El sulfato de bario (o sulfato ) es el compuesto inorgánico con la fórmula química Ba SO 4 . Es un sólido cristalino blanco inodoro e insoluble en agua . Se presenta como el mineral barita , que es la principal fuente comercial de bario y materiales preparados a partir de él. El aspecto blanco opaco y su alta densidad se aprovechan en sus principales aplicaciones. [4]
Identificadores | |||
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Modelo 3D ( JSmol ) | |||
CHEBI | |||
CHEMBL | |||
ChemSpider | |||
DrugBank | |||
Tarjeta de información ECHA | 100.028.896 | ||
Número CE |
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KEGG | |||
PubChem CID | |||
Número RTECS |
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UNII | |||
un numero | 1564 | ||
Tablero CompTox ( EPA ) | |||
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Propiedades | |||
BaSO 4 | |||
Masa molar | 233,38 g / mol | ||
Apariencia | cristalino blanco | ||
Olor | inodoro | ||
Densidad | 4,49 g / cm 3 | ||
Punto de fusion | 1.580 ° C (2.880 ° F; 1.850 K) | ||
Punto de ebullición | 1,600 ° C (2,910 ° F; 1,870 K) (se descompone) | ||
0,2448 mg / 100 ml (20 ° C) 0,285 mg / 100 ml (30 ° C) | |||
Producto de solubilidad ( K sp ) | 1.0842 × 10 −10 (25 ° C) | ||
Solubilidad | insoluble en alcohol , [1] soluble en ácido sulfúrico caliente concentrado | ||
−71,3 · 10 −6 cm 3 / mol | |||
Índice de refracción ( n D ) | 1.636 (alfa) | ||
Estructura | |||
ortorrómbico | |||
Termoquímica | |||
Entropía molar estándar ( S | 132 J / (mol · K) [2] | ||
Entalpía estándar de formación (Δ f H ⦵ 298 ) | −1465 kJ / mol [2] | ||
Farmacología | |||
Código ATC | V08BA01 ( OMS ) | ||
Vías de administración | por boca, rectal | ||
Farmacocinética : | |||
Biodisponibilidad | insignificante por boca | ||
Excreción | rectal | ||
Estatus legal |
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Peligros | |||
Consejos de prudencia del SGA | P260 , P264 , P270 , P273 , P314 , P501 | ||
NFPA 704 (diamante de fuego) | 0 0 0 | ||
punto de inflamabilidad | incombustible [3] | ||
NIOSH (límites de exposición a la salud de EE. UU.): | |||
PEL (permitido) | TWA 15 mg / m 3 (total) TWA 5 mg / m 3 (resp) [3] | ||
REL (recomendado) | TWA 10 mg / m 3 (total) TWA 5 mg / m 3 (resp) [3] | ||
IDLH (peligro inmediato) | ND [3] | ||
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |||
verificar ( ¿qué es ?) | |||
Referencias de Infobox | |||
Usos
Fluidos de perforación
Aproximadamente el 80% de la producción mundial de sulfato de bario, principalmente mineral purificado, se consume como componente del fluido de perforación de pozos de petróleo . Aumenta la densidad del fluido, [5] aumentando la presión hidrostática en el pozo y reduciendo la posibilidad de una explosión .
Agente de radiocontraste
Sulfato de bario en suspensión se utiliza con frecuencia médicamente como un radiocontraste agente para de rayos X de formación de imágenes y otros procedimientos diagnósticos. Se utiliza con mayor frecuencia en la obtención de imágenes del tracto gastrointestinal durante lo que se conoce coloquialmente como " comida de bario ". Se administra por vía oral o por enema , como una suspensión de partículas finas en una solución espesa similar a la leche (a menudo con agentes edulcorantes y aromatizantes agregados). Aunque el bario es un metal pesado y sus compuestos solubles en agua a menudo son altamente tóxicos, la baja solubilidad del sulfato de bario protege al paciente de absorber cantidades dañinas del metal. El sulfato de bario también se elimina fácilmente del cuerpo, a diferencia de Thorotrast , al que reemplazó. Debido al número atómico relativamente alto ( Z = 56) del bario, sus compuestos absorben los rayos X con más fuerza que los compuestos derivados de núcleos más ligeros.
