Sulfate de baryum - Barium sulfate
|
|||
|
|||
| Identifiants | |||
|---|---|---|---|
|
Modèle 3D ( JSmol )
|
|||
| ChEBI | |||
| ChEMBL | |||
| ChemSpider | |||
| Banque de médicaments | |||
| Carte d'information de l'ECHA |
100.028.896 
|
||
| Numéro CE | |||
| KEGG | |||
|
CID PubChem
|
|||
| Numéro RTECS | |||
| UNII | |||
| Numéro ONU | 1564 | ||
|
Tableau de bord CompTox ( EPA )
|
|||
|
|||
|
|||
| Propriétés | |||
| BaSO 4 | |||
| Masse molaire | 233,38 g/mol | ||
| Apparence | cristallin blanc | ||
| Odeur | inodore | ||
| Densité | 4,49 g / cm 3 | ||
| Point de fusion | 1 580 °C (2 880 °F; 1 850 K) | ||
| Point d'ébullition | 1 600 °C (2 910 °F; 1 870 K) (se décompose) | ||
| 0,2448 mg/100 ml (20 °C) 0,285 mg/100 ml (30 °C) |
|||
|
Produit de solubilité ( K sp )
|
1,0842 × 10 −10 (25 °C) | ||
| Solubilité | insoluble dans l' alcool , soluble dans l'acide sulfurique concentré et chaud | ||
| −71,3.10 −6 cm 3 /mol | |||
|
Indice de réfraction ( n D )
|
1,636 (alpha) | ||
| Structure | |||
| orthorhombique | |||
| Thermochimie | |||
|
Entropie molaire standard ( S |
132 J/(mol·K) | ||
|
Std enthalpie de
formation (Δ f H ⦵ 298 ) |
−1465 kJ/mol | ||
| Pharmacologie | |||
| V08BA01 ( OMS ) | |||
| par voie orale, rectale | |||
| Pharmacocinétique : | |||
| négligeable par la bouche | |||
| rectal | |||
| Statut légal | |||
| Dangers | |||
| P260 , P264 , P270 , P273 , P314 , P501 | |||
| NFPA 704 (diamant de feu) | |||
| point de rupture | incombustible | ||
| NIOSH (limites d'exposition pour la santé aux États-Unis) : | |||
|
PEL (Autorisé)
|
TWA 15 mg/m 3 (total) TWA 5 mg/m 3 (resp) | ||
|
REL (recommandé)
|
TWA 10 mg/m 3 (total) TWA 5 mg/m 3 (resp) | ||
|
IDLH (Danger immédiat)
|
ND | ||
|
Sauf indication contraire, les données sont données pour les matériaux dans leur état standard (à 25 °C [77 °F], 100 kPa). |
|||
 vérifier ( qu'est-ce que c'est ?)
  |
|||
| Références de l'infobox | |||
Le sulfate de baryum (ou sulfate ) est le composé inorganique de formule chimique Ba SO 4 . C'est un solide cristallin blanc qui est inodore et insoluble dans l' eau . Il se présente sous forme de barytine minérale , qui est la principale source commerciale de baryum et de matériaux préparés à partir de celui-ci. L'aspect blanc opaque et sa haute densité sont exploités dans ses principales applications.
Les usages
Fluides de forage
Environ 80% de la production mondiale de sulfate de baryum, principalement des minéraux purifiés, est consommé en tant que composant du fluide de forage de puits de pétrole . Il augmente la densité du fluide, augmente la pression hydrostatique dans le puits et réduit les risques d' éruption .
Agent de radiocontraste
Le sulfate de baryum en suspension est fréquemment utilisé en médecine comme agent de contraste radiologique pour l' imagerie aux rayons X et d'autres procédures de diagnostic. Il est le plus souvent utilisé en imagerie du tractus gastro-intestinal lors de ce que l'on appelle familièrement un « repas baryté ». Il est administré par voie orale ou par lavement , sous forme de suspension de fines particules dans une solution épaisse ressemblant à du lait (souvent additionnée d'agents édulcorants et aromatisants). Bien que le baryum soit un métal lourd et que ses composés hydrosolubles soient souvent très toxiques, la faible solubilité du sulfate de baryum protège le patient contre l'absorption de quantités nocives du métal. Le sulfate de baryum est également facilement éliminé du corps, contrairement au Thorotrast , qu'il a remplacé. En raison du numéro atomique relativement élevé ( Z = 56) du baryum, ses composés absorbent les rayons X plus fortement que les composés dérivés de noyaux plus légers.
