Sulfato de Bario (13462-86-7) Propiedades físicas y químicas
Sulfato de Bario
Sulfato metálico de alta densidad y prácticamente insoluble en agua, utilizado como medio radiopaco y relleno industrial para aplicaciones de pesaje, pigmentación y blindaje en contextos de fabricación y formulación.
| Número CAS | 13462-86-7 |
| Familia | Sulfatos metálicos (sal inorgánica) |
| Forma típica | Polvo o sólido cristalino |
| Grados comunes | BP, EP, JP, Grado reactivo, USP |
El sulfato de bario es un sulfato metálico alcalinotérreo inorgánico que pertenece a la clase mineral ortorrómbica de la barita (barita pesada). Estructuralmente es una red iónica compuesta de cationes de bario y aniones sulfato; la fórmula estequiométrica común se escribe como \(\ce{BaSO4}\) (fórmula mineral), mientras que la fórmula molecular reportada en conjuntos de descriptores calculados aparece como \(\ce{BaO4S}\). El sólido es un material denso, blanco a amarillento, en polvo sin olor o cristalino, con un catión de número atómico alto (Ba, \(Z=56\)) que le confiere al compuesto una fuerte atenuación de rayos X y un amplio uso como medio opaco en radiografía.
Desde el punto de vista electrónico, el material se comporta como una cerámica altamente iónica y esencialmente no polar: el anión sulfato (\(\ce{SO4^2-}\)) es un oxianión tetraédrico, fuertemente enlazado, con cuatro sitios aceptores de oxígeno, y el ion bario existe como un catión duro divalente (\(\ce{Ba^2+}\)). La combinación produce una red firmemente enlazada con muy baja solubilidad acuosa bajo condiciones ambientales; esta baja solubilidad es la causa principal de su biopersistencia en los pulmones después de la inhalación y de su idoneidad como suspensión radiográfica administrada por vía oral o rectal que se absorbe mínimamente en el tracto gastrointestinal.
Químicamente, la sal es el producto de una base fuerte y un ácido fuerte y por tanto es neutra en forma no disuelta; presenta una reactividad ácido-base insignificante en medios diluidos pero se descompone a temperaturas muy elevadas. El comportamiento a nivel de clase incluye solubilidad acuosa muy baja (prácticamente insoluble a temperatura ambiente), descomposición térmica a temperaturas superiores aproximadamente a \(1600\ ^\circ\mathrm{C}\) con evolución de óxidos de azufre, y relativa inertencia química frente a ácidos diluidos y disolventes orgánicos comunes. Las aplicaciones industriales y farmacéuticas explotan su opacidad, alta densidad e inertencia química; usos notables incluyen agentes de pesaje para fluidos de perforación, extensor/relleno pigmentario en pinturas y plásticos, blindaje contra radiación en hormigones pesados y como medio de contraste radiográfico oral/rectal para imágenes gastrointestinales.
Los grados comerciales comunes reportados para esta sustancia incluyen: BP, EP, JP, Grado reactivo, USP.
Propiedades físicas básicas
Densidad
Las densidades en fase sólida reportadas incluyen un rango comercial típico de \(4.25\) a \(4.5\) y valores específicos como \(4.49\ \mathrm{g}\,\mathrm{cm}^{-3}\). En las notas experimentales disponibles, el rango se cita tanto como "4.25-4.5" como "4.25 a 4.5 (NIOSH, 2024)"; estos valores reflejan la variabilidad del material natural y procesado (mineral frente a grados precipitados/en polvo) y diferencias en el empaquetamiento de partículas para muestras a granel.
Punto de fusión o descomposición
Las temperaturas de fusión/descomposición se reportan como \(1580\ ^\circ\mathrm{C}\) (notado con descomposición) y equivalentes a \(2876\ ^\circ\mathrm{F}\). El material se describe descomponiéndose por encima de aproximadamente \(1600\ ^\circ\mathrm{C}\); la descomposición produce óxidos de azufre y otros productos de descomposición a alta temperatura en lugar de una fusión congruente bajo presión ambiental.
Solubilidad en agua
La solubilidad es extremadamente baja a temperatura ambiente. Los valores experimentales reportados incluyen \(0.00031\ \mathrm{g}/100\ \mathrm{g}\) de agua a \(20\ ^\circ\mathrm{C}\) y \(0.0002\%\) a \(64\ ^\circ\mathrm{F}\). Las descripciones textuales indican "insoluble en agua, ácidos diluidos, alcohol" y "muy ligeramente soluble en agua fría". La solubilidad puede aumentar en presencia de ciertos aniones (cloruro y otros aniones) o bajo condiciones fuertemente ácidas y calientes (soluble en ácido sulfúrico concentrado y caliente); las impurezas solubles de bario o la conversión a sales de bario más solubles modifican significativamente el comportamiento toxicológico y ambiental.
pH de la solución (comportamiento cualitativo)
Se reporta que una suspensión al 5% en agua es neutra al papel de tornasol. Debido a que proviene de una sal neutra formada a partir de un ácido fuerte y una base fuerte, las suspensiones dispersas no presentan carácter ácido o básico intrínseco bajo condiciones típicas; cualquier desviación del pH en suspensiones formuladas refleja excipientes añadidos o impurezas solubles.
