બેરિયમ (Ba) - CBSE, JEE, NEET માટે વિસ્તૃત અભ્યાસ માર્ગદર્શિકા

પરિચય

બેરિયમ (Ba) એ આલ્કલાઇન અર્થ મેટલ છે જેના તબીબી નિદાનથી લઈને પાયરોટેકનિક્સ સુધીના નોંધપાત્ર ઉપયોગો છે. તેની રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાશીલતા અને ગુણધર્મો સમૂહ 2 ના તત્વોની લાક્ષણિકતા છે, જે તેને સામયિક વલણો અને અકાર્બનિક રસાયણશાસ્ત્રને સમજવા માટે એક મહત્વપૂર્ણ વિષય બનાવે છે.

CBSE/JEE ઝડપી પુનરાવર્તન નોંધો

પરમાણુ ક્રમાંક: 56
પરમાણુ દળ: 137.33 u
સમૂહ: 2 (આલ્કલાઇન અર્થ મેટલ્સ)
આવર્ત: 6
બ્લોક: s-બ્લોક
સંયોજકતા: +2 (Ba²⁺ આયન બનાવે છે)
પ્રકૃતિ: નરમ, ચાંદી જેવી સફેદ, પ્રતિક્રિયાશીલ ધાતુ.
વિદ્યુતઋણતા (પોલિંગ): 0.89
ગલનબિંદુ: 727 °C
ઉત્કલનબિંદુ: 1897 °C
ઘનતા: 3.59 g/cm³
મુખ્ય લાક્ષણિકતા: જ્યોત કસોટીમાં લાક્ષણિક સફરજન-લીલો જ્યોત દર્શાવે છે.

ઇલેક્ટ્રોન રચના અને બંધન વર્તન

ઇલેક્ટ્રોન રચના

સંપૂર્ણ રચના: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 6s²
સંક્ષિપ્ત રચના: [Xe] 6s²

બંધન વર્તન

બેરિયમ સ્થિર ઉમદા વાયુ રચના (ઝેનોન, Xe ની) પ્રાપ્ત કરવા માટે તેના બે સૌથી બહારના 6s ઇલેક્ટ્રોન સરળતાથી ગુમાવે છે.
તે મુખ્યત્વે આયોનિક બંધ બનાવે છે, સામાન્ય રીતે સંયોજનોમાં Ba²⁺ આયન તરીકે અસ્તિત્વ ધરાવે છે.
તેનો વિદ્યુતધનાત્મક સ્વભાવ તેને એક શક્તિશાળી રિડ્યુસિંગ એજન્ટ બનાવે છે.

મહત્વપૂર્ણ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ

1. હવા/ઓક્સિજન સાથે પ્રતિક્રિયા

બેરિયમ હવામાં ઝડપથી ઝાંખું પડે છે અને ઓક્સિજનમાં બળીને બેરિયમ ઓક્સાઇડ બનાવે છે. વધુ પડતા ઓક્સિજન સાથે, તે બેરિયમ પેરોક્સાઇડ બનાવી શકે છે.

બેરિયમ ઓક્સાઇડની રચના: 2Ba(s) + O₂(g) → 2BaO(s)
બેરિયમ પેરોક્સાઇડની રચના (વધુ O₂ સાથે): Ba(s) + O₂(g) → BaO₂(s)

2. પાણી સાથે પ્રતિક્રિયા

બેરિયમ પાણી સાથે જોરદાર પ્રતિક્રિયા કરીને હાઇડ્રોજન વાયુ મુક્ત કરે છે અને બેરિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ બનાવે છે. આ પ્રતિક્રિયા આલ્કલી ધાતુઓ કરતાં ઓછી હિંસક છે પરંતુ હળવી આલ્કલાઇન અર્થ મેટલ્સ કરતાં વધુ જોરદાર છે.

Ba(s) + 2H₂O(l) → Ba(OH)₂(aq) + H₂(g)

3. એસિડ સાથે પ્રતિક્રિયા

બેરિયમ મંદ એસિડ (દા.ત., HCl) સાથે સરળતાથી પ્રતિક્રિયા કરીને હાઇડ્રોજન વાયુ અને અનુરૂપ બેરિયમ ક્ષાર ઉત્પન્ન કરે છે. સલ્ફ્યુરિક એસિડ સાથે, અદ્રાવ્ય બેરિયમ સલ્ફેટની રચના દ્વારા પ્રતિક્રિયા મર્યાદિત થાય છે.

