Barium

Eigenschaften des Elements

Einordnung in das Periodensystem
der Elemente und Eigenschaften
Atombau
Ordnungszahl: 5656 Protonen
56 Elektronen
6. Periode6 besetzte Elektronenschalen
II. Hauptgruppe2 Außenelektronen
Elektronenkonfiguration im GrundzustandXe 6s2
Elektronegativität0,9
Ionisierungsenergie in eV5,212
häufigste OxidationszahlenII
Atommasse des Elements in u137,327
Atomradius in 10- 1 0m2,173
Ionenradius in 10- 1 0m1,43 (+2)
Aggregatzustand im Normalzustandfest

Stoffkonstanten und Häufigkeit des Vorkommens in der Natur

Dichte in Bild3,50
Härte nach Mohs1,2
Schallgeschwindigkeit in Bild1622
Schmelztemperatur in °C714
spezifische Schmelzwärme in Bild55,78
Siedetemperatur in °C1640
spezifische Verdampfungswärme in Bild1098,18
Standardentropie S0 in Bild63
Wärmeleitfähigkeit in Bild bei 27 °C18,4
spezifische Wärmekapazität in Bild bei 25 °C0,280
Volumenausdehnungskoeffizient in 10- 3 Bild 
spez. elektrischer Widerstand in Bild0,50
Anteil in der Erdhülle in % (Atmosphäre,
Wasser, Erdkruste bis 10 km Tiefe)
0,026

 

Isotope des Elements 

Natürliches Barium besteht aus einem Gemisch von sieben stabilen Isotopen. Daneben sind 24 weitere künstliche, radioaktive Isotope bekannt.

Ordnungszahl ZMassenzahl AAtommasse in uHäufigkeit
in %
56130129,9060,1%
 132131,9050,1%
 134133,9042,4%
 135134,9056,6%
 136135,9047,9%
 137136,90511,2%
 138137,90571,7%

Energieniveauschema

Bild

Eigenschaften

Barium ist im reinsten Zustand ein goldgelb glänzendes Leichtmetall. An der Luft wird es rasch grau bis schwarz. Normalerweise schimmert es eher silberweiß. Es besitzt eine relativ niedrige Schmelz- und Siedetemperatur. Es ist weich und geschmeidig, aber geringfügig härter als Blei. Aufgrund seiner Elektronenkonfiguration bildet Barium in seinen Verbindungen ausschließlich die Oxidationsstufe +II aus. Das Metall ist eines der unedelsten überhaupt, was durch sein sehr negatives Normalpotenzial erklärbar ist. Es ist ein starkes Reduktionsmittel. Aufgrund der Größe des Atomradius ist Barium eines der reaktionsfähigsten Erdalkalimetalle, denn es fällt ihm leicht, seine Valenzelektronen abzugeben und Verbindungen eingehen. An Luft verbindet es sich mit Kohlenstoffdioxid zu grauem bis schwarzem Bariumcarbonat; deshalb muss es unter Luftabschluss gelagert werden. Fein verteiltes Bariumpulver verbrennt an Luft unter grüner Flamme zu Bariumoxid und Bariumnitrid. Bei erhöhter Temperatur verbrennt auch kompaktes Barium. Man kann brennendes Barium nur mit Sand löschen.
Mit Wasser oder Alkohol reagiert Barium sehr heftig unter Wasserstoffentwicklung und Bildung von Bariumhydroxid bzw. Bariumalkoholaten. Es löst sich in Säuren unter Bildung der entsprechenden Salze und Wasserstoffentwicklung. Barium bildet eine Vielzahl von Verbindungen. Lösliche Bariumverbindungen sind giftig!

Entdeckung

1772/73 wurde Barium in Form des Bariumoxids («Baryterde») vom schwedischen Chemiker CARL WILMEHLM SCHEELE (1742 - 1786) bei Untersuchungen von Braunsteinproben entdeckt. Erstmals erhielt allerdings Sir HUMPHRY DAVY (1778 - 1829) metallisches Barium (in unreiner Form) durch Schmelzflusselektrolyse von Bariumoxid/Bariumhydroxid-Proben mittels einer Quecksilberkathode und nachfolgender Abdestillation des Quecksilbers aus dem erhaltenen Amalgam. Erst 1901 gewann A. GÜNTZ reines Barium durch Reduktion von Bariumoxid mit Aluminium.

Vorkommen/Herstellung

Barium steht an 18. Stelle der Elementhäufigkeit und gehört damit zu den relativ häufigen Elementen auf der Erde. Aufgrund seines unedlen Charakters kommt Barium in der Natur nie elementar vor; jedoch ist es in Form von Verbindungen sehr weit verbreitet. Die wichtigsten Mineralien, die Barium enthalten, sind Schwerspat oder Baryt, ein Bariumsulfat, sowie Witherit, ein Bariumcarbonat. In den USA, Deutschland, Mexiko, China und Indien finden sich abbauwürdige Vorkommen, diese Länder sind auch die Hauptförderländer. Barium wird heute fast ausschließlich aus Schwerspat hergestellt. Dabei wird das Bariumsulfat mit Kohle gemischt und in Drehöfen bei Temperaturen von 800 °C bis 1000 °C zu Bariumsulfid reduziert. Das Bariumsulfid wird mit Wasser ausgelaugt und mit Kohlenstoffdioxid oder Soda aus der Lösung als schwer lösliches Bariumcarbonat ausgefällt. Dieses wird dann mit natürlichem Bariumcarbonat durch Glühen in Bariumoxid überführt. Durch anschließende Reduktion des Oxids erhält man dann reines metallisches Barium.

Verwendung

Barium hat in metallischer Form nur geringe technische Bedeutung. Barium ist u. a. Bestandteil in Aluminium- und Magnesiumlegierungen und wird als Gettermetall u.a. in Elektronenröhren verwendet. Zur Herstellung von Spezialgläsern für optische Instrumente findet Bariumoxid Anwendung. Hochreines Bariumsulfat wird als Füllgemisch oder Verschnittpigment in Farben, Kunststoffmassen und Gummi verwendet. Chemisch ausgefälltes Bariumsulfat, «Permanentweiß», ist besonders weiß und dient zur Herstellung von Farben, als Füllstoff für besonders glatte Kunstdruck- und Fotopapiere und als beständige weiße Deckfarbe. Als Röntgenkontrastmittel findet es Anwendung in der Medizin. Bariumcarbonat wird zur Herstellung anderer Bariumsalze verwendet und dient unter anderem als Rattengift.

Wichtige Verbindungen

Zu den wichtigen Verbindungen sind zu zählen die Halogenide, besonders Fluorid und Chlorid. Bei den Sauerstoffverbindungen sind BaO und BaO2 zu erwähnen. Unter den Salzen von Oxosäuren sind besonders
BaCO3 und BaSO4 wichtig. Bariumsulfid (BaS) ist für Spezialanwendungen ebenfalls von Bedeutung.

Bau

Barium bildet ein kubisch-raumzentzriertes Metallgitter.

Stand: 2010
Dieser Text befindet sich in redaktioneller Bearbeitung.

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