Pigment
La majorité du sulfate de baryum synthétique est utilisé comme composant de pigment blanc pour les peintures. Dans la peinture à l'huile, le sulfate de baryum est presque transparent et est utilisé comme charge ou pour modifier la consistance. Un grand fabricant de peinture à l'huile pour artistes vend du « blanc permanent » qui contient un mélange de pigment blanc de titane ( TiO 2 ) et de sulfate de baryum. La combinaison de sulfate de baryum et de sulfure de zinc (ZnS) est le pigment inorganique appelé lithopone . En photographie, il est utilisé comme revêtement pour certains papiers photographiques.
Peinture réfléchissant la chaleur
En 2021, des chercheurs de l' Université Purdue ont annoncé avoir formulé une peinture à base de sulfate de baryum qui réfléchit 98,1% de tout le rayonnement solaire , refroidissant ainsi les surfaces sur lesquelles elle a été appliquée.
Cela contraste avec les peintures blanches disponibles dans le commerce qui ne peuvent refléter que 80 à 90 % de la lumière du soleil qui frappe ces surfaces peintes, les réchauffant ainsi. Les chercheurs se sont associés à une entreprise pour développer la peinture et la mettre sur le marché, et un brevet pour cette peinture a été déposé pour le moment.
azurant papier
Une fine couche de sulfate de baryum appelée baryte est d'abord appliquée sur la surface de base de la plupart des papiers photographiques pour augmenter la réflectivité de l'image, avec le premier papier de ce type introduit en 1884 en Allemagne . L' émulsion d' halogénure d'argent photosensible est ensuite appliquée sur la couche de baryte. Le revêtement baryté limite la pénétration de l'émulsion dans les fibres du papier et rend l'émulsion plus uniforme, résultant en des noirs plus uniformes. (D'autres revêtements peuvent alors être présents pour la fixation et la protection de l'image.) Plus récemment, la baryte a été utilisée pour éclaircir les papiers destinés à l' impression à jet d'encre .
Remplisseur de plastique
Le sulfate de baryum est couramment utilisé comme charge pour les plastiques afin d'augmenter la densité du polymère dans les applications d'amortissement de masse vibratoire. Dans les plastiques polypropylène et polystyrène , il est utilisé comme charge dans des proportions allant jusqu'à 70 %. Il a pour effet d'augmenter la résistance et l'opacité aux acides et aux alcalis. De tels composites sont également utilisés comme matériaux de protection contre les rayons X en raison de leur radio-opacité accrue. Pour certaines applications particulières, les composites avec une fraction massique élevée (70-80%) de sulfate de baryum peuvent être préférés aux blindages en acier plus couramment utilisés.
Utilisations de niche
Le sulfate de baryum est utilisé dans les analyses de sol. Les tests de pH du sol et d'autres qualités du sol utilisent des indicateurs colorés, et de petites particules (généralement de l'argile) du sol peuvent troubler le mélange d'essai et rendre difficile la lecture de la couleur de l'indicateur. Le sulfate de baryum ajouté au mélange se lie à ces particules, les rendant plus lourdes de sorte qu'elles tombent au fond, laissant une solution plus claire.
En colorimétrie , le sulfate de baryum est utilisé comme diffuseur quasi parfait lors de la mesure des sources lumineuses.
Dans la coulée des métaux, les moules utilisés sont souvent recouverts de sulfate de baryum afin d'empêcher le métal en fusion de se lier au moule.
Il est également utilisé dans les garnitures de frein , les mousses anacoustiques , les revêtements en poudre et le remplissage du canal radiculaire .
Le sulfate de baryum est un ingrédient des pastilles de "caoutchouc" utilisées par la police chilienne . Ceci, associé à la silice, aide la pastille à atteindre une dureté de 96,5 shore A.
