Bario - Ba

Bario: caratteristiche, composti, utilizzo e metodo di produzione del Bario

Il bario è un elemento relativamente abbondante in natura (circa 0,04% nella crosta terrestre). I principali minerali sono il solfato (BaSO4) detto baritina o spato pesante e, più raro, il carbonato (BaCO3) detto witherite. Il bario (il cui nome deriva dal greco barys, pesante) è noto come baritina dal sec. XVIII, ma è stato isolato come elemento per la prima volta nel 1808 da H. Dayy. È un metallo argenteo, abbastanza tenero, duttile, malleabile e relativamente volatile. E’ un elemento molto reattivo, elettropositivo e quindi riducente: reagisce con l'acqua e con l'ammoniaca (con particolare violenza), con l'ossigeno, lo zolfo, l'azoto, il carbonio, l'idrogeno e con quasi tutti i non-metalli. Nei suoi composti presenta sempre lo stato di  ossidazione +2.

Bario: composti

In soluzione acquosa lo ione Ba2+ è solo leggermente idratato e mostra scarsa tendenza a formare complessi. I composti del bario solubili in acqua sono in generale tossici per l'uomo e gli animali.

L'ossido di bario (BaO) è una polvere bianca che reagisce vivacemente con acqua formando l'idrossido Ba(OH)2, con l'ossigeno dell'aria formando il perossido BaO2, con biossido di carbonio formando il carbonato BaCO3. Si prepara industrialmente scaldando il carbonato con carbone (C) a circa 1000°C:

BaCO3 + C → BaO + 2CO

Viene utilizzato per preparare saponi al bario, nella chiarificazione dei succhi di barbabietola da zucchero, come neutralizzante di idrocarburi solfonati impiegati come detergenti.

L'idrossido di bario [Ba(OH)2] anidro è una polvere bianca che fonde a circa 400°C e si decompone verso i 1000°C; è una base forte, abbastanza solubile in acqua dove forma diversi idrati, tra cui l'ottoidrato [Ba(OH)2∙8H2O]. La sua soluzione acquosa (acqua di barite o barite caustica) si intorbida facilmente in superficie per reazione con il biossido di carbonio dell'aria.

Il solfato di bario (BaSO4) è una polvere bianca che fonde a 1350°C e si decompone in ossido verso i 1500°C. E’ poco solubile in acqua (2,4 mg/l a 20°C), ma si discioglie in acido solforico concentrato. Data la sua insolubilità in acqua (e quindi non tossicità) e la sua opacità ai raggi X, il solfato di bario, miscelato con acqua o latte a formare una sospensione la cui concentrazione può essere variata a seconda dell'organo da esaminare, è utilizzato in radiologia come mezzo di contrasto per l'esame dell'apparato digerente.

Il solfuro di bario (BaS), solubile in acqua, facilmente ossidabile a solfato, costituisce l'intermedio essenziale per la preparazione di tutti gli altri prodotti industriali e composti del bario quali carbonato, cloruro, nitrato. Il polisolfuro trova impiego come insetticida e anticrittogamico.

Il carbonato di bario (BaCO3) è presente come minerale (witherite) ed è un sale poco solubile in acqua. È largamente utilizzato per preparare altri composti del bario (tra i quali i titanati e i ferrati utilizzati in elettrotecnica), nella fabbricazione di vetri e ceramiche, nella composizione di antiparassitari.

Il cloruro di bario (BaCl2) è un sale abbastanza solubile in acqua con la quale forma diversi idrati (per esempio il biidrato, BaCl2∙2H2O). Viene generalmente preparato per reazione in soluzione tra acido cloridrico e solfuro di bario. È usato fra l'altro, come mordente nell'industria tessile e come anticrittogamico e insetticida in agricoltura.

Il nitrato di bario [Ba(NO3)2] può essere ottenuto disciogliendo il carbonato in acido nitrico; fonde a circa 600°C e si decompone esotermicamente a temperature superiori in ossido di bario, diossido di azoto e ossigeno:

2 Ba(NO3)2 → 2 BaO + 4 NO2 + O2

È utilizzato nella fabbricazione di esplosivi e in pirotecnica per la colorazione verde che impartisce alla fiamma.

Il titanato di bario (BaTiO3) ha cristalli che, per le loro proprietà piezoelettriche, vengono largamente impiegati in microfoni e testine fonografiche.

Bario: utilizzo

L’unico  impiego del bario metallico (e sue leghe) è come assorbitore per eliminare, data la sua elevata reattività, le ultime tracce di gas dai tubi elettronici; l'entità della sua produzione è pertanto limitata.

Bario: metodo di produzione

Il metodo più conveniente per preparare il bario metallico è quello della riduzione dell'ossido (BaO) con alluminio (Al) o silicio (Si), a 1000-1500°C, sotto vuoto, con formazione di metaalluminato di bario:

4 BaO + 2 Al → BaAl2O4 + 3 Ba