(Fr.: baryum; Du.: Barium; Eng.: barium), chemisch element, symbool Ba, atoomnummer 56, relatieve atoommassa 137,34; stabiele isotopen 130 (0,1%) 132 (0,1%), 134 (2,4%), 135 (6,6%), 136 (7,8%), 137 (11,3%) en 138 (71,7%); daarnaast een aantal kunstmatige isotopen met als belangrijkste 131Ba (⍺-straler, halveringstijd 12 dagen) en 140Ba (β-straler, halveringstijd 12,8 dag). De naam van het element is ontleend aan het mineraal bariet of zwaarspaat, een tot de sulfaten gerekend mineraal.
Fysische eigenschappen.
Barium is een zacht, zilverkleurig metaal, een goede geleider voor elektriciteit, met relatieve dichtheid 3,75. Smelt- en kookpunt worden zeer verschillend opgegeven; de beste waarden zijn resp. 850 °C en 1638 °C.
Toepassingen.
Barium vindt vooral toepassing in zijn zouten en legeringen. Een legering van barium en nikkel wordt gebruikt voor bougiedraad. Frary’s metaal is een legering van lood, barium en calcium.
Chemische eigenschappen.
Barium behoort tot de aardalkalimetalen in de tweede hoofdgroep van het Periodiek systeem der elementen; het staat tussen Sr en Ra, met welke elementen het in chemisch gedrag sterk overeenkomt. Het is van de groep het meest elektropositief en heeft de geringste neiging tot complexvorming (met uitzondering misschien van Ra). Barium vormt dan ook bijna uitsluitend ionische verbindingen. Het is tweewaardig.
Aan de lucht wordt barium dadelijk met een huidje oxide overdekt, in vochtige lucht ontbrandt het spontaan. Met water reageert het heftiger dan Ca en Sr, minder heftig dan Na. Het oxide BaO vormt met water de sterke base Ba(OH)2. Het (voor een tweewaardig ion) grote ion Ba2 (0,143 nm) stabiliseert grote anionen; het peroxide en het polysulfide worden dan ook zeer gemakkelijk gevormd. Zo vormt Ba bij verbranding aan de lucht of in zuurstof bij atmosferische druk het peroxide BaO2; Ca en Sr daarentegen vormen pas onder druk een peroxide. Barium reageert met waterstof onder vorming van een zoutachtig hydride BaH2, met koolstof vormt het bij hoge temperaturen een ionisch acetylide BaC2, met stikstof geeft het ook vlot een reactie; het gevormde produkt is echter weinig stabiel.
Verder vormt het door directe combinatie een boride, een sulfide en halogeniden. Het vermogen zowel zuurstof en stikstof als waterstof direct te binden, maakt barium geschikt als vangstof (‘getter’) in elektronenbuizen. De bariumzouten zijn over het algemeen minder oplosbaar dan de overeenkomstige zouten van Mg, Ca en Sr (met uitzondering van het fluoride). De zouten kristalliseren vaak met 8 moleculen water. Het bariumion is ongekleurd; de kleur van zouten wordt veroorzaakt door het anion of door roosterdefecten. De enige complexe verbindingen die barium vormt, zijn zuurstofchelaten, waarvan het belangrijkste is het etheendiaminetetra-acetaat.
Bariumverbindingen.
Bariumcarbonaat BaCO3, als mineraal witheriet genaamd, vormt orthorombische kristallen, isomorf met aragoniet. Het is lichtgeel of wit. Bij verhitting is het veel stabieler dan de carbonaten van Mg, Ca en Sr. Het is zeer slecht oplosbaar in water (0,86 mg per liter bij 18 °C). Het wordt verbruikt in de keramische industrie, voor laboratoriumglas, voor optisch glas en als rattengif.
Bariumchloride BaCl2 is wit, smelt bij 955 °C en vormt alleen een dihydraat. De oplosbaarheid in water is 37,2 g per liter bij 25 °C). Het wordt gebruikt als waterontharder en in farmaceutische preparaten. Bariumchromaat BaCrO4, barietgeel, is een geel onoplosbaar poeder dat bereid wordt uit kaliumchromaat of -dichromaat en een bariumzout. Het wordt gebruikt als roestwerend pigment (NEN 1212) in anticorrosieverven en in de pyrotechniek.
Bariumnitraat Ba(NO3)2, een witte stof, kristalliseert zonder watermoleculen. Het smelt bij 595 °C en is matig oplosbaar in water (9,1 g per liter bij 20 °C). Het wordt veel gebruikt in de pyrotechniek (geeft vlam een groene kleur) en in farmaceutische preparaten.
Bariumoxide BaO, wit of geel-wit, wordt gebruikt als droogmiddel en als hardingsmiddel voor staal.
Bariumperoxide BaO2, verkregen door verhitting van barium of vochtig BaO aan de lucht of in zuurstof onder atmosferische druk, wordt gebruikt als bleekmiddel en voor de bereiding van waterstofperoxide.
Bariumsulfaat BaSO4 komt in grote hoeveelheden in de natuur voor als zwaarspaat of bariet. Het is geel of wit en vormt orthorombische kristallen. De verbinding is zeer stabiel, veel beter tegen verhitting bestand dan de sulfaten van calcium en strontium: de verbinding kan tot 1400 °C verhit worden zonder te ontleden. De oplosbaarheid in water en zuren is zeer klein en sterk afhankelijk van de deeltjesgrootte. Voor een normaal neerslag is de oplosbaarheid in water bij 20 °C 0,22 mg per liter. Bariumsulfaat wordt voor vele doeleinden gebruikt: als verzwaringsmiddel in dikspoelingen bij aardboringen, in betonafschermingen voor kernreactoren, als vulstof in rubbers en kunststoffen, in optisch glas (hoge brekingsindex), als vulstof in verf (zowel het natuurlijke zwaarspaat als het synthetisch bereide ‘blanc fixe’, ‘permanentwit’ of ‘barietwit’; NEN 1943) en als contrastmiddel voor röntgenfoto’s.
Bariumsulfide BaS wordt gemaakt door reductie van het sulfaat met koolstof. Het heeft een NaCl-rooster. Bariumpolysulfiden, voornamelijk het tetrasulfide, vinden toepassing als fungiciden (schimmeldodende middelen) en als acariciden (mijtendodende middelen). De handelsprodukten bevatten ook geringe hoeveelheden andere bariumsulfiden, thiosulfaat en vrije zwavel.
Bariumtitanaat BaTiO3 is een complex oxide, behorende tot de perovskieten. Er zijn vijf kristalvormen van deze verbinding bekend, waarvan er drie (beneden het curiepunt bij 120 °C) ferro-elektrisch zijn. De resulterende momenten kunnen weer door een elektrisch veld gericht worden. Eén-kristallen hebben een groot piëzo-elektrisch effect. Een groot voordeel van het gebruik van bariumtitanaat ten opzichte van de andere perovskieten vormen het hoge curiepunt, de geringe temperatuurgevoeligheid, de bestendigheid tegen vocht en de grotere mechanische sterkte. Hierom wordt het veel gebruikt in microfoons, grammofoonelementen, en als piëzo-elektrisch materiaal in trilkoppen (‘transducers’) van ultrasone apparatuur (zeer goed bestand tegen hoge temperaturen en vermogens). De grote diëlektrische constante maakt de verbinding ook geschikt voor het gebruik in condensatoren.