Hispanopedia WikiEl sulfato de bario es un compuesto inorgánico con la fórmula química Ba₂SO₄ . Es un sólido cristalino blanco, inodoro e insoluble en agua . Se encuentra en la naturaleza como el mineral barita , que es la principal fuente comercial de bario y de los materiales que se obtienen de él. Su aspecto blanco opaco y su alta densidad se aprovechan en sus principales aplicaciones. [ 4 ]
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 petrolíferos . Aumenta la densidad del fluido, [ 5 ] incrementando la presión hidrostática en el pozo y reduciendo la posibilidad de un reventón .
Agente de contraste radiológico
El sulfato de bario en suspensión se utiliza frecuentemente en medicina como agente de contraste radiológico para imágenes de rayos X y otros procedimientos diagnósticos. Se emplea con mayor frecuencia en estudios de imagen del tracto gastrointestinal durante lo que se conoce coloquialmente como " tratamiento con bario ". Se administra por vía oral o mediante enema , como una suspensión de partículas finas en una solución espesa similar a la leche (a menudo con edulcorantes y saborizantes añadidos). Si bien el bario es un metal pesado y sus compuestos hidrosolubles suelen ser altamente tóxicos, la baja solubilidad del sulfato de bario protege al paciente de absorber cantidades dañinas del metal. Además, el sulfato de bario se elimina fácilmente del organismo, a diferencia del Thorotrast , al que sustituyó. Debido al número atómico relativamente alto ( Z = 56) del bario, sus compuestos absorben los rayos X con mayor intensidad 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 y se utiliza 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 ( TiO₂ ) y sulfato de bario. La combinación de sulfato de bario y sulfuro de zinc (ZnS) es el pigmento inorgánico llamado litopón . En fotografía se utiliza como recubrimiento para ciertos papeles fotográficos. [ 5 ] También se utiliza como recubrimiento para difundir la luz de manera uniforme.
Pintura reflectante de luz para refrigeración
El sulfato de bario es altamente reflectante, tanto de la luz visible como de la ultravioleta. [ 6 ] Los investigadores lo utilizaron como ingrediente en una pintura que refleja el 98,1 % de la radiación solar , lo que permite que las superficies a las que se ha aplicado permanezcan más frescas en condiciones de luz solar. Las pinturas blancas disponibles comercialmente solo reflejan entre el 80 y el 90 % de la radiación solar. [ 7 ] Mediante el uso de nitruro de boro de nanoplaquetas hexagonales , el espesor de una capa de este tipo de pintura se redujo a 0,15 mm. [ 6 ]
abrillantador de papel
Una fina capa de sulfato de bario, denominada barita, se aplica primero sobre la superficie base de la mayoría de los papeles fotográficos para aumentar la reflectividad de la imagen . El primer papel de este tipo se introdujo en Alemania en 1884. [ 8 ] A continuación, se aplica una emulsión de haluro de plata fotosensible sobre la capa de barita. El recubrimiento de barita limita la penetración de la emulsión en las fibras del papel y la uniformiza, lo que da como resultado negros más homogéneos. [ 9 ] Posteriormente, pueden aplicarse recubrimientos adicionales para la fijación y protección de la imagen. La barita también se ha utilizado para dar brillo a los papeles destinados a la impresión por inyección de tinta . [ 10 ]
Relleno de plásticos
El sulfato de bario se usa comúnmente como relleno para plásticos con el fin de aumentar la densidad del polímero en aplicaciones de amortiguación de vibraciones. En plásticos de polipropileno y poliestireno , se usa como relleno en proporciones de hasta el 70%. Tiene el efecto de aumentar la resistencia a ácidos y álcalis y la opacidad. Estos compuestos también se usan como materiales de blindaje contra rayos X debido a su mayor radiopacidad. [ 11 ] En los casos en que la maquinabilidad y el peso son importantes, los compuestos con una alta fracción de masa (70-80%) de sulfato de bario pueden ser preferibles a los blindajes de acero más comúnmente utilizados. [ 12 ]
El sulfato de bario también se puede utilizar para mejorar las propiedades del material HDPE , [ 13 ] aunque normalmente en concentraciones relativamente bajas y a menudo en combinación con otros rellenos como el carbonato de calcio o el óxido de titanio .
Usos específicos
El sulfato de bario se utiliza en análisis de suelos. Las pruebas para determinar el pH y otras propiedades del suelo emplean indicadores de color, y las pequeñas partículas (generalmente arcilla) presentes en el suelo pueden enturbiar la mezcla de prueba y dificultar la visualización del color del indicador. El sulfato de bario añadido a la mezcla se une a estas partículas, haciéndolas más pesadas y provocando que se depositen en el fondo, lo que resulta en una solución más clara.
En colorimetría , el sulfato de bario se utiliza como un difusor casi perfecto para medir fuentes de luz.
En la fundición de metales, los moldes utilizados suelen recubrirse con sulfato de bario para evitar que el metal fundido se adhiera al molde.
También se utiliza en forros de freno , espumas anacústicas , recubrimientos en polvo y rellenos de conductos radiculares .
