Sulfato de Bário (13462-86-7) Propriedades Físicas e Químicas
Sulfato de Bário
Sulfato metálico de alta densidade e praticamente insolúvel em água, usado como meio radiopaco e preenchimento industrial para aplicações de pesagem, pigmentação e blindagem em contextos de fabricação e formulação.
| Número CAS | 13462-86-7 |
| Família | Sulfatos metálicos (sal inorgânica) |
| Forma Típica | Pó ou sólido cristalino |
| Qualidades Comuns | BP, EP, JP, Grau Reagente, USP |
O sulfato de bário é um sulfato metálico inorgânico do grupo dos metais alcalino-terrosos, pertencente à classe mineral da barita ortorrômbica (spar pesado). Estruturalmente, é uma rede iônica composta por cátions de bário e ânions sulfato; a fórmula estequiométrica comum é representada como \(\ce{BaSO4}\) (fórmula mineral), enquanto a fórmula molecular reportada em conjuntos de descritores computacionais aparece como \(\ce{BaO4S}\). O sólido é um material denso, branco a amarelado, inodoro, na forma de pó ou cristal, com um cátion de número atômico elevado (Ba, \(Z=56\)) que confere ao composto forte atenuação de raios X e amplo uso como meio opaco em radiografia.
Eletronicamente, o material comporta-se como um cerâmico altamente iônico e essencialmente não polar: o ânion sulfato (\(\ce{SO4^{2-}}\)) é um oxianião tetraédrico fortemente ligado, com quatro sítios aceitadores de oxigênio, e o íon bário existe como cátion duro e divalente (\(\ce{Ba^{2+}}\)). A combinação produz uma rede rigidamente ligada com solubilidade aquosa muito baixa em condições ambientais; essa baixa solubilidade é a principal razão da sua biopersistência nos pulmões após inalação e para sua adequação como suspensão de contraste radiográfico administrada por via oral ou retal, que é minimamente absorvida pelo trato gastrointestinal.
Quimicamente, o sal é produto de uma base forte e um ácido forte, sendo portanto neutro em sua forma não dissolvida; apresenta reatividade ácido-base desprezível em meios diluídos, mas decompõe-se a temperaturas muito elevadas. O comportamento de classe inclui solubilidade aquosa muito baixa (praticamente insolúvel em temperatura ambiente), decomposição térmica em temperaturas superiores a aproximadamente \(1600\ ^\circ\mathrm{C}\) com liberação de óxidos de enxofre, e relativa inércia química frente a ácidos diluídos e solventes orgânicos comuns. As aplicações industriais e farmacêuticas exploram sua opacidade, alta densidade e inércia química; usos notáveis incluem agentes de pesagem para fluidos de perfuração, extensor/pigmento em tintas e plásticos, blindagem radiológica em concretos pesados, e como meio de contraste radiográfico oral/retal para imagem gastrointestinal.
As qualidades comerciais comuns reportadas para esta substância incluem: BP, EP, JP, Grau Reagente, USP.
Propriedades Físicas Básicas
Densidade
Densidades em fase sólida relatadas incluem um intervalo comercial típico de \(4,25\) a \(4,5\) e valores específicos como \(4,49\ \mathrm{g}\,\mathrm{cm}^{-3}\). Nas anotações experimentais disponíveis, o intervalo é citado tanto como "4,25-4,5" quanto "4,25 a 4,5 (NIOSH, 2024)"; esses valores refletem variabilidade do material natural e processado (mineral vs graus precipitados/pó) e diferenças de empacotamento de partículas em amostras a granel.
Ponto de Fusão ou Decomposição
Temperaturas de fusão/decomposição são reportadas em \(1580\ ^\circ\mathrm{C}\) (assinalado com decomposição) e equivalente a \(2876\ ^\circ\mathrm{F}\). O material é descrito como decompondo-se acima de aproximadamente \(1600\ ^\circ\mathrm{C}\); a decomposição produz óxidos de enxofre e outros produtos de decomposição em alta temperatura, ao invés de um derretimento congruente sob pressão ambiente.
Solubilidade em Água
A solubilidade é extremamente baixa em temperatura ambiente. Valores experimentais reportados incluem \(0,00031\ \mathrm{g}/100\ \mathrm{g}\) de água a \(20\ ^\circ\mathrm{C}\) e \(0,0002\%\) a \(64\ ^\circ\mathrm{F}\). Descrições textuais indicam "insolúvel em água, ácidos diluídos, álcool" e "muito levemente solúvel em água fria." A solubilidade pode aumentar na presença de certos ânions (cloreto e outros ânions) ou sob condições fortemente ácidas e quentes (solúvel em ácido sulfúrico concentrado quente); impurezas solúveis de bário ou conversão para sais de bário mais solúveis alteram significativamente o comportamento toxicológico e ambiental.
pH da Solução (Comportamento Qualitativo)
Suspensão a 5% em água é reportada como neutra a papel de tornassol. Dado sua origem como sal neutro formado a partir de ácido forte e base forte, suspensões dispersas não apresentam caráter ácido ou básico intrínseco em condições típicas; qualquer desvio de pH em suspensões formuladas reflete excipientes adicionados ou impurezas solúveis.