Propiedades químicas
Comportamiento ácido-base
El sulfato de bario es la sal sulfato de un ácido fuerte (ácido sulfúrico) y una base fuerte (hidróxido de bario). En su forma cristalina no disuelta se comporta como un sólido iónico neutro, no amortiguador y poco soluble. Debido a que la disociación acuosa es insignificante en condiciones ambientales, las reacciones ácido-base clásicas no son relevantes para el sólido en bloque; la biodisponibilidad significativa de bario o actividad ácido-base solo ocurren cuando se convierte en especies de bario más solubles (por ejemplo, cloruro, carbonato) o se disuelve bajo condiciones químicas extremas.
Reactividad y estabilidad
El compuesto es químicamente estable a temperaturas normales y exposición atmosférica; no presenta "reacción rápida con el aire" ni "reacción rápida con el agua". La descomposición térmica ocurre a temperaturas muy elevadas (por encima de aproximadamente \(1600\ ^\circ\mathrm{C}\)), con evolución de óxidos de azufre. El sólido es generalmente no combustible; sin embargo, puede reaccionar con metales reductores fuertes (por ejemplo, potasio, aluminio) cuando se calienta — se ha reportado que el calentamiento con aluminio puede causar una explosión — y algunas formulaciones o impurezas (sales solubles de bario) pueden aumentar el riesgo. Las impurezas solubles y la conversión a sales de bario más solubles incrementan el potencial de toxicidad sistémica; por consiguiente, los productos destinados al uso médico interno se fabrican y controlan para limitar la contaminación por bario soluble.
Parámetros moleculares e iónicos
Fórmula y peso molecular
- Fórmula molecular (descriptor calculado): \(\ce{BaO4S}\)
- Fórmula química común (notación mineral): \(\ce{BaSO4}\)
- Peso molecular (calculado): 233.39
Estos valores derivan de una composición estequiométrica de un átomo de bario, un átomo de azufre y cuatro átomos de oxígeno por unidad de fórmula; el peso molecular se reporta exactamente como 233.39.
Iones constituyentes
El sulfato de bario se disocia solo de manera insignificante en agua, pero los constituyentes iónicos formales son el catión bario y el anión sulfato: \(\ce{Ba^2+}\) y \(\ce{SO4^2-}\). En contextos prácticos, la movilidad y biodisponibilidad de \(\ce{Ba^2+}\) están controladas por la muy baja solubilidad de la red \(\ce{BaSO4}\); se requiere la conversión a sales de bario solubles o la presencia de agentes quelantes para una disolución significativa de \(\ce{Ba^2+}\).
Identificadores y sinónimos
Números de registro y códigos
- CAS: 13462-86-7
- InChI:
InChI=1S/Ba.H2O4S/c;1-5(2,3)4/h;(H2,1,2,3,4)/q+2;/p-2 - InChIKey:
TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L - SMILES:
[O-]S(=O)(=O)[O-].[Ba+2]
(La cadena CAS que se muestra arriba es el número CAS designado presentado para esta sustancia en el conjunto de identificadores disponible. SMILES, InChI e InChIKey se muestran como código en línea.)
Sinónimos y Nombres Comunes
Los nombres comunes y sinónimos que aparecen en la fuente incluyen: Barita; Baritina; Sulfato de bario; Sulfato de bario; BaSO4; Sulfato, bario. Estos nombres reflejan tanto la nomenclatura mineral como comercial utilizada en contextos industriales y farmacéuticos.
Aplicaciones Industriales y Comerciales
Roles Funcionales y Sectores de Uso
El sulfato de bario funciona principalmente como relleno/extensor de alta densidad, extensor de pigmento y agente radiopaco. Los principales sectores de aplicación incluyen la perforación de petróleo y gas (agente de ponderación en lodos de perforación), pinturas y recubrimientos (extensor de pigmento), plásticos y caucho (relleno y deslustre), recubrimientos de papel y tintas de impresión (opacificante/modificador de blancura), aditivos para cerámica y hormigones pesados para blindaje radiológico, y como medio de contraste radiográfico (suspensiones orales y rectales) en imagen médica. También se utiliza en pirotecnia para generar colores característicos verdes.
Ejemplos Típicos de Aplicación
- Agente de ponderación en fluidos de perforación para la industria petrolera.
- Extensor/relleno en pinturas y recubrimientos a base de aceite y agua; ingrediente en formulaciones de litopona.
- Agregado de alta densidad en hormigones pesados para protección contra rayos X o radiación.
- Suspensiones de grado farmacéutico (calidades USP/Ph. Eur.) utilizadas como medios de contraste orales o rectales para opacificar el tracto gastrointestinal durante imágenes radiográficas y tomográficas (TC).
