Hidróxido de bario (Ba(OH)2): propiedades, riesgos y usos
El hidróxido de bario es un compuesto químico de fórmula Ba(OH)2(H2O)x. Es una base fuerte y puede estar en forma anhidra, monohidratada u octohidratada. La forma monohidratada, también llamada agua de barita, es la más común y la de uso comercial.
El hidróxido de bario se puede preparar disolviendo óxido de bario (BaO) en agua: BaO + 9H2O → Ba(OH)2·8H2O. Se cristaliza como el octahidrato, que se convierte en el monohidrato al calentarse en aire. A 100 ° C en vacío, el monohidrato producirá BaO y agua.
El monohidrato adopta una estructura estratificada. Los centros Ba2+ adoptan una geometría octahédrica. Cada centro Ba2+ está unido por dos ligandos de agua y seis ligandos de hidróxido, que son respectivamente puente doble y triple a los centros Ba2+ vecinos.
En el octahidrato, los centros Ba2+ individuales son de nuevo ocho coordenadas pero no comparten ligandos (Barium Hydroxide, S.F.).
Propiedades del hidróxido de bario
El hidróxido de bario son cristales octahédricos de color blanco o transparente. Carentes de olor y con un sabor cáustico.
La forma anhidra posee un peso molecular de 171,34 g/mol, una densidad de 2,18 g/ml, un punto de fusión de 407 °C y un punto de ebullición de 780 °C (Royal Society of Chemistry , 2015).
La forma monohidratada tiene un peso molecular de 189,355 g/mol, una densidad de 3,743 g/ml y un punto de fusión de 300 °C (Royal Society of Chemistry, 2015).
La forma octohidratada tiene un peso molecular de 315,46 g/mol, una densidad de 2,18 g/ml y un punto de fusión de 78 °C (Royal Society of Chemistry, 2015).
El compuesto es ligeramente soluble en agua e insoluble en acetona. Es una base fuerte con un pKa de 0,15 y 0,64 para el primer y segundo OH– respectivamente.
El hidróxido de bario reacciona de forma similar al hidróxido de sodio (NaOH), pero es menos soluble en agua. Neutraliza los ácidos exotérmicamente para formar sales más agua. Puede reaccionar con aluminio y zinc para formar óxidos o hidróxidos del metal y generar hidrógeno gaseoso.
Puede iniciar reacciones de polimerización en compuestos orgánicos polimerizables, especialmente epóxidos.
Puede generar gases inflamables y/o tóxicos con sales de amonio, nitruros, compuestos orgánicos halogenados, diversos metales, peróxidos e hidroperóxidos. Las mezclas con gomas cloradas explotan cuando son calentadas o trituradas (BARIUM HYDROXIDE MONOHYDRATE, 2016).
El hidróxido de bario se descompone en óxido de bario cuando se calienta a 800 ° C. La reacción con dióxido de carbono produce carbonato de bario. Su solución acuosa, altamente alcalina, experimenta reacciones de neutralización con ácidos. Así, forma sulfato de bario y fosfato de bario con ácidos sulfúrico y fosfórico, respectivamente.
H2SO4 + Ba(OH)2 BaSO4 + 2H2O
La reacción con sulfuro de hidrógeno produce sulfuro de bario. La precipitación de muchas sales de bario insolubles, o menos solubles, puede resultar de una doble reacción de reemplazo cuando se mezcla una solución acuosa de hidróxido de bario con muchas soluciones de otras sales metálicas.
La mezcla del hidróxido de bario hidratado sólido con cloruro amónico sólido en un vaso de precipitados produce una reacción endotérmica para producir un líquido, con la evolución del amoníaco. La temperatura disminuye drásticamente hasta aproximadamente -20ºC (Royal Society of Chemistry , 2017).
Ba(OH)2 (s) + 2NH4Cl (s) → BaCl2 (aq) + 2NH3 (g) + H2O
Ba (OH) 2 reacciona con dióxido de carbono para producir carbonato de bario. Esto se expresa mediante la siguiente reacción química:
Ba(OH)2 + CO2 → BaCO3 + H2O.
Reactividad y peligros
El hidróxido de bario se clasifica como un compuesto estable, no combustible que reacciona rápida y exotérmicamente con ácidos, además es incompatible con el dióxido de carbono y la humedad. El compuesto es tóxico y, como base fuerte, es corrosivo.
La inhalación, la ingestión o el contacto de la piel con el material pueden causar lesiones graves o la muerte. El contacto con la sustancia fundida puede causar quemaduras severas en la piel y los ojos.
Se debe evitar el contacto con la piel. Los efectos del contacto o la inhalación pueden retrasarse. El fuego puede producir gases irritantes, corrosivos y/o tóxicos. Las aguas residuales de control de fuego pueden ser corrosiva y/o tóxica y causar contaminación.
Contacto con los ojos
Si el compuesto entra en contacto con los ojos se debe revisar y quitar los lentes de contacto. Se debe lavar inmediatamente los ojos con abundante agua durante al menos 15 minutos, con agua fría.
Contacto con la piel
En caso de contacto con la piel, se debe enjuagar inmediatamente el área afectada durante al menos 15 minutos con abundante agua o un ácido débil, por ejemplo vinagre, mientras se quita la ropa contaminada y los zapatos. Cubra la piel irritada con un emoliente.
Lave la ropa y zapatos antes de volver a usarlos. Si el contacto es grave, lavar con un jabón desinfectante y cubrir la piel contaminada con una crema anti-bacteriana.
