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每日科普|做胃镜离不开的钡元素

2022-06-27 15:35 科普时报    阅读:1846 

钡,元素周期表第56号元素。

氢氧化钡、氯化钡、硫酸钡……是高中教材常见的试剂。1602年,西方的炼金术士发现了能发光的博洛尼亚石,又称太阳石。这种矿石中有细小的发光晶体,暴露于日光下会持续自行发光。1808年,英国化学家戴维通过电解法从重晶石中得到一种纯度不高的金属,这就是钡。

金属钡非常活泼,极易与空气和水反应,可用作除去真空管和显像管中痕量的气体,也可用于制作合金、焰火以及核反应堆。尽管人们有众多发现,但用得更多的还是钡的化合物。

人们最早使用钡的化合物是重晶石——硫酸钡,在很多不同材料中都能找到它的身影,如相纸中的白色颜料、油漆、塑料、汽车涂料、混凝土、防辐射水泥等。在医疗方面,硫酸钡就是我们做胃镜时吃下去的“钡餐”。

“钡餐”是无嗅无味的白色粉末,不溶于水和油,不会被胃肠道黏膜所吸收,也不会受到胃酸和其他体液的影响。钡的原子系数较大,能与X射线发生光电效应,辐射出特征X射线,穿过人体组织后在胶片上形成灰雾,可人为提高显示对比度,使有造影剂和没有造影剂的器官或组织在胶片上显示出不同的黑白对比,如实显映出人体器官里的病变。

另一种比较常见的钡矿物毒重石——碳酸钡,光听名字就可以知道它的危害。它与硫酸钡不同,是能溶于水和酸产生较多钡离子,从而引发低钾血症。急性钡盐中毒比较少见,多是误服了可溶性钡盐,症状类似于急性胃肠炎,及时到医院洗胃或服用硫酸钠、硫代硫酸钠进行解毒即可。有些植物就有吸收和积累钡元素的功能,如绿藻是需要钡才能长得好的,巴西坚果里也含有1%的钡,摄入时一定要注意适度。即便如此,毒重石在化工生产中仍有重要的作用,是釉料的成分,当它与其他氧化物结合时还可以展现出独特的色彩,用于陶瓷涂料和光学玻璃的辅料。

高中化学的吸热反应实验,是将固态的氢氧化钡与铵盐混合,就能发生强烈的吸热反应,如果在容器底部滴几滴水,还能看到这些水凝结成的冰,甚至能将玻璃片冻粘在容器底部。氢氧化钡具有强碱性,用于合成酚醛树脂的催化剂,能分离沉淀硫酸根和制造钡盐。在分析方面,测定空气中二氧化碳的含量、叶绿素的定量分析都需要用到氢氧化钡。

其他含钡化合物也表现出各自引人注目的特性:钛酸钡的光折变性,可在光照射下出现晶体折射率的变化,从而应用于光存储、光像放大器等光电领域;钇钡铜氧化物的高温超导性能,可用于制备高温超导薄膜;钡盐在焰火中不可或缺的绿色都构成了钡元素的亮点。

(作者系湖北省武汉市第二十中学化学教师、武汉市科学家科普团成员)


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