Bari (element)

Lo bari es l'element quimic de numèro atomic 56 e de simbòl Ba. De la familha dei metaus alcalinoterrós, a de proprietats quimicas similaras a aquelei dau calci e dau magnèsi. Dins la natura, es un element relativament abondós qu'intra dins la composicion de la baritina e de la witherita. En causa de sa reactivitat, existís pas a l'estat natiu que, dins lei condicions normalas de pression e de temperatura, lei mòstras de bari pur reagisson rapidament amb d'autreis elements.

Lo bari e sei compausats an quauqueis aplicacions, mai que mai dins la fabricacion de tubes catodics, dins la produccion de papier blanc e, dins l'industria petroliera, dins l'ajustament de la densitat dei fanjas pesantas destinadas a empachar lei fugidas de gas durant lei foratges. La produccion mondiala es ansin d'aperaquí 7 a 8 milions de tonas cada an per de resèrvas estimadas a plusors miliards.

 Etimologia 

Lo nom bari vèn de baritina, lo nom dau minerau principau de bari, e foguèt construch segon lo modèl de calci per mantenir la coëréncia deis apelacions au sen deis alcalinoterrós. Baritina veniá dau grèc ancian βαρύς que significava « pesant ».

 Istòria 

Lei mineraus a basa de bari son pas o pauc presents dins lei fònts anticas, probablament en causa de lor abséncia d'interès per lei societats d'aqueu temps. Lei premiereis estudis coneguts son ansin relativament tardius. Menats per d'alquimistas europèus a partir dau sègle XVII, s'interessèron principalament ai « pèiras de Bolonha », una forma de baritina que veniá fosforescent quand èra caufada(en) Robert E. Krebs, The history and use of our earth's chemical elements: a reference guide, Greenwood Publishing Group, 2006, p. 80.(en) Philippe F. Smet, Iwan Moreels, Zeger Hens e Dirk Poelman, « Luminescence in Sulfides: A Rich History and a Bright Future », Materials, vol. 3, n° 4,‎ 2010, pp. 2834–2883.. Pasmens, lei conoissenças dau periòde permetèron pas d'explicar lo fenomèn.

L'existéncia dau bari coma element quimic foguèt establida en 1772 per lo quimista Carl Wilhelm Scheele (1742-1786)(de)/(la) A. E. Nordenskiöld (dir.), Carl Wilhelm Scheele: Nachgelassene Briefe und Aufzeichnungen, Estocòlme, P.A. Norstedt & Söner, 1892, p. 457.. Pasmens, foguèt pas capable de l'isolar. Sa conclusion foguèt confiermada dos ans pus tard per Johan Gottlieb Gahn (1745-1818) que capitèt d'isolar l'oxid de bari. Aquela descubèrta se difusèt au sen de la comunautat scientifica e Antoine Lavoisier (1743-1794) adoptèt lo nom baryta dins sei trabalhs de classificacion deis elements. Lo bari foguèt finalament isolat per lo premier còp en 1808 gràcias ais experiéncias d'electroquimia d'Humphry Davy (1778-1829)(en) Humphry Davy, « Electro-chemical researches on the decomposition of the earths; with observations on the metals obtained from the alkaline earths, and on the amalgam procured from ammonia », Philosophical Transactions of the Royal Society of London, vol. 98, 1808, pp. 333-370.. Per analogia amb lo calci, Davy chausiguèt lo nom bari per designar sa descubèrta(en) Robert E. Krebs, The history and use of our earth's chemical elements: a reference guide, Greenwood Publishing Group, 2006, p. 80.. Puei, durant lo sègle XIX, leis experiéncias de Davy foguèron repetidas e melhoradas per Robert Hare (1781-1858), Robert Bunsen (1811-1899) e Augustus Matthiessen (1831-1870)(en) Robert Hare, « On the Extrication of the Alkalifiable Metals, Barium, Strontium, and Calcium », Transactions of the American Philosophical Society, vol. 7,‎ 1841, pp. 31-41.(de) Rud Wagner, C. Neubauer, J. Saine-Claire Deville, L. Wagenmann e Aimé Girard, « Notizen », Journal für Praktische Chemie, vol. 67, 1856, pp. 490-508..

