Chapitres
- 01. Le baryum
- 02. La méthode VSEPR
- 03. Différents composés du baryum
Le baryum
Le baryum est un élément chimique de numéro 56 et de symbole Ba.
Il a été découvert par un chercheur suédois en 1774 sous forme d'oxyde de baryum. Il faudra néanmoins attendre 1808 pour qu'il soit isolé sous la forme de baryum pur.
Ce tableau regroupes les caractéristiques importantes du baryum.
| Nom | Baryum |
|---|---|
| Symbole | Ba |
| Numéro atomique | 56 |
| Groupe | 2 |
| Période | 6 |
| Configuration électronique | s |
| Électrons par niveau d'énergie | 2 | 8 | 18 | 18 | 8 | 2 |
| Masse atomique | 137,327 u |
| Rayon atomique | 215 pm |
| Etat d'oxydation | 2 |
| Électronégativité | 0,89 |
| Oxyde | Base forte |
| Etat ordinaire | Solide |
| Masse volumique | 3,62 g·cm-3 |
| Système cristallin | Cubique centré |
| Dureté | 1,25 |
| Couleur | Blanc-argenté |
| Point de fusion | 727 °C |
| Point d'ébullition | 1897 °C |
| Dangers |   |
Pour en savoir plus, vous pouvez consulter notre article sur l'atome en question.
Utilisation du baryum
Le baryum a quelques applications en chimie et dans l'industrie. Il est par exemple utilisé pour piéger les gaz résiduels dans les tubes cathodiques ou comme révélateur d'air dans des tubes sous vide.
Les sels de baryum sont quant à eux plus souvent retrouvés, dans les lubrifiants à haute température ou les verres et céramiques par exemple.
Dangers du baryum
Le baryum est une élément qui est toxique pour l'homme et qui s'enflamme facilement. Le baryum est également un élément qualifié d'écotoxique.
On dit d’un objet qu’il est écotoxique lorsqu’il est toxique pour l’environnement, c’est-à-dire polluant
En effet, le baryum se fixe dans les os facilement car il est soluble dans l'eau. Cela cause des maladies du foie pouvant aller jusqu'au décès. Les symptômes d'une intoxication au baryum chez l'homme sont des douleurs abdominales, des diarrhées ainsi que des problèmes cardiaques.
Si elle n'est pas traitée, l'intoxication au baryum peut causer la mort.
La méthode VSEPR
La théorie VSEPR , signifiant en Anglais Valence Shell Electron Pair Repulsion, encore noté RPECV en Français, signifie « répulsion des paires électroniques de la couche de valence ». Cette théorie correspond à une méthode destinée à prédire la géométrie des molécules. Cela est possible en se basant sur la théorie de la répulsion des électrons de la couche de valence, également connue sous le nom de « théorie de Gillespie »
Prérequis et supposition
La méthode VSEPR est fondée sur un certain nombre de suppositions qui concernent principalement la nature des liaisons entre atomes :
- Les atomes dans une molécule sont liés par des paires d'électrons ;
- Deux atomes peuvent être liés par plus d'une paire d'électrons. On parle alors de liaisons multiples ;
- Certains atomes peuvent aussi posséder des paires d'électrons qui ne sont pas impliqués dans une liaison. On parle de doublets non liants ;
- Les électrons composant ces doublets liants ou non liants exercent les uns sur les autres des forces électriques répulsives. Les doublets sont donc disposés autour de chaque atome de façon à minimiser les valeurs de ces forces ;
- Les doublets non liants occupent plus de place que les doublets liants ;
- Les liaisons multiples prennent plus de place que les liaisons simples.
Notation
Dans la théorie VSEPR, il y a certains usages de notation à respecter :
- On note l'atome central de la molécule étudiée A.
- Les doublets non-liants, et donc les paires d'électrons appartenant à l'atome central A qui se sont pas impliqués dans les liaisons sont notés E et m leur nombre ;
- Les doublets liants, et donc paires d'électrons qui sont impliqués dans des liaisons entre l'atome central A et un autre atome sont notés X. Le nombre de doublets liants sera noté n.
