی پیش می آید که جذب

استرانسیم بیش از هزار ppm باشد. میزان استرانسیم موجود در غذا و آب

آشامیدنی به حدی نیست که باعث این قبیل عوارض شود. خطر استرانسیم

رادیو اکتیو برای سلامتی انسان بیشتر از استرانسیم پایدار است. اگر جذب

استرانسیم رادیواکتیو خیلی زیاد باشد، باعث کم خونی و کمبود اکسیژن

می شود. غلطت بسیار بالای استرانسیم به خاطر آسیب به ماده ژنتیکی

سلولها باعث سرطان می شود.


اثرات زیست محیطی استرانسیم:

استرانسیم عنصری است که به طور طبیعی در بسیاری از بخشهای محیط

زیست مانند سنگها، خاک، آب و هوا وجود دارد. ترکیبات استرانسیم به

آسانی در محیط زیست حرکت می کنند زیرا بسیاری از این ترکیبات در آب

محلول هستند. استرانسیم به صورت غبار، همیشه و به میزان مشخصی در

هوا وجود دارد. میزان استرانسیم موجود در هوا در اثرفعالیتهای بشری مانند

سوختن ذغال و نفت، ذرات غباری که حاوی استرانسیم هستند در آبهای

سطحی، خاک یا سطح گیاهان ته نشین می شوند. ذراتی که ته نشست

نکرده اند به هنگام ریزش باران یا برف به زمین برمی گردند.بنابراین مقدار

استرانسیم در خاک یا کف آبهای سطحی افزایش می یابد و با استرانسیم

موجود مخلوط می شود. استرانسیم از طریق خاک و هوازدگی سنگها ، وارد

آب می شود. تنها بخش کوچکی از استرانسیم موجود در آب از گرد و غبار

موجود در هواست. قسمت عمده استرانسیم موجود در آب بهصورت محلول

است. اما بخشی از آن هم به صورت معلق می باشد که در بعضی جاها

باعث گل آلود شدن آب می شود. میزان استرانسیم در آب آشامیدنی زیاد

نیست. معمولا در اثر فعالیتهای بشری و عمدتا در اثر ریختن زباله ها در آب،

میزان استرانسیم موجود در آب بیشتر از حد طبیعی است. به علاوه در اثر ته

نشینی ذرات گرد و غبار موجود در هوا که با ذرات اسسترانسیم حاصل از

فرآیندهای صنعتی واکنش داده اند هم میزان استرانسیم افزایش می یابد.

غلظت استرانسیم موجود در خاک در اثر فعالیتهای بشری و توسط خاکستر

ذغال سنگ و زباله های صنعتی افزایش می یابد. استرانسیم موجود در

خاک در آب حل می شود بنابراین به اعماق زمین نفوذ می کند و وارد آب

زیرزمینی می شود. بخشی از استرانسیمی که توسط انسان ایجاد می

شود، وارد آب زیرزمینی نمی شود و دهها سال در خاک باقی می ماند. به

خاطرطبیعت استرانسیم بخشی از آن وارد بدن ماهی ها، سبزیجات، دامها

و جانوران دیگر می شود. یکی از ایزوتوپهای استرانسیم رادیو اکتیو است.

این ایزوتوپ به طور طبیعی در محیط وجود ندارد و در نتیجه فعالیتهای بشری

مانند آزمایش بمبهای اتمی در محیط افزایش می یابد. تنها راه کاهش غلظت

این ایزوتوپ تجزیه رادیواکتیو آن به زیرکونیم پایدار است. غلظت استرانسیم

رادیواکتیو در محیط زیست نسبتا کم است و ذرات آن همیشه در خاک و کف

آب تجمع می یابد. در نتیجه با دیگر ذرات استرانسیم مخلوط می شود. اما

میزان آن در آب آشامیدنی افزایش نمی یابد.

عنصر استرانسيم در طبيعت

خواص فیزیکی و شیمیایی عنصر استرانسیم :

عدد اتمی: 38

جرم اتمی:87.62

نقطه ذوب : C° 769

نقطه جوش : C° 1384

شعاع اتمی : Å 2.45

ظرفیت: 2

رنگ: سفید نقره ای

حالت استاندارد: جامد

نام گروه: 2

انرژی یونیزاسیون : Kj/mol 549.5

شکل الکترونی: [Kr]5s2

شعاع یونی : Å 1.12

الکترونگاتیوی: 0.95

حالت اکسیداسیون:2

دانسیته: 2.630

گرمای فروپاشی : Kj/mol 8.3

گرمای تبخیر : Kj/mol 144

مقاومت الکتریکی : Ohm m 0.000000131

گرمای ویژه: J/g Ko 0.3

دوره تناوبی:5

شماره سطح انرژی : 5

اولین انرژی : 2

دومین انرژی : 8

سومین انرژی : 18

چهارمین انرژی : 8

پنجمین انرژی : 2


ایزوتوپ :

ایزوتوپ نیمه عمر

Sr-82 25.36 روز

Sr-83 1.35 روز

Sr-84 پایدار

Sr-85 64.84 روز

Sr-85m 1.27 ساعت

Sr-86 پایدار

Sr-87 پایدار

Sr-87m 2.8 ساعت

Sr-88 پایدار

Sr-89 50.52 روز

Sr-90 29.1 سال

Sr-91 9.5 ساعت

Sr-92 2.71 ساعت

Sr-93 7.4 دقیقه



منابع :

کانی های استرونسیانیت و سلسیت


کاربرد :

برای تولید رنگ قرمز در کارهای آتشبازی و چراغها ، تهیه باتریهای اتمی ، و

باعث تابش درخشان در فانوس دریایی می شود .


روش شناسایی:

AA:Flame Atomic Absorption Spectrometry

ICP:Inductively Coupled Plasma Spectrography

ICP-MS:Plasma Mass Spectroscopy

NA:Neutron Activation Analysis

XRF:X-Ray Fluorescence Spectrometry

AAN: Non-flame Atomic Absorption Spectrometry

ES:Emission Spectrography