Pigmento
La mayor parte del sulfato de bario sintético se utiliza como componente del pigmento blanco para pinturas. En la pintura al óleo, el sulfato de bario es casi transparente [ cita requerida ] y se usa como relleno o para modificar la consistencia. Un importante fabricante de pintura al óleo para artistas vende "blanco permanente" que contiene una mezcla de pigmento blanco de titanio ( TiO 2 ) y sulfato de bario. La combinación de sulfato de bario y sulfuro de zinc (ZnS) es el pigmento inorgánico llamado litopone . En fotografía se utiliza como recubrimiento para determinados papeles fotográficos. [5]
Abrillantador de papel
Una fina capa de sulfato de bario llamada barita se recubre primero en la superficie base de la mayoría de los papeles fotográficos para aumentar la reflectancia de la imagen, y el primer papel de este tipo se introdujo en 1884 en Alemania . [6] La emulsión de haluro de plata sensible a la luz se recubre luego sobre la capa de barita. El recubrimiento de barita limita la penetración de la emulsión en las fibras del papel y hace que la emulsión sea más uniforme, lo que resulta en negros más uniformes. [7] (Puede haber más revestimientos para fijar y proteger la imagen). Más recientemente, se ha utilizado barita para dar brillo a papeles destinados a la impresión por chorro de tinta . [8]
Llenadora de plásticos
El sulfato de bario se usa comúnmente como relleno de plásticos para aumentar la densidad del polímero en aplicaciones de amortiguación de masa vibratoria. En plásticos de polipropileno y poliestireno , se utiliza como relleno en proporciones de hasta el 70%. Tiene el efecto de aumentar la opacidad y la resistencia a los ácidos y álcalis. Estos compuestos también se utilizan como materiales de protección contra rayos X debido a su radiopacidad mejorada. [9] Los materiales compuestos con alta fracción de masa (70-80%) de sulfato de bario se desempeñan mejor que los protectores de acero de uso común.
Usos de nicho
El sulfato de bario se utiliza en análisis de suelos. Las pruebas para el pH del suelo y otras cualidades del suelo utilizan indicadores de colores, y las partículas pequeñas (generalmente arcilla) del suelo pueden enturbiar la mezcla de prueba y hacer que sea difícil ver el color del indicador. El sulfato de bario agregado a la mezcla se une a estas partículas, haciéndolas más pesadas para que caigan al fondo, dejando una solución más clara.
En colorimetría , el sulfato de bario se utiliza como un difusor casi perfecto al medir fuentes de luz.
En la fundición de metales, los moldes utilizados a menudo se recubren con sulfato de bario para evitar que el metal fundido se adhiera al molde.
También se utiliza en forros de freno , espumas acústicas , recubrimientos en polvo y obturación de conductos radiculares .
El sulfato de bario es un ingrediente de los gránulos de "caucho" utilizados por la policía chilena . [10] Esto, junto con la sílice, ayuda a que el gránulo alcance una dureza Shore A de 96,5 . [10]
Soporte de catalizador
El sulfato de bario se usa como soporte de catalizador cuando se hidrogenan selectivamente grupos funcionales que son sensibles a la reducción excesiva . Con un área superficial baja, el tiempo de contacto del sustrato con el catalizador es más corto y así se logra la selectividad. El paladio sobre sulfato de bario también se utiliza como catalizador en la reducción de Rosenmund .
Pirotécnica
Como los compuestos de bario emiten luz verde cuando se queman, las sales de bario se utilizan a menudo en fórmulas pirotécnicas verdes, aunque las sales de nitrato y clorato son más comunes. El sulfato de bario se usa comúnmente como componente de composiciones pirotécnicas "estroboscópicas".
Industria del cobre
Como el sulfato de bario tiene un alto punto de fusión y es insoluble en agua, se utiliza como material de liberación en la fundición de placas de ánodos de cobre. Las placas del ánodo se funden en moldes de cobre, por lo que para evitar el contacto del cobre líquido y el molde de cobre sólido, se utiliza una solución de sulfato de bario en agua como revestimiento de la superficie del molde. Por tanto, cuando el cobre líquido solidifica en forma de placa de ánodo, puede desprenderse fácilmente de su molde.
Medidas radiométricas
A veces se utiliza sulfato de bario (o bien PTFE) para revestir el interior de las esferas integrantes debido a la alta reflectancia del material y las características casi lambertianas .
Producción
Casi todo el bario que se consume comercialmente se obtiene de la barita , que a menudo es muy impura. La barita se procesa mediante reducción carbotérmica (calentamiento con coque ) para dar sulfuro de bario :
- BaSO 4 + 4 C → BaS + 4 CO
A diferencia del sulfato de bario, el sulfuro de bario es soluble en agua y se convierte fácilmente en óxido, carbonato y haluros. Para producir sulfato de bario de alta pureza, el sulfuro o cloruro se trata con ácido sulfúrico o sales de sulfato:
- BaS + H 2 SO 4 → BaSO 4 + H 2 S
El sulfato de bario producido de esta manera a menudo se llama blanc fixe , que en francés significa "blanco permanente". Blanc fixe es la forma de bario que se encuentra en los productos de consumo, como las pinturas. [5]
En el laboratorio, el sulfato de bario se genera combinando soluciones de iones de bario y sales de sulfato. Debido a que el sulfato de bario es la sal menos tóxica del bario debido a su insolubilidad, los desechos que contienen sales de bario a veces se tratan con sulfato de sodio para inmovilizar (desintoxicar) el bario. El sulfato de bario es una de las sales de sulfato más insolubles. Su baja solubilidad se aprovecha en análisis inorgánicos cualitativos como prueba para iones Ba 2+ , así como para sulfato.
