Bário: Propriedades e usos do elemento

Descrição

O bário é um metal alcalino-terroso versátil usado principalmente em imagens médicas, pirotecnia e perfuração de petróleo, com aplicações importantes na produção de vidro e em processos industriais.

Introdução ao elemento

O bário é um metal alcalino-terroso macio e prateado com número atômico 56 e peso atômico de aproximadamente 137,33 g/mol. Conhecido há séculos por meio de seus compostos naturais, o bário foi isolado em sua forma pura há relativamente pouco tempo. As fontes naturais mais notáveis de bário incluem os minerais barita (BaSO₄) e witherita (BaCO₃). Esses compostos têm sido usados para várias finalidades há séculos, mas a ciência moderna permitiu a extração de bário puro para uma ampla gama de aplicações industriais e médicas.

O bário é um metal muito reativo; ele é especialmente reativo com o oxigênio quando exposto ao ar, criando uma camada protetora de óxido. Essas propriedades, aliadas à maciez e aos baixos pontos de fusão desse elemento, fazem dele um elemento desafiador e interessante de se trabalhar. O estado de oxidação +2 do bário é estável, o que permite a formação de compostos com oxigênio, enxofre e halogênios, que são úteis em diversas aplicações industriais.

História e nomenclatura

A descoberta do bário remonta ao final do século 18. Carl Wilhelm Scheele, um químico sueco, isolou pela primeira vez o bário na forma de carbonato de bário do mineral witherite em 1772. O elemento foi posteriormente denominado "bário" por Humphry Davy em 1808, que conseguiu isolar o metal puro por meio da eletrólise do hidróxido de bário.

A origem do nome "bário" vem do nome grego "barys", que significa "pesado", uma vez que os compostos desse elemento têm alta densidade, como observado no sulfato de bário. O uso mais geral do bário foi incentivado durante os séculos XIX e XX pela revolução industrial, à medida que crescia sua demanda na produção de vidro e na geração de imagens médicas.

Propriedades químicas

O bário é altamente reativo e ocorre mais comumente no estado de oxidação +2, formando compostos estáveis com oxigênio, enxofre e halogênios. Quando exposto ao ar, o bário forma uma camada protetora de óxido (BaO), que impede a oxidação adicional. Essa reatividade torna o bário e seus compostos importantes em várias reações químicas e processos industriais.

• Teste de chama: os compostos de bário são conhecidos por sua chama de cor verde característica quando queimados. Essa propriedade é amplamente usada em pirotecnia para conferir uma cor verde a fogos de artifício e fogos de artifício.
• Solubilidade: O BaSO₄ é altamente insolúvel em água, o que o torna um candidato ideal para aplicação como agente de contraste em imagens médicas, como em raios X e tomografia computadorizada.

Propriedades físicas

O bário possui algumas propriedades físicas muito importantes que determinam sua utilidade em muitos campos:

• Densidade: 3,62 g/cm³
• Ponto de fusão: 727°C, relativamente baixo para um metal
• Ponto de ebulição: 1640°C
• Estrutura cristalina: Ortorrômbica

A maciez e o ponto de fusão relativamente baixo se combinam para tornar o bário um metal maleável para aplicações industriais; no entanto, sua alta reatividade química exige muito cuidado no manuseio para evitar oxidação indesejada. Consulte a Stanford Advanced Materials (SAM).

Aplicações do bário

As propriedades exclusivas do bário permitem seu uso nos mais diversos setores, o que lhe confere grande versatilidade e valor.

1. imagens médicas:

O sulfato de bário ou BaSO₄ é um agente de contraste amplamente utilizado em imagens de raios X e tomografias computadorizadas para visualizar o trato gastrointestinal. Devido à sua alta densidade e inércia química, o sulfato de bário pode ser usado para obter imagens nítidas com alto contraste sem causar danos aos pacientes. Por exemplo, durante um teste de deglutição de bário, o sulfato de bário é engolido, o que mostra anormalidades do esôfago.

O sulfato de bário é um dos procedimentos de refeição de bário mais comumente usados na visualização do estômago e do intestino. Ele bloqueia os raios X, o que é muito útil para que os médicos possam delinear problemas como úlceras, tumores e bloqueios.

2. Pirotecnia:

Os compostos de bário, especialmente o nitrato de bário (Ba(NO₃)₂), estão envolvidos no processo de fabricação de fogos de artifício que produzem chamas verdes brilhantes. A queima de sais de bário produz uma cor verde brilhante que se tornou sinônimo de fogos de artifício comemorativos.

A cor verde comum nos fogos de artifício do Ano Novo e do Dia da Independência pertence ao nitrato de bário.

3. Indústria de petróleo e gás:

O bário é um importante constituinte dos fluidos de perfuração na extração de recursos de petróleo e gás. Os compostos de bário de alta densidade, especialmente o sulfato de bário, fornecem o peso necessário que estabilizará a operação de perfuração para evitar explosões, regulando a pressão.

A barita (BaSO₄) é usada em fluidos de perfuração para equilibrar a pressão do poço durante a perfuração em águas profundas.

4. vidro e cerâmica:

Os compostos de bário são usados na fabricação de vidros e cerâmicas de alta qualidade, especialmente aqueles que exigem altos índices de refração. A adição de bário melhora as propriedades ópticas do vidro, tornando-o bom para uso em aplicações especializadas, como lentes ópticas, câmeras e lentes de microscópio.

O bário é usado na produção de tubos de televisão e CRTs devido às suas qualidades ópticas.

5. Outros usos industriais:

As aplicações dos sais de bário envolvem a produção de tintas e plásticos, sendo usados principalmente como enchimentos ou estabilizadores. O óxido de bário (BaO) é útil em eletrônica e catálise, melhorando o desempenho de diversos dispositivos e processos.

Procedimentos de preparação

A preparação industrial do bário envolve várias etapas importantes, sendo a mais comum a extração do sulfato de bário da barita, BaSO₄:

1. Extração de barita: A barita é extraída de depósitos naturais, geralmente em países como China, Índia e EUA.

2._Conversão em BaCl₂: é convertido em cloreto de bário por meio do tratamento da barita com carbono e cloro.

3.Purificação para obter bário puro: O cloreto de bário resultante é então reduzido por eletrólise ou redução de carbono a bário metálico puro.

Perguntas frequentes

O que é bário?

O bário é um metal alcalino-terroso de número atômico 56, mais conhecido por sua versatilidade química, alta reatividade e usos industriais na medicina, pirotecnia e perfuração.

Como o bário é usado para geração de imagens médicas?

O sulfato de bário é usado como agente de contraste em exames de raios X e tomografia computadorizada para aumentar a clareza das imagens, principalmente na visualização do trato gastrointestinal.

Quais são os métodos típicos de preparação do bário?

A recuperação de bário de minerais de barita envolve muito processamento, que inclui a transformação em cloreto de bário e, por eletrólise ou redução de carbono, em bário metálico puro.

Por que os compostos de bário produzem chamas de cor verde em fogos de artifício?

O bário produz uma cor verde na queima de fogos de artifício, e o nitrato de bário é um dos mais difundidos produtores de cor verde. No processo de queima, o íon de bário é excitado.

Quais produtos industriais o bário produz?

Os produtos derivados do bário incluem sulfato de bário, nitrato de bário, óxido de bário e carbonato de bário, usados em aplicações que vão desde imagens médicas e pirotecnia até a fabricação de vidro e perfuração de petróleo.