A la fin dau sègle XIX, lo bari foguèt l'objècte de recèrcas que menèron au procès Brin, una aplicacion industriala destinada a produrre de dioxigèn pur a partir d'una reaccion implicant lo peroxid de bari(en) William B. Jensen, « The Origin of the Brin Process for the Manufacture of Oxygen », Journal of Chemical Education, vol. 86, no 11,‎ 2009, p. 1266.(fr) Paul Poiré, « Causerie scientifique. », La revue pédagogique, vol. 18, genier-junh de 1891, pp. 549-560.. Utilizat dins lo corrent deis ans 1880, aqueu procès foguèt rapidament remplaçat per lo procès Linde de liquefaccion e de destillacion de l'aire au començament dau sègle XX(en) Aaron John Ihde, The development of modern chemistry, 1984, p. 681.. Vèrs lo meteis periòde, en 1908, lei proprietats dau sulfat de bari coma produch de contrast en imatjariá medicala foguèron descubèrtas(en) G. D. Schott, « Some Observations on the History of the Use of Barium Salts in Medicine », Med. Hist., vol. 18, n° 1, 1974, pp. 9-21.. Aquò demòra un usatge important dei compausats bariats. Aquela sau trobèt tanben d'aplicacions suplementàrias coma materiau de carga dins la pintura blanca o dins lei fanjas de foratge. Enfin, durant lo sègle XX, fau nòtar un usatge important coma reactiu present dins lei tubes catodics per i fixar lei gas residuaus.

 Proprietats fisicoquimicas 

 Proprietats atomicas 

L'atòm de bari a 56 electrons e son estat fondamentau es [Xe] 6s2. A donc dos electrons de valéncia e de proprietats similaras au calci e ais autreis alcalinoterrós. Dins sei compausats, lo bari es ansin frequentament a l'estat d'oxidacion +II. Aquò s'explica per una electronegativitat fòrça febla (0,89 sus l'escala de Pauling) que li permet de cedir sensa dificultat seis electrons de valéncia.

 Caracteristicas generalas dau bari elementari 


Dins lei condicions normalas de temperatura e de pression, lo bari elementari es un metau blanc argentat, tendre e fòrça malleable(fr) INRS, Baryum et composés. Fiche toxicologique n° 125, version 2012, consultada lo 7 de mai de 2025.. A una massa volumica de 3,62 g/cm-3(en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press Inc, 2009, 90 edicion.. A un ponch de fusion de 727 °C e una temperatura de vaporizacion de  °C. Lusent a l'estat pur, reagís rapidament au contacte de l'aire per venir brun-jaune puei gris. Es soluble dins l'etanòl.

Lo bari metallic es un compausat fòrça reactiu. Per o conservar, es plaçat dins una atmosfèra de gas inèrt eissuch (èli, argon, etc.). D'efiech, pòu s'enflamar au contacte de l'aire o d'un autre gas oxidant. Reagís tanben violentament au contacte de l'aiga (amb liberacion de diidrogèn), dei solvents alogenats, dei produchs oxidants e deis acids(fr) INRS, Baryum et composés. Fiche toxicologique n° 125, version 2012, consultada lo 7 de mai de 2025.. Pasmens, pertocant lei reaccions amb leis acids, i a una excepcion de remarca amb l'acid sulfuric. D'efiech, l'ataca dau bari metallic per aquel acid entraïna rapidament la formacion d'un jaç protector de sulfat de bari qu'empacha la perseguida de la corrosion.

Lo bari metallic pòu intrar dins la composicion d'aliatges amb d'autrei metaus (en particular l'alumini, lo zinc, lo plomb e l'estanh)(en) Riccardo Ferro e Adriana Saccone, Intermetallic Chemistry, Elsevier, 2008, p. 355..

 Occuréncia e isotòpia 

La concentracion mejana dau bari dins la crosta terrèstra es de 425 ppm(en) « Abundance of Elements in the Earth's Crust and in the Sea », CRC Handbook of Chemistry and Physics, 97 edicion, 2016-2017, sec. 14, p. 17.. I es lo 14 element pus abondós e lei mineraus a basa de bari son pas rars dins la natura. Lo pus frequent es la baritina, un sulfat de bari, qu'es estada identificada dins fòrça regions dau monde. Es la fònt principau dau bari actualament produch. Pasmens, existís un segond minerau, la witherita, que pòu èsser l'objècte d'una esplecha industriala.