Prise en charge du catalyseur
Le sulfate de baryum est utilisé comme support de catalyseur lors de l' hydrogénation sélective de groupes fonctionnels sensibles à la surréduction . Avec une faible surface spécifique, le temps de contact du substrat avec le catalyseur est plus court et ainsi la sélectivité est atteinte. Le palladium sur sulfate de baryum est également utilisé comme catalyseur dans la réduction de Rosenmund .
Pyrotechnie
Comme les composés de baryum émettent une lumière verte caractéristique lorsqu'ils sont chauffés à haute température, les sels de baryum sont souvent utilisés dans les formules pyrotechniques vertes, bien que les sels de nitrate et de chlorate soient plus courants. Le sulfate de baryum est couramment utilisé comme composant de compositions pyrotechniques "stroboscopiques".
Industrie du cuivre
Comme le sulfate de baryum a un point de fusion élevé et est insoluble dans l'eau, il est utilisé comme matériau de démoulage dans la coulée de plaques d'anodes en cuivre . Les plaques d' anode sont coulées dans des moules en cuivre, afin d'éviter le contact direct du cuivre liquide avec le moule en cuivre solide, une suspension de fine poudre de sulfate de baryum dans l'eau est utilisée comme revêtement sur la surface du moule. Ainsi, lorsque le cuivre fondu se solidifie sous la forme d'une plaque anodique, il peut être facilement démoulé.
Mesures radiométriques
Le sulfate de baryum est parfois utilisé (ou encore du PTFE) pour revêtir l'intérieur des sphères d'intégration en raison de la réflectance élevée du matériau et de ses caractéristiques lambertiennes proches .
Production
Presque tout le baryum consommé dans le commerce est obtenu à partir de barytine , qui est souvent très impure. La barytine est traitée par réduction thermochimique au sulfate (TSR), également connue sous le nom de réduction carbothermique (chauffage avec du coke ) pour donner du sulfure de baryum :
- BaSO 4 + 4 C → BaS + 4 CO
Contrairement au sulfate de baryum, le sulfure de baryum est soluble dans l'eau et facilement converti en oxyde, carbonate et halogénures. Pour produire du sulfate de baryum très pur, le sulfure ou le chlorure est traité avec de l'acide sulfurique ou des sels de sulfate :
- BaS + H 2 SO 4 → BaSO 4 + H 2 S
Le sulfate de baryum produit de cette manière est souvent appelé blanc fixe , qui signifie « blanc permanent » en français. Le blanc fixe est la forme de baryum rencontrée dans les produits de consommation, comme les peintures.
En laboratoire, le sulfate de baryum est généré en combinant des solutions d'ions baryum et de sels de sulfate. Le sulfate de baryum étant le sel de baryum le moins toxique en raison de son insolubilité, les déchets contenant des sels de baryum sont parfois traités avec du sulfate de sodium pour immobiliser (détoxifier) le baryum. Le sulfate de baryum est l'un des sels de sulfate les plus insolubles. Sa faible solubilité est exploitée en analyse inorganique qualitative comme test pour les ions Ba 2+ , ainsi que pour le sulfate.
Les matières premières non traitées telles que la baryte naturelle formée dans des conditions hydrothermales peuvent contenir de nombreuses impuretés, entre autres, du quartz , ou encore de la silice amorphe .
Histoire
Le sulfate de baryum est réduit en sulfure de baryum par le carbone. La découverte accidentelle de cette conversion il y a plusieurs siècles a conduit à la découverte du premier phosphore synthétique . Le sulfure, contrairement au sulfate, est soluble dans l'eau.
Au début du 20e siècle, pendant la période de colonisation japonaise, on a découvert que l' hokutolite existait naturellement dans la région des sources chaudes de Beitou, près de la ville de Taipei, à Taïwan. L'hokutolite est un minéral radioactif composé principalement de PbSO 4 et de BaSO 4 , mais contenant également des traces d'uranium, de thorium et de radium. Les Japonais ont récolté ces éléments à des fins industrielles et ont également développé des dizaines de « bains thermales thérapeutiques » dans la région.
