बेरियम (Ba) - CBSE, JEE, NEET साठी सर्वसमावेशक अभ्यास मार्गदर्शक

Introduction

Barium (Ba) हा एक अल्कधर्मी मृदा धातू आहे, ज्याचे वैद्यकीय निदान ते पायरोटेक्निक्सपर्यंत अनेक महत्त्वाचे अनुप्रयोग आहेत. त्याची रासायनिक अभिक्रियाशीलता आणि गुणधर्म हे गट 2 च्या मूलद्रव्यांचे वैशिष्ट्य आहेत, ज्यामुळे आवर्त सारणीतील ट्रेंड आणि अजैविक रसायनशास्त्र समजून घेण्यासाठी हा एक महत्त्वाचा विषय आहे.

CBSE/JEE त्वरित पुनरावलोकन नोट्स

अणुक्रमांक: 56
अणुवस्तुमान: 137.33 u
गट: 2 (अल्कधर्मी मृदा धातू)
आवर्त: 6
खंड: s-block
संयुजा: +2 (forms Ba²⁺ ion)
स्वरूप: मऊ, चांदीसारखा पांढरा, अभिक्रियाशील धातू.
ऋणविद्युत्त्व (पॉलिंग): 0.89
द्रवणांक: 727 °C
उत्कलनांक: 1897 °C
घनता: 3.59 g/cm³
मुख्य वैशिष्ट्य: ज्वाला परीक्षेत विशिष्ट apple-green रंग देतो.

इलेक्ट्रॉन संरूपण आणि बंध वर्तन

इलेक्ट्रॉन संरूपण

पूर्ण संरूपण: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 6s²
संक्षिप्त संरूपण: [Xe] 6s²

बंध वर्तन

बेरियम त्याचे दोन बाहेरील 6s इलेक्ट्रॉन सहजपणे गमावून स्थिर उत्कृष्ट वायू संरूपण (झेनॉन, Xe चे) प्राप्त करतो.
तो प्रामुख्याने आयनिक बंध बनवतो, सामान्यतः संयुगांमध्ये Ba²⁺ ion म्हणून अस्तित्वात असतो.
त्याच्या विद्युतधर्मीय स्वभावामुळे तो एक मजबूत अपचायक घटक आहे.

महत्त्वाच्या रासायनिक अभिक्रिया

1. हवा/ऑक्सिजनसोबत अभिक्रिया

बेरियम हवेत त्वरीत काळवंडतो आणि ऑक्सिजनमध्ये जळून बेरियम ऑक्साईड बनवतो. जास्त ऑक्सिजनसह तो बेरियम पेरोक्साईड बनवू शकतो.

बेरियम ऑक्साईडची निर्मिती: 2Ba(s) + O₂(g) → 2BaO(s)
बेरियम पेरोक्साईडची निर्मिती (जास्त O₂ सह): Ba(s) + O₂(g) → BaO₂(s)

2. पाण्यासोबत अभिक्रिया

बेरियम पाण्याची तीव्र अभिक्रिया करतो, हायड्रोजन वायू उत्सर्जित करतो आणि बेरियम हायड्रॉक्साईड बनवतो. ही अभिक्रिया अल्क धातूंपेक्षा कमी तीव्र असते, परंतु हलक्या अल्कधर्मी मृदा धातूंपेक्षा अधिक तीव्र असते.

Ba(s) + 2H₂O(l) → Ba(OH)₂(aq) + H₂(g)

3. आम्लासोबत अभिक्रिया

बेरियम विरल आम्लांसोबत (उदा. HCl) सहज अभिक्रिया करतो आणि हायड्रोजन वायू व संबंधित बेरियम क्षार बनवतो. सल्फ्युरिक आम्लासोबत, अविद्राव्य बेरियम सल्फेट तयार झाल्यामुळे अभिक्रिया मर्यादित होते.

