バリウム(Ba)とは|造影剤に硫酸バリウムを使う理由と黄緑の炎色反応
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バリウムといえば、胃のレントゲン検査ですよね。この元素を好きな人は少ないような気がします。(笑)
基本情報
和名:バリウム
英名:Barium
語源:ギリシャ語「重い(barys)」
元素記号:Ba
原子番号:56
原子量:137.3
常温(25℃)での状態:固体(金属)
色:銀白色
密度:3.594 g/cm3(20℃)
融点:729℃
沸点:1898℃
発見者:デービー(イギリス)[1808年]
含有鉱物:重晶石
名前の由来
発見当時に知られていたアルカリ土類金属の中で、単体の密度が高く重かったことから、ギリシャ語で「重い」を意味する”barys”から命名されました。
主な用途
バリウムの用途は、化合物の性質で選ばれているのが特徴です。
- 硫酸バリウム(BaSO4)=X線造影剤:いわゆる「バリウム検査」で飲むもの。原子番号が大きくX線をよく吸収するため、消化管の形が影として写る
- 重晶石(BaSO4鉱石):石油掘削の泥水に混ぜて比重を上げ、噴出を抑える
- 花火・炎色反応:バリウム塩は黄緑色の炎色を示す
- チタン酸バリウム(BaTiO3):強誘電体。積層セラミックコンデンサの主材料
生成方法
原料は重晶石(BaSO4)です。炭素とともに加熱して硫化バリウムに変え、そこから目的の化合物へ変換します。
BaSO4 + 4C → BaS + 4CO (炭素還元) BaS → 各種バリウム化合物へ
金属バリウム単体は、酸化バリウムをアルミニウムで還元して作ります(単体の用途は限られ、
真空管のゲッター=残留ガスを吸着させる材料などに使われました)。
化合物
| 化合物 | 特徴と用途 |
|---|---|
| 硫酸バリウム BaSO4 | 水に不溶。X線造影剤・白色顔料。Pd/BaSO4 は活性を抑えた水素化触媒の担体として、酸クロリドからアルデヒドを得る還元に使われる |
| 水酸化バリウム Ba(OH)2 | 強塩基(バリタ水)。CO2の検出、エステルの加水分解にも使える |
| 炭酸バリウム BaCO3 | ガラス・陶磁器の原料。殺鼠剤にも使われた(可溶性のため有毒) |
| チタン酸バリウム BaTiO3 | 強誘電体。コンデンサ・圧電素子 |
代表的な特徴
バリウムは第2族のアルカリ土類金属で、同族のカルシウムやストロンチウムより反応性が高い元素です。
- 水と反応する:常温で水と反応して水酸化バリウムと水素を生じる
- 空気中で酸化される:表面がすぐ酸化されるため、単体は石油中などで保存する
- 電気陰性度が小さい(0.89)=電子を手放しやすく、化合物はイオン性が強い
Ba + 2H2O → Ba(OH)2 + H2
水酸化バリウムの水溶液(バリタ水)は強塩基で、二酸化炭素を通すと炭酸バリウムの白い沈殿ができます。
これはCO2の検出に使われる反応です。
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