Historia
El sulfato de bario se reduce a sulfuro de bario por carbono. El descubrimiento accidental de esta conversión hace muchos siglos condujo al descubrimiento del primer fósforo sintético . [4] El sulfuro, a diferencia del sulfato, es soluble en agua.
Durante la primera parte del siglo XX, durante el período de colonización japonesa, se descubrió que la hokutolita existía naturalmente en el área de aguas termales de Beitou cerca de la ciudad de Taipei, Taiwán. La hokutolita es un mineral radiactivo compuesto principalmente por PbSO 4 y BaSO 4 , pero que también contiene trazas de uranio, torio y radio. Los japoneses recolectaron estos elementos para usos industriales y también desarrollaron docenas de " baños termales terapéuticos " en la zona. [11]
Aspectos de seguridad
Aunque las sales solubles de bario son moderadamente tóxicas para los humanos, el sulfato de bario no es tóxico debido a su insolubilidad. El medio más común de envenenamiento inadvertido por bario surge del consumo de sales de bario solubles mal etiquetadas como BaSO 4 . En el incidente de Celobar (Brasil, 2003) , nueve pacientes murieron a causa de un agente de radiocontraste preparado incorrectamente. Con respecto a las exposiciones ocupacionales, la Administración de Salud y Seguridad Ocupacional estableció un límite de exposición permisible en 15 mg / m 3 , mientras que el Instituto Nacional de Salud y Seguridad Ocupacional tiene un límite de exposición recomendado en 10 mg / m 3 . Para las exposiciones respiratorias, ambas agencias han establecido un límite de exposición ocupacional de 5 mg / m 3 . [12]
Ver también
- Lista de pigmentos inorgánicos
- Barita
Referencias
- ^ Manual CRC de química y física (85ª ed.). Prensa CRC. 2004. págs. 4-45 . ISBN 0-8493-0485-7.
- ^ a b Zumdahl, Steven S. (2009). Principios químicos (6ª ed.). Compañía Houghton Mifflin. ISBN 978-0-618-94690-7.
- ^ a b c d Guía de bolsillo de NIOSH sobre peligros químicos. "# 0047" . Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH).
- ^ a b Holleman, AF y Wiberg, E. (2001) Química inorgánica , San Diego, CA: Academic Press, ISBN 0-12-352651-5 .
- ^ a b c Robert Kresse, Ulrich Baudis, Paul Jäger, H. Hermann Riechers, Heinz Wagner, Jochen Winkler, Hans Uwe Wolf, "Bario y compuestos de bario" en Enciclopedia de química industrial de Ullmann, 2007 Wiley-VCH, Weinheim. doi : 10.1002 / 14356007.a03_325.pub2
- ^ El Instituto de Conservación Getty, Gelatina de plata. Atlas de firmas analíticas de procesos fotográficos . J. Paul Getty Trust, 2013.
- ^ Salvaggio, Nanette L. Procesos y materiales fotográficos básicos. Taylor & Francis US, 27 de octubre de 2008. p. 362.
- ^ Nikitas, Theano. "Papeles de inyección de tinta que le darán dinamismo a sus fotografías: ¿usted y sus clientes están aburridos de sus impresiones fotográficas? Eche un vistazo a nuestros papeles de inyección de tinta especiales y de bellas artes favoritos que seguramente harán que sus imágenes se destaquen". Noticias del distrito fotográfico de julio de 2012: 36+. Centro de referencia general ORO. Web. 3 de noviembre de 2012.
- ^ Lopresti, Mattia; Alberto, Gabriele; Cantamessa, Simone; Cantino, Giorgio; Conterosito, Eleonora; Palin, Luca; Milanesio, Marco (28 de enero de 2020). "Compuestos a base de polímeros ligeros, fáciles de formar y no tóxicos para blindaje de rayos X duros: un estudio teórico y experimental" . Revista Internacional de Ciencias Moleculares . 21 (3): 833. doi : 10.3390 / ijms21030833 . PMC 7037949 . PMID 32012889 .
- ^ a b "Investigación U. de Chile comprueba que perdigones usados por Carabineros contienen solo 20 por ciento de goma" . Universidad de Chile . 18 de noviembre de 2019 . Consultado el 29 de junio de 2020 .
- ^ Chu, Tieh-Chi; Wang, Jeng-Jong (2000). "Desequilibrio radiactivo de la serie de nucleidos de torio y uranio en aguas termales y agua de río de la cuenca de aguas termales de Peitou en Taipei" . Revista de Ciencias Nucleares y Radioquímicas . 1 (1): 5–10. doi : 10.14494 / jnrs2000.1.5 .
- ^ "Sulfato de bario" . Guía de bolsillo de NIOSH sobre peligros químicos . Centros de Control y Prevención de Enfermedades. 4 de abril de 2011 . Consultado el 18 de noviembre de 2013 .