Ba(s) + 2HCl(aq) → BaCl₂(aq) + H₂(g)

4. हॅलोजेनसोबत अभिक्रिया

बेरियम हॅलोजेनसोबत थेट अभिक्रिया करून बेरियम हॅलाईड्स बनवतो.

Ba(s) + Cl₂(g) → BaCl₂(s)

5. ज्वाला परीक्षण

बेरियम संयुगे त्यांच्या इलेक्ट्रॉनच्या उत्तेजित आणि त्यानंतरच्या अवनतीमुळे (de-excitation) प्रखर नसलेल्या ज्योतीला विशिष्ट apple-green रंग देतात. बेरियम आयनांसाठी ही एक सामान्य चाचणी आहे.

6. अविद्राव्य क्षारांची निर्मिती

बेरियम अनेक महत्त्वपूर्ण अविद्राव्य क्षार बनवतो, जे गुणात्मक विश्लेषण आणि औद्योगिक अनुप्रयोगांसाठी महत्त्वाचे आहेत.

बेरियम सल्फेट (BaSO₄): पाण्यात आणि विरल आम्लांमध्ये अविद्राव्य. सल्फेट आयनांच्या निश्चितीकरणासाठी आणि वैद्यकीय इमेजिंगमध्ये वापरले जाते. Ba²⁺(aq) + SO₄²⁻(aq) → BaSO₄(s)
बेरियम कार्बोनेट (BaCO₃): पाण्यात अविद्राव्य. Ba²⁺(aq) + CO₃²⁻(aq) → BaCO₃(s)
बेरियम क्रोमेट (BaCrO₄): अविद्राव्य, पिवळा अवक्षेप (precipitate). Ba²⁺(aq) + CrO₄²⁻(aq) → BaCrO₄(s)

औद्योगिक आणि जैविक महत्त्व

औद्योगिक महत्त्व

ड्रिलिंग द्रव (Drilling Fluids): बेरियम सल्फेट (barite) तेल आणि वायू ड्रिलिंग चिखलामध्ये वजन वाढवणारे घटक म्हणून वापरले जाते.
काच आणि सिरॅमिक्स: काचेचा अपवर्तनांक (refractive index) वाढवण्यासाठी आणि सिरॅमिक्समध्ये चमक सुधारण्यासाठी बेरियम संयुगे वापरली जातात.
पायरोटेक्निक्स: फटाक्यांमध्ये विशिष्ट apple-green रंग निर्माण करण्यासाठी बेरियम नायट्रेट आणि क्लोरेट वापरले जातात.
व्हॅक्यूम ट्यूब्स: अवशिष्ट वायू काढून टाकण्यासाठी व्हॅक्यूम ट्यूब्समध्ये बेरियमचा ‘getter’ म्हणून वापर केला जातो.
रंग: बेरियम सल्फेट (blanc fixe) पांढरा रंगद्रव्य (pigment) आणि फिलर म्हणून वापरले जाते.

जैविक महत्त्व

बेरियम मील (BaSO₄): बेरियम सल्फेट, अविद्राव्य आणि गैर-विषारी असल्यामुळे, जठरांत्र मार्गाच्या एक्स-रे इमेजिंगसाठी “बेरियम मील” किंवा एनिमा म्हणून तोंडी दिले जाते. त्याची उच्च अणुक्रमांक एक्स-रे प्रभावीपणे थांबवतो, ज्यामुळे मऊ ऊतींचे स्पष्ट चित्रण शक्य होते.
विषारीपणा: विद्राव्य बेरियम संयुगे (उदा. BaCl₂, BaCO₃, Ba(NO₃)₂) जर सेवन केली तर अत्यंत विषारी असतात, कारण ती स्नायू आणि मज्जातंतूंच्या कार्यामध्ये व्यत्यय आणतात. अविद्राव्य BaSO₄ त्याच्या अत्यंत कमी विद्राव्यतेमुळे सुरक्षित आहे.