Propriedades Químicas
Comportamento Ácido-Base
O sulfato de bário é o sal sulfato de um ácido forte (ácido sulfúrico) e uma base forte (hidróxido de bário). Em sua forma cristalina não dissolvida, comporta-se como um sólido iônico neutro, não tamponante e pouco solúvel. Como a dissociação aquosa é desprezível em condições ambientais, reações ácido-base clássicas não são significativas para o sólido a granel; biodisponibilidade relevante de bário ou atividade ácido-base ocorre apenas quando ocorre conversão para espécies de bário mais solúveis (ex.: cloreto, carbonato) ou dissolução sob condições químicas extremas.
Reatividade e Estabilidade
O composto é quimicamente estável sob temperaturas normais e exposição atmosférica; apresenta "não reage rapidamente com o ar" e "não reage rapidamente com a água". A decomposição térmica ocorre em temperaturas muito elevadas (acima de aproximadamente \(1600\ ^\circ\mathrm{C}\)), com emissão de óxidos de enxofre. O sólido é geralmente não combustível; entretanto, pode reagir com metais redutores fortes (ex.: potássio, alumínio) quando aquecido — o aquecimento com alumínio pode ocasionar explosão — e algumas formulações ou impurezas (sais solúveis de bário) podem aumentar o risco. Impurezas solúveis e conversão para sais de bário mais solúveis aumentam o potencial tóxico sistêmico; consequentemente, produtos destinados a uso médico interno são fabricados e controlados para limitar contaminação por bário solúvel.
Parâmetros Moleculares e Iônicos
Fórmula e Massa Molecular
- Fórmula molecular (descritor computacional): \(\ce{BaO4S}\)
- Fórmula química comum (notação mineral): \(\ce{BaSO4}\)
- Massa molecular (computada): 233,39
Esses valores derivam de uma composição estequiométrica de um átomo de bário, um átomo de enxofre e quatro átomos de oxigênio por unidade de fórmula; a massa molecular é reportada exatamente como 233,39.
Íons Constituintes
O sulfato de bário dissocia-se apenas de forma desprezível em água; os constituintes iônicos formais são o cátion bário e o ânion sulfato: \(\ce{Ba^{2+}}\) e \(\ce{SO4^{2-}}\). Em contextos práticos, mobilidade e biodisponibilidade de \(\ce{Ba^{2+}}\) são controladas pela solubilidade muito baixa da rede \(\ce{BaSO4}\); conversão em sais solúveis de bário ou presença de agentes complexantes é necessária para dissolução significativa de \(\ce{Ba^{2+}}\).
Identificadores e Sinônimos
Números e Códigos de Registro
- 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]
(A sequência CAS acima é o número CAS designado apresentado para esta substância no conjunto disponível de identificadores. SMILES, InChI e InChIKey estão exibidos como código inline.)
Sinônimos e Nomes Comuns
Os nomes comuns e sinônimos presentes no material-fonte incluem: Barita; Barite; Sulfato de bário; Sulfato de bário; BaSO4; Sulfato, Bário. Estes nomes refletem tanto a nomenclatura mineral quanto comercial utilizada em contextos industriais e farmacêuticos.
Aplicações Industriais e Comerciais
Funções e Setores de Uso
O sulfato de bário funciona principalmente como um preenchimento/extensor de alta densidade, extensor de pigmento e agente radiopaco. Os principais setores de aplicação incluem perfuração de petróleo e gás (agente de ponderação em fluidos de perfuração), tintas e revestimentos (extensor de pigmento), plásticos e borrachas (preenchimento e agente opacificante), revestimentos de papel e tintas de impressão (opacificante/modificador de brancura), aditivos para cerâmica e concreto pesado para blindagem contra radiação, e como meio de contraste radiográfico (suspensões orais e retais) em imagiologia médica. Também é utilizado em pirotecnia para gerar cores características verdes.
Exemplos Típicos de Aplicação
- Agente de ponderação em fluidos de perfuração na indústria petrolífera.
- Extensor/preenchimento em tintas e revestimentos à base de óleo e água; ingrediente em formulações de litopona.
- Agregado de alta densidade em concretos pesados para blindagem contra raios X ou radiação.
- Suspensões farmacêuticas de grau USP/Ph. Eur. usadas como meios de contraste orais ou retais para opacificar o trato gastrointestinal durante exames radiográficos e tomografia computadorizada.
- Preenchimento e agente opacificante em plásticos (poliolefínas, PVC, PET, etc.) e componente em expansores de placas de baterias.