Lo bari tèn 40 isotòps coneguts e 10 isomèrs nuclears. Lo nombre de massa deis isotòps vària de 114 a 153. Aqueleis isotòps son lo resultat de reaccions termonuclearas aguent luòc durant lei supernòvas. Sièis son estables e un seten es quasi estable amb un periòde radioactiu situat entre 0,5 e 2,7.1021 ans. Lo bari naturau es ansin mai que mai compausat de bari-138 (71,698 %), de bari-137 (11,232 %), de bari-136 (7,854 %) e de bari-135 (6,592 %). Lo bari-134 (2,417 %), lo bari-132 (0,101 %) e lo bari-130 (0,106 %) son pus minoritaris(en) J. R. de Laeter, J. K. Böhlke, P. De Bièvre, H. Hidaka, H. S. Peiser, K. J. R. Rosman e P. D. P. Taylor, « Atomic weights of the elements. Review 2000 (IUPAC Technical Report) », Pure Appl. Chem., vol. 75, n° 6,‎ 2003, pp. 683–800.(en) M. E. Wieser, « Atomic weights of the elements 2005 (IUPAC Technical Report) », Pure Appl. Chem., vol. 78, n° 11,‎ 2006, pp. 2051–2066..

 Quimia e proprietats dei compausats bariats 

 Lo sulfat de bari 

Lo sulfat de bari BaSO4 es un solid blanc quasi insoluble dins leis acids (franc de l'acid sulfuric concentrat a caud) e lei solvents organics(fr) INRS, Baryum et composés. Fiche toxicologique n° 125, version 2012, consultada lo 7 de mai de 2025.. Se descompausa entre  e  °C. Es generalament preparat per purificacion de la baritina. La màger part de la produccion es utilizada per alordir lei fanjas de foratge e empedir la liberacion de gas. En causa de sa color blanca, lo sulfat de bari es tanben destinat a la fabricacion de pigments e de materiaus de carga per lei pinturas e lei papiers blancs (pigment litofòn). Enfin, es un produch de contrast utilizat en imatjariá medicala per obtenir de contrasts superiors a 4 % en modificant l'absorpcion dei rais X (generalament dins leis òs e lei paumons). Fa partida de la lista dei medicaments essenciaus de l'Organizacion Mondiala de la Santat(en) WHO Model List of Essential Medicines. 18th list, abriu de 2013..

 Lo carbonat de bari 

Lo carbonat de bari BaCO3 es un solid blanc que se descompausa a  °C. Es quasi insoluble dins l'aiga e l'etanòl, mai una dissolucion es possibla dins leis acids(fr) INRS, Baryum et composés. Fiche toxicologique n° 125, version 2012, consultada lo 7 de mai de 2025.. La witherita es un minerau naturau de carbonat de bari, mai es tanben possible de preparar aquela sau a partir d'una reaccion entre lo sulfur de bari BaS e lo carbonat de sòdi Na2CO3 en preséncia de dioxid de carbòni CO2(en) P. Patnaik, Handbook of inorganic chemicals, Nòva York, McGraw-Hill, 2003, pp. 82-83.. Pòu intrar dins la fabricacion de ceramica (en particular dins la glaçadura), de bricas e de malons. En pirotecnia, permet d'obtenir de fuòcs d'artifici verds. A temps passat, èra utilizat per luchar còntra lei rosigaires.

 Lo clorur de bari 

Lo clorur de bari BaCl2 es una sau blanca. Es preparat a partir d'una reaccion entre l'idroxid de bari e lo carbonat de bari en preséncia d'acid cloridric. Es soluble dins l'aiga e insoluble dins l'etanòl(fr) INRS, Baryum et composés. Fiche toxicologique n° 125, version 2012, consultada lo 7 de mai de 2025.. A plusors aplicacions coma reactiu permetent de detectar la preséncia d'ions sulfat, coma substància pirotecnica permetent de produrre una color verda dins lei fuòcs d'artifici e coma produch permetent de melhorar lo tractament termic de l'acier en siderurgia.

 L'idroxid de bari 

L'idroxid de bari Ba(OH)2 es una sau alcalina de color blanca. Es soluble dins leis acids e parcialament soluble dins l'aiga(fr) INRS, Baryum et composés. Fiche toxicologique n° 125, version 2012, consultada lo 7 de mai de 2025.. Es preparat a partir de reaccions entre lo sulfur de bari BaS e l'aiga o entre l'oxid de bari BaO e l'aiga. Es utilizat en quimia analitica per titrar lei solucions d'acids febles d'un biais precís, en pirotecnia per obtenir de fuòcs d'artifici verds e en quimia organica coma basa fòrta per idrolizar d'estèrs e de nitrils(en) Karl Meyer e Henry S. Bloch, « Naphthoresorcinol », Org. Synth., vol. 3, n° 37, 1945, pp. 25-73.(en) George Bosworth Brown, « Methylsuccinic acid », Org. Synth., vol. 3, n° 615, 1946, pp. 26-54..

