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Barium

Barium ist ein Erdalkalimetall mit dem chemischen Symbol $\ce{Ba}$, welches eine grüne Flammenfärbung bei Feuerwerken erzeugt. Hier erfährst du mehr über die Eigenschaften, Verwendungen und Vorkommen dieses Elements. Interessiert? Das und vieles mehr findest du im folgenden Text!

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Die Autor*innen
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André Otto
Barium
lernst du in der 8. Klasse - 9. Klasse

Barium Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Barium kannst du es wiederholen und üben.
  • Gib die korrekten Informationen zur Stellung des Elements Barium im Periodensystem an.

    Tipps

    Die Information zur Hauptgruppe hängt sehr eng mit der Oxidationszahl des Elements in Verbindungen zusammen.

    Lösung

    Das korrekte chemische Symbol für Barium lautet $Ba$. Das Symbol $Br$ ist bereits an das Element Brom vergeben.

    Barium ist ein Element der zweiten Hauptgruppe und besitzt damit zwei Valenzelektronen, die es abgibt, um in Verbindungen die stabile Oxidationszahl von +2 zu erhalten.

    Elemente der zweiten Hauptgruppe werden Erdalkalimetalle genannt, im Gegensatz zu denen der ersten Hauptgruppe, die man Alkalimetalle nennt.

    Barium steht im Periodensystem der Elemente weit unten, nach Beryllium, Magnesium, Calcium und Strontium. Danach folgt nur noch das radioaktive Element Radium.

  • Bestimme die Werte der physikalischen Eigenschaften von Barium.

    Tipps

    Die Einheiten geben einen Hinweis darauf, um welche physikalische Größe es sich handeln könnte.

    Barium gehört zu den eher weichen Metallen.

    Lösung

    Dichte
    Die Dichte wird in der Einheit $\frac{g}{cm^3}$ angegeben. Metalle sind in der Regel relativ dichte Substanzen im Vergleich zu beispielweise Wasser. Barium hat eine Dichte von 3,62 $\frac{g}{cm^3}$. Damit ist es etwa 3,5-mal so schwer wie Wasser.

    Mohshärte
    Die Mohshärte wird auf einer Skala von 1 bis 10 angegeben und besitzt keine Einheit. Die Zahlen geben lediglich die Reihenfolge der Härte an von 1 = sehr weich zu 10 = sehr hart. Da Barium relativ weich ist, lautet die richtige Antwort Mohshärte 1,25.

    Schmelztemperatur und Siedetemperatur
    Die Schmelztemperatur einer Substanz liegt immer unterhalb der Siedetemperatur. Da nur zwei Gradzahlen zur Verfügung stehen, ist die Schmelztemperatur 727 °C und die Siedetemperatur 1640 °C.

  • Ermittle die Teilgleichungen für die Reaktion von Bariumoxid mit Aluminium.

    Tipps

    Die Faktoren neben den Gleichungen rechter Hand des senkrechten Striches geben an, mit welchem Faktor die gesamte Teilgleichung multipliziert werden muss, um auf die richtigen Teilchenanzahlen für die Gesamtgleichung zu kommen.

    Oxidation ist definiert als die Abgabe von Elektronen.

    Lösung

    Oxidation
    Die Reaktion von Aluminium unter Elektronenabgabe wird als Oxidation bezeichnet. Dabei entsteht das stabile $Al^{3+}$. Es werden nämlich genau drei Elektronen abgegeben. Da Aluminium in der Gesamtgleichung sowohl links als auch rechts genau zweimal auftritt, muss die Teilgleichung mit der Zahl $2$ multipliziert werden.

    Reduktion
    Die Elektronenaufnahme durch die Barium-Ionen wird als Reduktion bezeichnet. Da die Barium-Ionen genau zwei Elektronen aufnehmen, müssen sie folgende Summenformel aufweisen: $Ba^{2+}$.

    Gesamtgleichung
    Die letzte Lücke muss mit dem Wort Gesamtgleichung gefüllt werden, da diese Zeile die gesamte Reaktion zusammenfasst.

  • Bestimme die Menge an Paranüssen, die man essen müsste, um 5 g Barium zu sich zu nehmen.

    Tipps

    In Paranüssen sind 1% Barium enthalten.

    Es ist nicht notwendig zu wissen, wie schwer eine gewisse Menge Barium ist.

    Lösung

    Wenn Barium 1% der Masse von Paranüssen ausmacht, dann bedeutet dies zum Beispiel, dass 100 g Paranüsse genau 1 g Barium enthalten. Multipliziert man das 1 Gramm Barium, welches in 100 g Paranüssen enthalten, ist mit der Zahl 5, um auf 5 g Barium zu kommen, erhält man mit der gleichen Multiplikation für die Menge an Paranüssen die Lösung 500 g.

