Estudio de caso: “ Bario”

...

3.1 Bario

Según Castro 2009, este elemento fue descubierto por el químico británico Sir Humphry Davy, que también tuvo especial participación en el descubrimiento de muchos otros elementos, tales como el calcio (Ca), potasio (K), aluminio (Al), estroncio (Sr), silicio (Si), sodio (Na), magnesio (Mg) y cloro (Cl).

En el año 1774, el químico alemán Carl Wilhelm Scheele, distinguió la cal de la barita (óxido de bario y nombre con el cual se designaba a muchos compuestos del bario), pero no fue hasta 1808 que Humphry Davy reconoció el bario como un elemento aislado. Aunque la barita fue descubierta por Scheele en 1774 examinando el óxido negro de manganeso que puede contener barita en estado de combinación, se le da el crédito a Humphry Davy quien aisló por primera vez el mineral por la pila galvánica con intermedio del mercurio en 1808. Posteriormente se le atribuyó el nombre de bario, un derivado del término griego barys, que significa “pesado” (Ruíz, 2011).

Perteneciente al grupo de los metales alcalinotérreos, el bario es un metal blando de color blanco y plateado, con una característica composición química que lo asemeja al calcio (aunque el bario es más reactivo) y que se oxida con suma facilidad. Este elemento es tan pero tan reactivo que no se encuentra en estado libre en la naturaleza, manteniéndose en líquidos libres de oxígeno, como por ejemplo en el petróleo, ya que, expuesto al alcohol, el aire o el agua, este no tarda en descomponerse. Se conocen 22 isótopos de bario radiactivos y otros 7 que son estables (Programa Internacional de Seguridad de las Sustancias Químicas (PISSQ), 1995).

El bario se oxida rápidamente con el aire y forma una película protectora grisácea que evita que siga la reacción. Se corroe rápidamente cuando está expuesto al aire húmedo y puede llegar a inflamarse. Reacciona fuertemente con el agua, es muy soluble en el agua, más que el estroncio y el calcio, pero menos que el sodio.

El bario (Ba) es abundante en la naturaleza y representa aproximadamente el 0,04 % de la corteza terrestre, ocupando el lugar de 18° en mayor abundancia en la corteza terrestre. El bario puede encontrarse únicamente combinado con otros elementos, sus principales fuentes son los minerales barita (sulfato de bario, BaSO4) y witherita (carbonato de bario, BaCO3), pero también se puede lograr obtener mediante la electrolisis de cloruro de bario, peróxido de bario, nitrato de bario y clorato de bario ya que son sus compuestos más importantes.

El Bario es un mineral no metálico, inerte, no tóxico, blando, dúctil, maleable y altamente reactivo, es tan activo químicamente que reacciona con la mayoría de los no metales. Los trozos recién cortados tienen una apariencia gris-blanca lustrosa. Pero el color va de transparente al blanco, pasando por rosa pálido, plateado, azul, amarillo y rojo amarillento, dependiendo de las impurezas que contenga.

3.1.1 Sulfato de bario, barita o baritina (BaSO4)

Es el principal mineral y contiene 65.79% de óxido de bario. Es un mineral muy común de la clase de los sulfatos. Frecuentemente aparece junto con la calcita y el cuarzo. Los cristales son generalmente tabulares paralelos a la base, a veces tienen el aspecto de ataúdes. Si los tabulares son divergentes forman lo que se llama “rosas de barita”. Por lo general se le encuentra en alguna solución sólida dependiendo de la combinación. La barita forma parte del grupo mineralógico conformado también por la celestita, anglesita y anhidrita (Ruíz, 2011).

[pic 5]

Figura 1 Barita.

Fuente: Ruíz, 2011.

3.1.2 Carbonato de bario o witherita (BaCO3)

También se le denomina espato pesado y contiene un 72% de óxido de bario. Al calcinarlo en un horno se reduce a sulfuro de bario o ceniza negra que al tratarse con agua caliente sirve de material base para otros compuestos. El óxido de bario se puede obtener al quemar bario y es un sólido blanco e higroscópico (BaO). Sin embargo, comúnmente se forma a través de la descomposición de otras sales de bario como el carbonato de bario (BaCO3). Cuando se pone en contacto con agua, el óxido de bario se convierte en hidróxido de bario (Ruíz, 2011).

[pic 6]

Figura 2 Witherita.

Fuente: Ruíz, 2011.

3.2 Propiedades físicas del bario

Cualquier sal de bario, expuesta al fuego del mechero de Bunsen (el más adecuado para este experimento), colorea la llama de un verde intenso, aún más que el del cobre. Se trata del tercer salto cuántico (precisamente el fenómeno de coloración del fuego) más bajo detrás del cesio y el rubidio.

Tabla 1 Propiedades físicas del bario.

Número atómico

56

Símbolo

Ba

Peso atómico

137,33 g/mol

Punto de fusión

725 °C

Punto de ebullición

1640 °C

Electronegatividad

1.0

Estados de oxidación

2

Calor específico

204 J

Olor

inodoro

Periodo

6

Aspecto

blanco plateado

Bloque

s

Densidad

3510 kg/m3

Radio medio

215 pm

Radio atómico

253

Radio covalente

198