Se for necessário um resumo conciso de aplicação específico para aquisição ou trabalho de formulação, a seleção é geralmente direcionada pelo grau (por ex., barita precipitada versus extraída), distribuição do tamanho de partículas, área superficial específica e perfil permitido de impurezas.
Visão Geral de Segurança e Manuseio
Perigos à Saúde e Ambientais
- A inalação de poeira pode produzir pneumoconiose benigna (baritose), caracterizada por opacidades pulmonares radiográficas com comprometimento funcional mínimo; a exposição repetida ou prolongada deve ser controlada.
- O material é essencialmente insolúvel em água e, quando administrado por via oral ou retal para imagiologia diagnóstica em pacientes com trato gastrointestinal íntegro, não é absorvido sistemicamente em extensão apreciável; as formulações médicas são fabricadas para controlar a contaminação por sais solúveis de bário.
- Sais solúveis de bário (contaminantes ou produtos de conversão) são toxicologicamente sistêmicos e podem causar hipocalemia, arritmias cardíacas, paralisia muscular e outros efeitos sistêmicos agudos; portanto, o controle de qualidade do produto para limitar o bário solúvel é um atributo crítico de segurança para aplicações médicas e de contato com alimentos.
- Exposições agudas por inalação ou ingestão de poeira ou formas solúveis podem causar irritação nos olhos, nariz e trato respiratório superior; a aspiração de grandes quantidades de suspensão de sulfato de bário pode causar pneumonite por aspiração.
- Valores toxicocinéticos relatados incluem toxicidade oral muito baixa para formulações insolúveis de \(\ce{BaSO4}\) (LD50 oral em rato aproximadamente 307.000 mg/kg peso corpóreo registrado para formas não solúveis), porém sais solúveis de bário apresentam toxicidade marcadamente maior.
Os limites de exposição ocupacional e valores recomendados reportados no material disponível incluem: limite permissível de exposição (PEL) TWA \(15,0\ \mathrm{mg}\,\mathrm{m}^{-3}\) (poeira total) e \(5\ \mathrm{mg}\,\mathrm{m}^{-3}\) (fração respirável); limite recomendado de exposição (REL‑TWA) \(10\ \mathrm{mg}\,\mathrm{m}^{-3}\) (partículas totais) e \(5\ \mathrm{mg}\,\mathrm{m}^{-3}\) (fração respirável); valor limite de exposição (TLV‑TWA) \(5,0\ \mathrm{mg}\,\mathrm{m}^{-3}\) (fração inalável). Esses valores são orientações para controle de partículas suspensas no ar e referem-se ao sólido inerte comercializado (não às espécies solúveis de bário).
Considerações ambientais: devido à solubilidade muito baixa e persistência da barita particulada, grandes liberações em habitats bentônicos podem alterar a composição do substrato e afetar a colonização por organismos bentônicos; dados de toxicidade aquática mostram efeitos em pequenos crustáceos em altas concentrações.
Para informações detalhadas sobre perigos, transporte e regulamentação, os usuários devem consultar a Ficha de Dados de Segurança (FDS) específica do produto e a legislação local.
Considerações para Armazenamento e Manuseio
- Armazenar em recipientes bem fechados, em local fresco e bem ventilado, afastado de materiais incompatíveis; uma recomendação de armazenamento presente nos dados é: "Armazenar a \(25\ ^\circ\mathrm{C}\) (77 \(^\circ\mathrm{F}\)); excursões permitidas de \(15\) a \(30\ ^\circ\mathrm{C}\) (59 a 86 \(^\circ\mathrm{F}\))."
- Prevenir dispersão de poeira: controles técnicos (exaustão local, coleta de poeira) e práticas de trabalho para minimizar partículas suspensas no ar são os controles principais. Utilizar EPI adequado: óculos herméticos contra poeira, luvas protetoras e vestuário para evitar contato repetido com a pele, e proteção respiratória quando concentrações no ar excedam os limites ocupacionais. Departamento de lavagem ocular e chuveiros de emergência devem estar disponíveis nas áreas de manuseio onde a exposição seja possível.
- Evitar contaminação com metais redutores (ex.: potássio, alumínio) e agentes redutores fortes; evitar aquecimento na presença desses metais. Manter o material afastado de ácidos fortes que possam converter o sulfato em espécies mais solúveis ou reativas em condições de processo não controladas.
- Derramamentos: evitar formação de nuvens de poeira, coletar varrendo ou aspirando para recipientes rotulados e, quando apropriado, umedecer levemente antes da limpeza para suprimir poeira. Descartar o material conforme regulamentos locais de resíduos; se houver contaminação por bário solúvel, tratar e gerenciar o resíduo como potencialmente perigoso.
Para manuseio seguro específico do produto, medidas de emergência e orientações de transporte, consulte a FDS do fabricante e regulamentos de transporte aplicáveis.