 L'oxid de bari 

L'oxid de bari BaO es un solid blanc que fond entre  e  °C. Es soluble dins l'aiga (34,8 g/L) e fòrça soluble dins l'etanòl(fr) INRS, Baryum et composés. Fiche toxicologique n° 125, version 2012, consultada lo 7 de mai de 2025.. Es un compausat que reagís violentament amb l'aiga per formar d'idroxid de bari. Plusors metòdes permèton de l'obtenir coma lo caufatge d'una mescla de carbonat de bari e de còc, la calcinacion dau nitrat de bari, la calcinacion de la witherita o una reaccion entre lo bari elementari e lo dioxigèn. Durant leis ans 1880-1890, l'oxid de bari èra un precursor dins lo procès Brin, un procès de produccion de dioxigèn pur vengut obsolèt. Uei, es utilizat per assecar de gas e de solvents e coma additiu dins de veires especiaus.

 Lo nitrat de bari 


Lo nitrat de bari Ba(NO3)2 es un solid blanc que se descompausa a 592 °C. Es fòrça soluble dins l'aiga (87 g/L), mai insoluble dins l'etanòl(fr) INRS, Baryum et composés. Fiche toxicologique n° 125, version 2012, consultada lo 7 de mai de 2025.. Pòu s'encontrar dins la natura sota forma de nitrobarita, un minerau fòrça rar. Es un oxidant que reagís violentament amb lei reductors comuns. Per exemple, pòu formar de pouveras explosivas amb l'alumini o lo zinc. Pòu èsser fabricar a partir d'una reaccion entre lo carbonat de bari e l'acid nitric o en caufant una mescla de clorur de bari e de nitrat de sòdi. Leis aplicacions principalas d'aquela sau son en pirotecnica per obtenir de fuòcs d'artifici verds e dins lo domeni militar per fabricar d'explosiusPer exemple, lo baratol es una mescla de TNT e de nitrat de bari..

 Lo clorat de bari 

Lo clorat de bari Ba(ClO3)2 es un solid que fond a 413,9 °C. Plusors metòdes existisson per o sintetizar, mai lo pus utilizat industrialament es un procès electrolitic que permet d'obtenir una substància pura. Pòu èsser utilizat per obtenir de fuòcs d'artifici verds, mai en causa de son instabilitat, son usatge es pauc a cha pauc enebit dins lo monde(en) Elizabeth Wilson, « What's That Stuff? Fireworks », Chemical & Engineering News, vol. 79, n° 27, 2001, p. 27..

 Leis organobariats 

D'organobariats existisson, mai son encara mau coneguts. Presentan un interès en quimia organica car aurián, una estereoselectivitat pus precisa que lei reactius de Grignard tradicionaus(en) A. Yanagisawa, S. Habaue e H. Yamamoto, « Allylbarium in organic synthesis: unprecedented .alpha.-selective and stereospecific allylation of carbonyl compounds », Journal of the American Chemical Society, vol. 113, n° 23, 1991, p. 8955.(en) A. Yanagisawa, S. Habaue, K. Yasue e H. Yamamoto, « Allylbarium Reagents: Unprecedented Regio- and Stereoselective Allylation Reactions of Carbonyl Compounds », Journal of the American Chemical Society, vol. 116, n° 14, 1994, p. 6130..

 Produccion e fònts de bari 

La baritina e dins una mendre mesura la witherita son lei dos mineraus susceptibles d'èsser l'objècte d'una esplecha miniera per produrre de bari. Son relativament abondós dins la natura e lei resèrvas mondialas son estimadas entre 700 milions e 2 miliards de tonas. La produccion aumentèt durant lo sègle XX per agantar un premier maximom en 1981 amb 8,3 milions de tonas. Lo declin dei tubes catodics entraïnèt una demenicion fins a 5 milions de tonas durant leis ans 1990. Pasmens, dins leis ans 2000, un redreiçament aguèt luòc e la produccion es d'aperaquí 8 milions de tonas cada an. En 2024, la produccion mondiala èra de 8,2 milions de tonas. Lei productors pus importants èran China (2,6 Mt), Índia (2,1 Mt), leis Estats Units (1,4 Mt), Marròc (1 Mt) e Cazacstan (650 kt)(en) U.S. Geological Survey, Barite Statistics and Information, consultat lo 7 de mai de 2025, ..