El sulfato de bario es un ingrediente de los gránulos de "goma" utilizados por la policía chilena . [ 14 ] Esto, junto con la sílice, ayuda a que el gránulo alcance una dureza Shore A de 96,5 . [ 14 ]
Soporte de catalizador
El sulfato de bario se utiliza como soporte de catalizador en la hidrogenación selectiva de grupos funcionales sensibles a la sobrerreducción . Gracias a su baja superficie específica, el tiempo de contacto del sustrato con el catalizador es menor, lo que permite alcanzar una mayor selectividad. El paladio sobre sulfato de bario también se emplea como catalizador en la reducción de Rosenmund .
Pirotécnica
Dado que los compuestos de bario emiten una luz verde característica al calentarse a altas temperaturas, las sales de bario se utilizan con frecuencia en fórmulas pirotécnicas verdes, aunque las sales de nitrato y clorato son más comunes. El sulfato de bario se usa habitualmente como componente de composiciones pirotécnicas estroboscópicas.
Industria del cobre
Debido a su alto punto de fusión y a su insolubilidad en agua, el sulfato de bario se utiliza como agente desmoldante en la fundición de placas de ánodo de cobre . Estas placas se funden en moldes de cobre , por lo que, para evitar el contacto directo del cobre líquido con el molde sólido, se aplica una suspensión de sulfato de bario en polvo fino disuelto en agua sobre la superficie del molde. De esta manera, cuando el cobre fundido se solidifica formando la placa de ánodo, esta se puede extraer fácilmente del molde.
Mediciones radiométricas
El sulfato de bario se utiliza a veces, además del politetrafluoroetileno (PTFE), para recubrir el interior de las esferas integradoras debido a la alta reflectancia del material y a sus características casi lambertianas .
Impresión 3D de armas de fuego
El sulfato de bario figura entre los materiales aceptables para la Oficina de Alcohol, Tabaco, Armas de Fuego y Explosivos (BATFE) para la fabricación de armas de fuego y/o componentes de plástico, con el fin de cumplir con el requisito federal estadounidense de que una máquina de rayos X debe poder representar con precisión la forma del arma de fuego o componente de plástico. [ 15 ]
Recubrimiento antiminas
El sulfato de bario fue el ingrediente principal del recubrimiento Zimmerit utilizado para proteger los vehículos blindados de combate alemanes de las minas antitanque adheridas magnéticamente durante la Segunda Guerra Mundial .
Sucesos biológicos
El sulfato de bario también es utilizado por el género Loxodes de ciliados en orgánulos conocidos como vesículas de Müller , que participan en la detección de la gravedad. [ 16 ]
Producción
Casi todo el bario que se consume comercialmente se obtiene de la barita , que suele ser muy impura. La barita se procesa mediante reducción termoquímica de sulfato (TSR), también conocida como reducción carbotérmica (calentamiento con coque ), para obtener sulfuro de bario .
- BaSO₄ + 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 + H₂SO₄ → BaSO₄ + H₂S
El sulfato de bario producido de esta manera se suele llamar blanc fixe , que en francés significa "blanco permanente". El blanc fixe es la forma de bario que se encuentra en productos de consumo, como las pinturas. [ 5 ]
En el laboratorio, el sulfato de bario se genera mediante la combinación de soluciones de iones de bario y sales de sulfato. Debido a su insolubilidad, el sulfato de bario es la sal de bario menos tóxica, por lo que los residuos 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 el análisis inorgánico cualitativo como prueba para iones Ba²⁺ , así como para sulfato.
Las materias primas no tratadas, como la barita natural formada en condiciones hidrotermales, pueden contener muchas impurezas, como ao, cuarzo o incluso sílice amorfa . [ 17 ]
Historia
El sulfato de bario se reduce a sulfuro de bario mediante 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.
A principios del siglo XX, durante el período de colonización japonesa, se descubrió la presencia natural de hokutolita en la zona de aguas termales de Beitou, cerca de la ciudad de Taipéi, Taiwán. La hokutolita es un mineral radiactivo compuesto principalmente de PbSO₄ y BaSO₄ , pero que también contiene trazas de uranio, torio y radio. Los japoneses extrajeron estos elementos para usos industriales y también construyeron decenas de balnearios terapéuticos en la zona. [ 18 ]
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. La forma más común de intoxicación accidental por bario se produce por el consumo de sales solubles de bario etiquetadas erróneamente como BaSO₄ . En el incidente de Celobar (Brasil, 2003), nueve pacientes fallecieron por un agente de contraste radiológico preparado incorrectamente. En cuanto a las exposiciones ocupacionales, la Administración de Seguridad y Salud Ocupacional ( OSHA) estableció un límite de exposición permisible de 15 mg/m³ , mientras que el Instituto Nacional para la Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH) tiene un límite de exposición recomendado de 10 mg/m³ . Para las exposiciones respiratorias, ambas agencias han establecido un límite de exposición ocupacional de 5 mg/ m³ . [ 19 ]
Véase también
Referencias
- ↑ Manual CRC de Química y Física (85.ª ed.). CRC Press. 2004. págs. 4–45 . ISBN 0-8493-0485-7.
- 1 2 Zumdahl, Steven S. (2009). Principios de química (6.ª ed.). Houghton Mifflin Company. ISBN 978-0-618-94690-7.
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- ↑ "Sulfato de bario" . Guía de bolsillo del NIOSH sobre riesgos químicos . Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades. 4 de abril de 2011. Consultado el 18 de noviembre de 2013 .
- compuestos de bario
- Sulfatos
- pigmentos inorgánicos
- Agentes de contraste radiológico