Ba(s) + 2HCl(aq) → BaCl₂(aq) + H₂(g)

4. હેલોજન સાથે પ્રતિક્રિયા

બેરિયમ સીધા હેલોજન સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને બેરિયમ હેલાઇડ્સ બનાવે છે.

Ba(s) + Cl₂(g) → BaCl₂(s)

5. જ્યોત કસોટી

બેરિયમ સંયોજનો તેના ઇલેક્ટ્રોનના ઉત્તેજના અને ત્યારબાદના ડિ-એક્સાઇટેશનને કારણે બિન-પ્રકાશિત જ્યોતને લાક્ષણિક સફરજન-લીલો રંગ આપે છે. આ બેરિયમ આયનો માટે એક સામાન્ય કસોટી છે.

6. અદ્રાવ્ય ક્ષારની રચના

બેરિયમ કેટલાક મહત્વપૂર્ણ અદ્રાવ્ય ક્ષાર બનાવે છે, જે ગુણાત્મક વિશ્લેષણ અને ઔદ્યોગિક ઉપયોગો માટે નિર્ણાયક છે.

બેરિયમ સલ્ફેટ (BaSO₄): પાણી અને મંદ એસિડમાં અદ્રાવ્ય. સલ્ફેટ આયનો માટે પુષ્ટિકારી કસોટી તરીકે અને તબીબી ઇમેજિંગમાં ઉપયોગ થાય છે. Ba²⁺(aq) + SO₄²⁻(aq) → BaSO₄(s)
બેરિયમ કાર્બોનેટ (BaCO₃): પાણીમાં અદ્રાવ્ય. Ba²⁺(aq) + CO₃²⁻(aq) → BaCO₃(s)
બેરિયમ ક્રોમેટ (BaCrO₄): અદ્રાવ્ય, પીળા રંગનો અવક્ષેપ. Ba²⁺(aq) + CrO₄²⁻(aq) → BaCrO₄(s)

ઔદ્યોગિક અને જૈવિક મહત્વ

ઔદ્યોગિક મહત્વ

ડ્રિલિંગ પ્રવાહી: બેરિયમ સલ્ફેટ (બારાઇટ) નો ઉપયોગ તેલ અને ગેસ ડ્રિલિંગ મડ્સમાં વજન વધારનાર એજન્ટ તરીકે થાય છે.
કાચ અને સિરામિક્સ: બેરિયમ સંયોજનોનો ઉપયોગ કાચમાં તેનો રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ વધારવા અને સિરામિક્સમાં તેમની ચમક સુધારવા માટે થાય છે.
પાયરોટેકનિક્સ: ફટાકડામાં લાક્ષણિક સફરજન-લીલો રંગ ઉત્પન્ન કરવા માટે બેરિયમ નાઇટ્રેટ અને ક્લોરેટનો ઉપયોગ થાય છે.
વેક્યુમ ટ્યુબ્સ: વેક્યુમ ટ્યુબ્સમાં બાકી રહેલા વાયુઓને દૂર કરવા માટે બેરિયમનો ઉપયોગ ગેટર તરીકે થાય છે.
પેઇન્ટ્સ: બેરિયમ સલ્ફેટ (બ્લાન્ક ફિક્સ) નો ઉપયોગ સફેદ પિગમેન્ટ અને ફિલર તરીકે થાય છે.

જૈવિક મહત્વ

બેરિયમ મીલ (BaSO₄): બેરિયમ સલ્ફેટ, અદ્રાવ્ય અને બિન-ઝેરી હોવાથી, ગેસ્ટ્રોઇન્ટેસ્ટાઇનલ ટ્રેક્ટના એક્સ-રે ઇમેજિંગ માટે “બેરિયમ મીલ” અથવા એનિમા તરીકે મૌખિક રીતે આપવામાં આવે છે. તેનો ઉચ્ચ પરમાણુ ક્રમાંક એક્સ-રે ને અસરકારક રીતે અવરોધે છે, જેનાથી નરમ પેશીઓનું સ્પષ્ટ વિઝ્યુલાઇઝેશન શક્ય બને છે.
ઝેરીપણું: દ્રાવ્ય બેરિયમ સંયોજનો (દા.ત., BaCl₂, BaCO₃, Ba(NO₃)₂) જો શરીરમાં પ્રવેશ કરે તો અત્યંત ઝેરી હોય છે, જે સ્નાયુ અને ચેતા કાર્યમાં દખલ કરે છે. અદ્રાવ્ય BaSO₄ તેની અત્યંત ઓછી દ્રાવ્યતાને કારણે સુરક્ષિત છે.