Baryum Nedir?

Adını Yunanca “ağır” anlamına gelen barys kelimesinden alan baryum, nispeten yoğun ve reaktif bir toprak alkali metaldir. Sadece diğer elementlerle birleştiğinde doğal olarak bulunur ve baryum içeren bileşiklerin geniş bir kullanım alanı vardır; fare zehirinde, petrol sondaj sıvılarındaki ağırlıklandırma maddelerinde ve baryum lavmanı adı verilen röntgen teşhis testinde bağırsakları görüntülemek için kullanılan beyaz sıvıda bulunurlar.

Element Özellikleri

Atom numarası (çekirdekteki proton sayısı): 56
Atomik sembol (elementlerin periyodik tablosunda): Ba
Atomik ağırlık (atomun ortalama kütlesi): 137.327
Yoğunluk: inç küp başına 2,09 ons (cm küp başına 3,62 gram)
Oda sıcaklığında faz: katı
Erime noktası: 1,341 derece Fahrenheit (727 santigrat derece)
Kaynama noktası: 3,447 F (1,897 C)
Doğal izotop sayısı (aynı elementin farklı nötron sayısına sahip atomları): 7
En yaygın izotop: Ba-138

Baryumun Keşfi

Royal Society of Chemistry’ye göre, 17. yüzyıl İtalyan simyacısı Vincenzo Casciarolo, baryumu ilk olarak ısıya maruz kaldıktan sonra yıllarca parlayan sıra dışı çakıl taşları şeklinde fark etti. Memleketinin adını verdiği bu çakıl taşlarına “Bologna taşları” adını verdi, ancak daha sonra bunların baryum sülfat (BaSO4) olduğu belirlendi. 18. yüzyılın sonlarında baryum oksit (BaO) ve baryum karbonat (BaCO3) sırasıyla Alman kimyager Carl Scheele ve İngiliz kimyager William Withering tarafından keşfedildi.

Saf baryum metali 1808 yılına kadar Londra’daki Royal Institution’da izole edilip tanımlanmamıştır. Ünlü kimyager ve mucit Sir Humphry Davy, baryumu baryum hidroksit (Ba(OH)2) gibi erimiş baryum tuzlarından ayırmak için elektrolizi kullanmıştır. Elektroliz sırasında iyonları birbirinden ayırmak için iyonik maddenin içinden elektrik akımı geçirilir. Baryum tuzları erimiş olduğundan, baryum iyonları negatif elektrotun bulunduğu kaba kolayca hareket eder ve diğer negatif iyonlar da ters yönde pozitif elektrotun bulunduğu kaba kolayca hareket eder.

Baryum Kaynakları

Baryum, yüksek reaktivite seviyesi nedeniyle doğal olarak yalnızca diğer elementlerle birlikte bulunur. Baryum en yaygın olarak sülfat ve karbonat ile birlikte bulunur, ancak hidroksit, klorür, nitrat, klorat ve diğer negatif iyonlarla da bileşikler oluşturabilir. Dünya’nın kabuğunun yaklaşık yüzde 0,05’i baryumdur ve bu da onu kabukta en bol bulunan 17. element yapar. Birleşik Krallık, İtalya, Çek Cumhuriyeti, Amerika Birleşik Devletleri ve Almanya’daki maden rezervleri 400 milyon tondan fazla baryum içermektedir.

Saf elementel baryum elde etmek için, doğal olarak oluşan baryum bileşiklerinde bulunan diğer elementlerden ayrılması gerekir. Baryum, elektroliz yoluyla baryum klorürden çıkarılabilir. Baryum ayrıca yüksek sıcaklıkta, düşük basınçlı bir vakumda alüminyum veya silikon kullanılarak baryum oksitin indirgenmesiyle de elde edilebilir.

Baryumun Özellikleri

Saf baryum yumuşak, gümüşi beyaz bir metaldir. Toprak alkali metal olarak sınıflandırılan baryum, periyodik tabloda berilyum, magnezyum, kalsiyum, stronsiyum ve radyum ile birlikte grup veya sütun 2’de yer alır. Atomlarının her biri iki valans (en dış) elektron içerir. Baryum 5. periyotta ya da sırada yer alır, bu nedenle değerlik elektronlarını beşinci kabuğunda tutar ve elektronlarını çok kolay kaybedebilir ya da oksitlenebilir. Bu, baryumun özellikle oksijen gibi elektronegatif elementlerle yüksek düzeyde reaktivitesini açıklar.

Baryumun Ticari Kullanımları

Elementel baryumun, yine yüksek reaktivite seviyesi nedeniyle çok fazla pratik kullanımı yoktur. Bununla birlikte, oksijene olan güçlü çekimi onu vakum tüplerindeki son hava izlerini gidermek için bir “alıcı” olarak yararlı kılar. Saf baryum ayrıca diğer metallerle birleştirilerek içten yanmalı motorlarda rulman veya buji gibi makine elemanlarının yapımında kullanılan alaşımlar oluşturulabilir. Baryum elektronlarını gevşek bir şekilde tuttuğu için, alaşımları ısıtıldığında kolayca elektron yayar ve bujilerin verimliliğini artırır.

Baryum içeren bileşiklerin çeşitli ticari kullanımları vardır. Baryum sülfat veya barit, litoponda (yazıcı kağıdı ve boyada parlatıcı bir pigment), petrol kuyusu sondaj sıvılarında, cam yapımında ve kauçuk yapımında kullanılır. Baryum karbonat fare zehiri olarak kullanılır ve baryum nitrat ve baryum klorat havai fişeklerde yeşil renkler üretir.

Vücudumuzdaki Baryum

Ortalama bir yetişkin yaklaşık 22 mg baryum içerir çünkü havuç, soğan, marul, fasulye ve tahıl taneleri gibi gıdalarda bulunur. Dişlerinizdeki baryum seviyeleri aslında bilim insanlarının bebeklerin emzirmeden katı gıdalara ne zaman geçtiklerini belirlemelerine yardımcı olabilir. Bu düşük baryum seviyelerinin biyolojik bir rolü yoktur ve zararlı değildir.
Büyük miktarlarda çözünebilir baryum tuzları toksik ve hatta ölümcül olabilir. Baryum kusma, kolik, ishal, titreme ve felce neden olabilir. Baryum bileşikleriyle işlenen cinayetler bile vardır. Baryum lavmanı adı verilen gastroenterolojik (GI) tanı testi sırasında yanlışlıkla çözünmeyen baryum sülfat yerine çözünen baryum karbonat kullanıldığında da birkaç hasta yanlışlıkla baryum tarafından öldürülmüştür.

Doktorlar kalın bağırsak ve rektumdaki anormallikleri görüntülemek ve teşhis etmek için baryum lavman uygulamaktadır. Prosedür sırasında, kalın bağırsağın iç duvarlarını kaplamak için rektum yoluyla baryum sülfat damlatılır. Baryum kaplamanın tüm yüzey anormalliklerini doldurduğundan emin olmak için tipik olarak daha sonra hava verilir. Ardından, alt GI kanalının bir görüntüsünü oluşturmak için X-ışınları kullanılır. Baryum sülfat X-ışınlarını emer ve siyah görünen hava ve çevre dokunun aksine X-ışını filminde beyaz görünür. Baryum lavmanından elde edilen röntgen görüntüsünün analizi, doktorların ülseratif kolit, Crohn hastalığı, polipler, kanser ve irritabl bağırsak sendromu gibi rahatsızlıkları teşhis etmesini sağlar.

Kaynakça:

BBC

Yazar: Tuncay Bayraktar