Inhalación
En caso de inhalación, se debe trasladar a la víctima a un lugar fresco. Si no respira, se administra respiración artificial. Si la respiración es difícil, proporcione oxígeno.
Ingestión
Si el compuesto se ingiere, no se debe inducir el vómito. Afloje la ropa apretada tal como cuello de camisa, cinturón o corbata.
En todos los casos se debe obtener atención médica inmediata (Material Safety Data Sheet Barium hydroxide monohydrate, 2013).
Usos
1- Industria
Industrialmente, el hidróxido de bario se utiliza como precursor de otros compuestos de bario. El monohidrato se utiliza para deshidratar y eliminar el sulfato de diversos productos. Esta aplicación explota la muy baja solubilidad del sulfato de bario. Esta aplicación industrial también se aplica a usos de laboratorio.
El hidróxido de bario se utiliza como un aditivo en termoplásticos (tales como resinas fenólicas), rayones y estabilizadores de PVC para mejorar las propiedades plásticas. Este material se utiliza como un aditivo de uso general para lubricantes y grasas.
Otras aplicaciones industriales del hidróxido de bario incluyen fabricación de azúcar, jabones de fabricación, saponificación de grasas, fusión de silicatos y síntesis química de otros compuestos de bario y compuestos orgánicos (BARIUM HYDROXIDE, S.F.).
2- Laboratorio
El hidróxido de bario se utiliza en química analítica para la titulación de ácidos débiles, particularmente ácidos orgánicos. Se garantiza que su solución acuosa transparente está libre de carbonato, a diferencia de los de hidróxido de sodio e hidróxido de potasio, ya que el carbonato de bario es insoluble en agua.
Esto permite utilizar indicadores como la fenolftaleína o la timolftaleína (con cambios de color alcalino) sin riesgo de errores de titulación provocados por la presencia de iones carbonato, que son mucho menos básicos (Mendham, Denney, Barnes, & Thomas, 2000).
El hidróxido de bario se utiliza ocasionalmente en síntesis orgánica como base fuerte, por ejemplo para la hidrólisis de ésteres y nitrilos:
El hidróxido de bario se usa, también, en la descarboxilación de aminoácidos que liberan carbonato de bario en el proceso.
También se utiliza en la preparación de ciclopentanona, alcohol de diacetona y gamma – lactona D – Gulónica.
3- Catalizador en la reacción Wittig-Horner
La reacción Wittig-Horner, también conocida como reacción de Horner-Wadsworth-Emmons (o reacción de HWE) es una reacción química usada en la química orgánica para estabilizar carbaniones de fosfonatos con aldehídos (o cetonas) para producir predominante E-alquenos (trans).
La reacción soncoquímica de Wittig-Horner es catalizada por hidróxido de bario activado y es llevada a cabo en condiciones de interface sólido-líquido.
El proceso soncoquímico tiene lugar a temperatura ambiente y con un menor peso de catalizador y tiempo de reacción que el proceso térmico. En estas condiciones, se obtienen rendimientos similares a los del proceso térmico.
En el trabajo de (J. V. Sinisterra, 1987) se analiza la influencia sobre el rendimiento del tiempo de sonicación, el peso del catalizador y el disolvente. Deben añadirse pequeñas cantidades de agua para que tenga lugar la reacción.
Se analiza la naturaleza del sitio activo del catalizador que actúa en el proceso. Se propone un mecanismo ETC para el proceso sonoquímico.
4- Otros usos
El hidróxido de bario tiene otros usos. Se utiliza para una serie de propósitos, tales como:
- La fabricación de álcali.
- La construcción de vidrio.
- Vulcanización de caucho sintético.
- Inhibidores de corrosión.
- Como fluidos de perforación, pesticidas y lubricantes.
- Para el remedio de la caldera.
- Para refinar aceites vegetales y animales.
- Para la pintura al fresco.
- En el ablandamiento de agua.
- Como ingrediente de los remedios homeopáticos.
- Para limpiar derrames ácidos.
- También se utiliza en la industria del azúcar para preparar el azúcar de remolacha.
- Materiales De Construcción.
- Productos eléctricos y electrónicos.
- Revestimientos para el suelo.
Referencias
- BARIUM HYDROXIDE MONOHYDRATE. (2016). Recuperado de cameochemicals: cameochemicals.noaa.gov.
- Barium Hydroxide. (S.F.). Recuperado de chemistrylearner: chemistrylearner.com.
- BARIUM HYDROXIDE. (S.F.). Recuperado de chemicalland21: chemicalland21.com.
- IndiaMART InterMESH Ltd. . (S.F.). Barium Hydroxide. Recuperado de indiamart: dir.indiamart.com.
- V. Sinisterra, A. F. (1987). Ba(OH)2 as catalyst in organic reactions. 17. Interfacial solid-liquid Wittig-Horner reaction under sonochemical conditions. The Journal of Organic Chemistry 52(17), 3875-3879 . researchgate.net.
- Material Safety Data Sheet Barium hydroxide monohydrate. (2013, Mayo 21). Retrieved from sciencelab: sciencelab.com/msds.
- Mendham, J., Denney, R. C., Barnes, J. D., & Thomas, M. J. (2000). Vogel’s Quantitative Chemical Analysis (6th ed.). New York: Prentice Hall.
- National Center for Biotechnology Information. (2017, Marzo 28). PubChem Compound Database; CID=16211219. Recuperado de PubChem: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
- Royal Society of Chemistry . (2015). Barium hydroxide. Recuperado de chemspider: chemspider.com.
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- Royal Society of Chemistry . (2017). Endothermic solid-solid reactions. Recuperado de: learn-chemistry: rsc.org.