- Relleno y deslustre en plásticos (poliolefínas, PVC, PET, etc.) y como componente en expansores de placas de baterías.
Si se requiere un resumen conciso específico del producto para adquisiciones o formulación, la selección generalmente se basa en la calidad (p. ej., barita precipitada vs. minera), distribución del tamaño de partícula, área superficial específica y perfil permitido de impurezas.
Resumen de Seguridad y Manipulación
Peligros para la Salud y el Medio Ambiente
- La inhalación de polvo puede producir neumoconiosis benigna (baritosis), caracterizada por opacidades pulmonares radiográficas con mínima afectación funcional; la exposición repetida o prolongada por inhalación debe ser controlada.
- El material es esencialmente insoluble en agua y, cuando se administra por vía oral o rectal para imagen diagnóstica en pacientes con tractos gastrointestinales intactos, no se absorbe sistémicamente en grado apreciable; las formulaciones médicas se fabrican para controlar la contaminación por sales solubles de bario.
- Las sales solubles de bario (contaminantes o productos de conversión) son tóxicas sistémicamente y pueden causar hipopotasemia, arritmias cardíacas, parálisis muscular y otros efectos sistémicos agudos; por tanto, el control de calidad para limitar bario soluble es un atributo crítico de seguridad para aplicaciones médicas y de contacto alimentario.
- Exposiciones agudas por inhalación o ingestión de polvo o formas solubles pueden causar irritación ocular, nasal y del tracto respiratorio superior; la aspiración de grandes cantidades de suspensión de sulfato de bario puede causar neumonitis por aspiración.
- Los valores toxicológicos reportados incluyen toxicidad oral muy baja para formulaciones insolubles de \(\ce{BaSO4}\) (LD50 oral en rata aproximadamente 307,000 mg/kg peso corporal para formas no solubles), pero las sales solubles de bario presentan toxicidad marcadamente mayor.
Los límites de exposición ocupacional y valores recomendados informados en la documentación disponible incluyen: límite permisible de exposición (PEL) TWA \(15.0\ \mathrm{mg}\,\mathrm{m}^{-3}\) (polvo total) y \(5\ \mathrm{mg}\,\mathrm{m}^{-3}\) (fracción respirable); límite recomendado de exposición (REL‑TWA) \(10\ \mathrm{mg}\,\mathrm{m}^{-3}\) (partículas totales) y \(5\ \mathrm{mg}\,\mathrm{m}^{-3}\) (fracción respirable); valor límite umbral (TLV‑TWA) \(5.0\ \mathrm{mg}\,\mathrm{m}^{-3}\) (fracción inhalable). Estos valores son directrices para el control de partículas en el aire y se refieren al sólido inerte tal como se comercializa (no a especies solubles de bario).
Consideraciones ambientales: debido a la muy baja solubilidad y persistencia del barito particulado, grandes vertidos en hábitats bénticos pueden alterar la composición del sustrato y afectar la colonización por organismos bénticos; los datos de toxicidad acuática muestran efectos en pequeños crustáceos a concentraciones altas.
Para información detallada sobre peligros, transporte y regulación, los usuarios deben consultar la Hoja de Datos de Seguridad (SDS) específica del producto y la legislación local.
Consideraciones de Almacenamiento y Manipulación
- Almacenar en recipientes herméticamente cerrados en un lugar fresco, bien ventilado y alejado de materiales incompatibles; una recomendación de almacenamiento en los datos es: "Almacenar a \(25\ ^\circ\mathrm{C}\) (77 \(^\circ\mathrm{F}\)); permitidas excursiones entre \(15\) y \(30\ ^\circ\mathrm{C}\) (59 a 86 \(^\circ\mathrm{F}\))."
- Prevenir la dispersión de polvo: los controles de ingeniería (extracción local, colectores de polvo) y las prácticas de trabajo para minimizar las partículas en suspensión son los controles primarios. Utilizar EPP adecuado: gafas herméticas contra polvo, guantes y ropa protectora para evitar contacto repetido con la piel, y protección respiratoria cuando las concentraciones aéreas excedan los límites ocupacionales. Deben disponerse estaciones con lavaojos y duchas de emergencia en las áreas de manipulación con posible exposición.
- Evitar la contaminación con metales reductores (p. ej., potasio, aluminio) y agentes reductores fuertes; evitar calentar en presencia de dichos metales. Mantener el material alejado de ácidos fuertes que puedan convertir el sulfato en especies más solubles o reactivas bajo condiciones no controladas.
- Derrames: evitar la formación de nubes de polvo, recoger mediante barrido o aspiración en recipientes etiquetados, y, cuando sea apropiado, humedecer ligeramente antes de la limpieza para suprimir el polvo. Disponer el material conforme a regulaciones locales de residuos; si hay contaminación por bario soluble, tratar y gestionar los residuos como potencialmente peligrosos.
Para manipulación segura específica del producto, medidas de emergencia y guía de transporte, consulte la SDS del fabricante y las normativas de transporte aplicables.