    Ergänzung zum Verzehr von Paranüssen
    Paranüsse haben eine Sonderstellung unter den Lebensmitteln. Sie weisen neben der relativ hohen Barium- und Selenkonzentration auch eine große Anzahl von Radionukliden auf und damit eine hohe Strahlenbelastung. Zusammen bewirken die Nuklide in etwa eine Strahlenbelastung von $147,1~ \frac{\text{Bq}}{\text{kg}}$. Damit würde beim Verzehr der 500 Gramm Paranüsse zudem eine Strahlenbelastung von $73,55~ \text{Bq}$ auf den Körper einwirken, vor der man sich nicht schützen kann. Das ist schon eine sehr hohe Dosis für den Körper.

    Zur Deckung der Selenversorgung sollten daher maximal zwei Paranüsse pro Tag verzehrt werden. Diese zwei Paranüsse würden jedoch damit schon die normalerweise aufgenommene Strahlenmenge um den Faktor 1,5 erhöhen. Das ist einer der Fälle, in dem die WHO rät, eher Nahrungsergänzungsmittel zum Erreichen des Selenbedarfes zu konsumieren als das natürliche Produkt.

    Damit wäre es schon aus zwei Gründen nicht ratsam, 500g Paranüsse zu essen.

    _______

    Quelle: http://www.bfs.de/DE/themen/ion/umwelt/lebensmittel/radioaktivitaet-nahrung/radioaktivitaet-nahrung_node.html

  • Beschreibe, warum Bariumcarbonat nicht zu Bariumoxid umgesetzt wird.

    Tipps

    Calciumcarbonat und Bariumcarbonat sind sehr ähnliche Verbindungen.

    Lösung

    Calciumcarbonat und Bariumcarbonat sind beide weiße Pulver und zersetzen sich beide bei hohen Temperaturen in ihr Oxid. Dabei wird in beiden Fällen Kohlenstoffdioxid frei. Allerdings werden für das Brennen von Bariumcarbonat viel höhere Temperaturen gebraucht, was ineffizient ist. Dementsprechend verzichtet man auf diese Methode der Bariumoxidgewinnung.

  • Entscheide, ob folgende Verbindungen Molekülsubstanzen, Ionensubstanzen oder Metalle sind.

    Tipps

    Ionensubstanzen bestehen aus Anionen und Kationen und sind in einem dreidimensionalen Gitter angeordnet.

    Metalle bestehen aus Metallatomen, positiv geladenen Metallrümpfen und dem Elektronengas.

    $Pb$ ist das chemische Symbol für Blei.

    Hydroxid-Ionen sind Anionen.

    Chlorwasserstoff ist bei Raumtemperatur ein Gas.

    Lösung

    Welches Bild stellt welche Verbindungsklasse dar?
    Ionensubstanzen bestehen aus negativ geladenen Anionen und positiv geladenen Kationen. Anionen und Kationen ordnen sich abwechselnd in einem dreidimensionalen strukturierten Gitter an. Im Bild sind sie rot und grün dargestellt und die grauen Stäbe deuten die Gitterstruktur an.

    Metalle sind aus Metallatomen aufgebaut. Die schwache Anziehungskraft des positiv geladenen Atomkerns auf die äußeren Elektronen sorgt dafür, dass diese leicht abgegeben werden und wie ein Gas um die danach positiv geladenen Metallionen kreisen. Die Elektronen sind viel kleiner als die Metallatome und -ionen.

    Moleküle sind durch feste Bindungen zwischen den einzelnen Atomen gekennzeichnet. Außerdem sind Moleküle meist aus wenigen Atomen aufgebaut, Ionenkristalle und Metallkristalle aus mehreren tausend Ionen bzw. Atomen.

    Metalle
    Zu den Metallen gehören Barium, welches Thema des gesamten Videos ist, sowie $Pb$. Diese Abkürzung steht für Blei, lateinisch „plumbum“.

    Ionensubstanzen
    Alle Bariumverbindungen sind Ionensubstanzen, da Barium selber in Verbindungen als $Ba^{2+}$ auftritt und dementsprechend jeweils Anionen mit 2-fach negativer Ladung diese positive Ladung ausgleichen müssen. Daher sind $Ba_3N_2$, $BaSO_4$ und Bariumhydroxid Ionensubstanzen.

    Molekülsubstanzen
    $HCl$ und $N_2$ sind Molekülsubstanzen, denn sie bestehen beide aus zwei über eine Elektronenpaarbindung verbundenen Atomen.