Lo procès principau de produccion utilizada la baritina coma matèria premiera(en) Robert Kresse, Ulrich Baudis, Paul Jäger, H. Hermann Riechers, Heinz Wagner, Jochen Winkler e Hans Uwe Wolf, « Barium and Barium Compounds », dins Encyclopedia of Industrial Chemistry, Weinhein, Wiley-VCH, consultat lo 9 de mai de 2025, .. Lo minerau es netetjat, trissat e separat de seis impuretats, en particular lo qüars. Se leis impuretats son tròp nombrosas, una etapa de flotacion es aponduda au procès per leis eliminar. L'objectiu es d'obtenir una mescla contenent 98 % de baritina (amb un minimom de 95 %). Puei, lo minerau es reduch en preséncia de carbòni per obtenir de sulfur de bari :
 BaSO4 + 2 C → BaS + 2 CO2
Lo sulfur de bari permet d'obtenir divèrsei compausats bariats. Per exemple, permet d'obtenir lo nitrat de bari gràcias a una reaccion amb l'acid nitric (precursor de l'oxid de bari) o lo carbonat de bari gràcias a una reaccion amb lo dioxid de carbòni, etc. Per contuniar la produccion de bari pur, es necessari d'obtenir l'oxid de bari en caufant lo nitrat de bari per entraïnar sa descomposicion. Aquel oxid reagís alora amb una pouvera d'alumini a  °C per formar lo compausat metallic BaAl4 :
 3 BaO + 14 Al → 3 BaAl4 + Al2O3
BaAl4 es un intermediari de reaccion que contunia de reagir amb l'oxid de bari per formar dau bari elementari :
 8 BaO + BaAl4 → Ba↓ + 7 BaAl2O4
Lo rèsta de l'oxid de bari reagís amb l'alumina per formar un compausat solid. Lo bari metallic es alora vaporizat e mesclat amb d'argon eissuch. Aquò permet d'obtenir un bari metallic pur a 99 %. Aquela qualitat es sufisenta per leis aplicacions actualas.

 Toxicologia e pollucion 

Fòrça compausats bariats son toxics per l'òme e leis animaus. D'efiech, en causa de sei proprietats quimicas similaras a aquelei de saus de cali, lei saus solubles de bari son rapidament absorbits per l'organisme onte son fixats dins lei muscles, dins lei paumons e dins leis òs(fr) INRS, Baryum et composés. Fiche toxicologique n° 125, version 2012, consultada lo 7 de mai de 2025.. En cas d'intoxicacion aguda, leis efiechs principaus son observats en lo sistèma cardiovascular e en lo sistèma nerviós centrau. Pòu s'acabar per la mòrt de l'individú contaminat. La toxicitat cronica es encara mau coneguda. Lo bari e sei compausats semblan pas d'aver d'efiechs cancerigèns ni mutagèns. En revènge, son toxics per lo fètus de plusors animaus e un efiech en l'òme es donc possible.

Dempuei lo començament de la Revolucion Industriala, la concentracion de saus de bari aumenta lentament dins l'aiga. Aquela pollucion es encara pau estudiada, mai leis estudis toxicologics mòstran la possibilitat d'una aumentacion de la mortalitat deis animaus dins lei zònas pus tocadas(fr) INRS, Baryum et composés. Fiche toxicologique n° 125, version 2012, consultada lo 7 de mai de 2025..

 Annèxas 

 Liames intèrnes 
 Alcalinoterrós
 Baritina
 Carbonat de bari
 Clorur de bari
 Fuòc d'artifici
 Idroxid de bari
 Litofòn
 Nitrat de bari
 Organobariat
 Oxid de bari
 Sulfat de bari
 Witherita

 Bibliografia 

 (fr) INRS, Baryum et composés. Fiche toxicologique n° 125, version 2012, consultada lo 7 de mai de 2025.
 (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press Inc, 2009, 90 edicion,  p.
 (en) Robert Kresse, Ulrich Baudis, Paul Jäger, H. Hermann Riechers, Heinz Wagner, Jochen Winkler e Hans Uwe Wolf, « Barium and Barium Compounds », dins Encyclopedia of Industrial Chemistry, Weinhein, Wiley-VCH, consultat lo 9 de mai de 2025, .

 Nòtas e referéncias 

Categoria:Element quimic
Categoria:Metal alcalinoterrós