Aspects de sécurité
Bien que les sels solubles de baryum soient modérément toxiques pour l'homme, le sulfate de baryum est non toxique en raison de son insolubilité. Le moyen le plus courant d'empoisonnement au baryum par inadvertance provient de la consommation de sels de baryum solubles mal étiquetés comme BaSO 4 . Dans l' incident de Celobar (Brésil, 2003) , neuf patients sont décédés à cause d' un agent de contraste radiologique mal préparé. En ce qui concerne les expositions professionnelles, l' Occupational Safety and Health Administration a fixé une limite d'exposition admissible à 15 mg/m 3 , tandis que le National Institute for Occupational Safety and Health a une limite d'exposition recommandée à 10 mg/m 3 . Pour les expositions respiratoires, les deux agences ont fixé une limite d'exposition professionnelle à 5 mg/m 3 .
Voir également
Les références
- ^ CRC Handbook of Chemistry and Physics (85e éd.). Presse CRC. 2004. p. 4-45 . ISBN 0-8493-0485-7.
- ^ un b Zumdahl, Steven S. (2009). Principes chimiques (6e éd.). Compagnie Houghton Mifflin. ISBN 978-0-618-94690-7.
- ^ A b c d NIOSH Pocket Guide de dangers des produits chimiques. "#0047" . Institut national pour la sécurité et la santé au travail (NIOSH).
- ^ Un b Holleman, AF et Wiberg, E. (2001) Chimie inorganique , 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, "et barium barium composés" dans l' Encyclopédie Ullmann de chimie industrielle, 2007 Wiley-VCH, Weinheim. doi : 10.1002/14356007.a03_325.pub2
- ^ Le record de Purdue pour la peinture la plus blanche apparaît dans la dernière édition de « Guinness World Records » , par Kayla Wiles, à l' Université Purdue ; publié le 16 septembre 2021; récupéré le 18 octobre 2021
- ^ Le Getty Conservation Institute, Gélatine d'argent. L'Atlas des signatures analytiques des processus photographiques . J. Paul Getty Trust, 2013.
- ^ Salvaggio, Nanette L. Matériaux et procédés photographiques de base. Taylor & Francis États-Unis, 27 octobre 2008. p. 362.
- ^ Nikitas, Théano. « Des papiers jet d'encre qui donneront du peps à vos photos : vous et vos clients vous ennuyez-vous avec vos tirages photo ? Découvrez nos papiers jet d'encre d'art et de spécialité préférés qui ne manqueront pas de faire ressortir vos images. » Photo District News Juillet 2012 : 36+. Centre de Référence Générale OR. La toile. 3 novembre 2012.
- ^ Lopresti, Mattia; Alberto, Gabriele; Cantamesa, Simone ; Cantino, Giorgio; Conterosito, Eleonora; Palin, Luca; Milanesio, Marco (28 janvier 2020). "Composites à base de polymères légers, faciles à former et non toxiques pour le blindage contre les rayons X durs : une étude théorique et expérimentale" . Journal international des sciences moléculaires . 21 (3) : 833. doi : 10.3390/ijms21030833 . PMC 7037949 . PMID 32012889 .
- ^ un b "Investigación U. de Chile comprueba que perdigones usados por Carabineros contienen solo 20 por ciento de goma" . Université du Chili . 18 novembre 2019 . Consulté le 29 juin 2020 .
- ^ Fedele, L.; Todesca, R.; Boni, M. (2003). « La minéralisation de barytine-silice à la discordance inter-Ordovicienne dans le sud-ouest de la Sardaigne (Italie) : une étude d'inclusion fluide ». Minéralogie et pétrologie . 77 (3-4): 197-213. Bibcode : 2003MinPe..77..197F . doi : 10.1007/s00710-002-0200-9 . ISSN 0930-0708 . S2CID 129874363 .
- ^ Chu, Tieh-Chi; Wang, Jeng-Jong (2000). « Déséquilibre radioactif des séries de nucléides d'uranium et de thorium dans les sources chaudes et les eaux de rivière du bassin de sources chaudes de Peitou à Taipei » . Journal des sciences nucléaires et radiochimiques . 1 (1) : 5-10. doi : 10.14494/jnrs2000.1.5 .
- ^ "Sulfate de baryum" . NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards . Centres pour le Contrôle et la Prévention des catastrophes. 4 avril 2011 . Consulté le 18 novembre 2013 .