Carbonato de Bário: Propriedades, Estrutura Química, Usos e Riscos - Ciência - 2023

Carbonato de Bário: Propriedades, Estrutura Química, Usos - Ciência

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o carbonato de bário É um sal inorgânico do metal bário, penúltimo elemento do grupo 2 da tabela periódica e que pertence aos metais alcalino-terrosos. Sua fórmula química é BaCO₃ e está disponível comercialmente na forma de um pó cristalino branco.

Como é obtido? O metal de bário é encontrado em minerais, como a barita (BaSO₄) e whiterite (BaCO₃) A whiterita está associada a outros minerais que subtraem os níveis de pureza de seus cristais brancos em troca de colorações.

Para gerar o BaCO₃ Para uso sintético, é necessário remover as impurezas da branquite, conforme indicado pelas seguintes reações:

Baco₃(s, impuro) + 2NH₄Cl (s) + Q (calor) => BaCl₂(aq) + 2NH₃(g) + H₂O (l) + CO₂(g)

BaCl₂(aq) + (NH₄)₂CO₃(s) => BaCO₃(s) + 2NH₄Cl (aq)

A barita, no entanto, é a principal fonte de bário e, portanto, a produção industrial de compostos de bário é baseada nela. O sulfeto de bário (BaS) é sintetizado a partir desse mineral, produto do qual resulta a síntese de outros compostos e do BaCO.₃:

BaS (s) + Na₂CO₃(s) => BaCO₃(s) + Na₂H.H)

BaS (s) + CO₂(g) + H₂O (l) => BaCO₃(s) + (NH₄)₂S (aq)

Propriedades físicas e químicas

É um sólido branco, cristalino e pulverulento. É inodoro e insípido e seu peso molecular é de 197,89 g / mol. Possui densidade de 4,43 g / mL e pressão de vapor inexistente.

Possui índices de refração de 1.529, 1.676 e 1.677. Witherite emite luz quando absorve a radiação ultravioleta: da luz branca brilhante com tons azulados à luz amarela.

É altamente insolúvel em água (0,02 g / L) e em etanol. Em soluções ácidas de HCl, forma o sal solúvel de cloreto de bário (BaCl₂), o que explica sua solubilidade nesses meios ácidos. No caso do ácido sulfúrico, ele precipita como o sal insolúvel BaSO₄.

Baco₃(s) + 2HCl (aq) => BaCl₂(aq) + CO₂(g) + H₂O (l)

Baco₃(s) + H₂SW₄(aq) => BaSO₄(s) + CO₂(g) + H₂O (l)

Por ser um sólido iônico, também é insolúvel em solventes apolares. O carbonato de bário funde a 811 ° C; se a temperatura subir por volta de 1380-1400 ºC, o líquido salgado sofre decomposição química em vez de fervura. Este processo ocorre para todos os carbonatos metálicos: OLS₃(s) => MO (s) + CO₂(g).

Decomposição termal

Baco₃(s) => BaO (s) + CO₂(g)

Se os sólidos iônicos são caracterizados por serem muito estáveis, por que os carbonatos se decompõem? O metal M altera a temperatura na qual o sólido se decompõe? Os íons que compõem o carbonato de bário são Ba²⁺ e companhia₃^2–, ambos volumosos (ou seja, com grandes raios iônicos). O CO₃^2– é responsável pela decomposição:

CO₃^2–(s) => O^2–(g) + CO₂(g)

O íon óxido (O^2–) se liga ao metal para formar MO, o óxido de metal. MO gera uma nova estrutura iônica na qual, como regra geral, quanto mais semelhante for o tamanho de seus íons, mais estável será a estrutura resultante (entalpia de rede). O oposto ocorre se os íons M⁺ Eu^2– eles têm raios iônicos muito desiguais.

Se a entalpia da rede para MO é grande, a reação de decomposição é energeticamente favorecida, exigindo temperaturas de aquecimento mais baixas (pontos de ebulição mais baixos).

Por outro lado, se MO tem entalpia de rede pequena (como no caso de BaO, onde Ba²⁺ tem um raio iônico maior que O^2–) a decomposição é menos favorecida e requer temperaturas mais altas (1380-1400ºC). Nos casos do MgCO₃, CaCO₃ e SrCO₃, se decompor em temperaturas mais baixas.

Estrutura química

Anion CO₃^2– tem uma ligação dupla ressonando entre três átomos de oxigênio, dois deles carregados negativamente para atrair o cátion²⁺.

Embora ambos os íons possam ser considerados esferas carregadas, CO₃^2–tem uma geometria plana trigonal (o triângulo plano desenhado pelos três átomos de oxigênio), possivelmente se tornando uma "almofada" negativa para o Ba²⁺.

Esses íons interagem eletrostaticamente para formar um arranjo cristalino do tipo ortorrômbico, sendo as ligações predominantemente iônicas.

Nesse caso, por que BaCO₃ na água? A explicação é baseada simplesmente no fato de que os íons são melhor estabilizados na rede cristalina do que hidratados por camadas moleculares esféricas de água.

De outro ângulo, as moléculas de água têm dificuldade em superar as fortes atrações eletrostáticas entre os dois íons. Dentro dessas redes de cristal, eles podem conter impurezas que dão cor aos seus cristais brancos.

Formulários

À primeira vista, uma parte do BaCO₃ Pode não prometer nenhuma aplicação prática na vida cotidiana, mas se você olhar para um cristal do mineral whiterite, branco como o leite, o motivo de sua demanda econômica começa a fazer sentido.

É usado para fazer copos de bário ou como aditivo para fortalecê-los. Também é utilizado na fabricação de vidros ópticos.

Devido à sua grande entalpia de rede e insolubilidade, é utilizado na fabricação de diversos tipos de ligas, borrachas, válvulas, revestimentos para pisos, tintas, cerâmicas, lubrificantes, plásticos, graxas e cimentos.

Também é usado como veneno para ratos. Em síntese, esse sal é usado para produzir outros compostos de bário e, assim, servir como materiais para dispositivos eletrônicos.

O BaCO₃ ele pode ser sintetizado como nanopartículas, expressando novas propriedades interessantes de whiterite em escalas muito pequenas. Essas nanopartículas são usadas para impregnar superfícies metálicas, especificamente catalisadores químicos.

Foi descoberto que ele melhora os catalisadores de oxidação e, de alguma forma, favorece a migração de moléculas de oxigênio em sua superfície.

São considerados implementos para acelerar os processos de incorporação do oxigênio. E, finalmente, eles são usados para sintetizar materiais supramoleculares.

Riscos

O BaCO₃ é venenoso por ingestão, causando uma miríade de sintomas desagradáveis que levam à morte por insuficiência respiratória ou parada cardíaca; por este motivo, não é recomendado o transporte junto com produtos comestíveis.

Causa vermelhidão nos olhos e na pele, bem como tosse e dor de garganta. É um composto tóxico, embora facilmente manipulado com as mãos desprotegidas se sua ingestão for evitada a todo custo.

Não é inflamável, mas em altas temperaturas se decompõe formando BaO e CO₂, produtos tóxicos e oxidantes que podem queimar outros materiais.

No corpo, o bário é depositado nos ossos e outros tecidos, suplantando o cálcio em muitos processos fisiológicos. Ele também bloqueia os canais através dos quais os íons K viajam⁺, impedindo sua difusão através das membranas celulares.

Referências

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Wikipedia. (2017). Carbonato de bário. Recuperado em 24 de março de 2018, da Wikipedia: en.wikipedia.org
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