Les molécules simples, dont la géométrie est facilement définissable grâce à la méthode VSEPR sont donc notés suivant la notation vu ci-dessus et se présentent donc sous la forme : AXnEm
Comprendre cette notion vous aidera à mieux appréhender les représentations de ces différents éléments chimiques dérivés du baryum.
Différents composés du baryum
Le baryum est présent dans de nombreux composés. Nous allons en voir quelques uns.
Bêta-borate de baryum
Le bêta-borate de baryum est un composé que l'on utilise en optique pour sa transparence et ce même dans les UV.
Sa formule chimique est le BaB2O4.
Bromate de baryum
Le bromate de baryum est un composé de brome et de baryum. Sa formule est Ba(BrO3)2.
Ce composé est mortel pour l'homme.
Bromure de baryum
Le bromure de baryum ou dibromure de baryum est un composé de bromure et de baryum. Sa formule est BaBr2.
D'apparence incolore et soluble dans l'eau est l'alcool, il n'en est pas moins toxique pour l'homme.
On l'utilise comme réactif dans la photographie.
Le carbonate de baryum
Le carbonate de baryum, aussi connu sous le nom de withérite, a pour formule BaCO3.
On le produit a partir du sulfure de baryum.
De par sa toxicité, sa formule est utilisée dans les raticides. Mais on le retrouve aussi dans la composition de matériaux du bâtiment : céramiques, briques, carrelages et faïences.
Le chlorate de baryum
Le chlorate de baryum est un composé du baryum que l'on utilise pour ses propriétés inflammables.
On le retrouve donc dans la fabrication des appareils pyrotechniques, des pétards ou encore des allumettes.
Une façon de reconnaître la présence de chlorate de baryum est la couleur verte des flammes créées.
Le chlorite de baryum
Le chlorite de baryum est un composé du baryum inorganique et ionique.
La chimie inorganique est l’étude des composés inorganiques. Il s’agit des composés minéraux, en général de tout ce qui est dépourvu de carbone. On y retrouve par exemple les composés métalliques. Il s’agit d’un domaine de recherches important dans l’industrie
On peut produire de la chlorite de baryum en suivant cette formule :
2 ClO2 + Ba(OH)2 . 8H2O + H2O2 → Ba(ClO2)2 + O2 + 10 H2O
Ce composé du baryum sert en chimie afin de produire certains types d'acides.
Attention, si ce dernier est chauffé, il peut exploser violemment.
Le chlorure de baryum
Le chlorure de baryum est un composé de sel de chlore et de baryum. Cette poudre d'apparence blanche est de formule BaCl2.
Pour le produire, on utilise du carbonate de baryum extrait de la Withérite ou encore à partir de la barite.
Il s'agit d'une substance hautement toxique qui est de plus dangereuse pour l'environnement de par sa solubilité dans l'eau. 1 seul gramme peut suffire à tuer un homme.
On le retrouve dans la plupart des laboratoires. Il y vient en aide pour reconnaître les ions sulfate ou pour fabriquer des sels insolubles.
En métallurgie, le chlorure de baryum est aussi utilisé pour augmenter la dureté du fer.
L'hexaborure de baryum
L'hexaborure de baryum de formule BaB6 est l'un des composés du baryum que l'on retrouve sous la forme d'une poudre noire.
Il a la propriété d'être insoluble dans l'eau et d'avoir un point de fusion à 2270 °C.
L'hexaborure de baryum est également toxique.
L'hydroxyde de baryum
Il s'agit d'un composé du baryum minéral. Il se compose de cation de baryum et d'anions d'hydroxydes. Sa formule est Ba(OH)2.
Il a pour propriété d'être soluble dans l'eau, encore plus quand la température augmente. Il peut aussi réagir avec du dioxyde de carbone pour former du carbonate de baryum. Voici l'équation de la réaction en question : BaS + 2H2O → Ba(OH)2 + H2S
L'hydroxyde de baryum est utilisé dans la chimie analytique pour titrer les acides faibles et les acides organiques.
La toxicité du baryum étant déjà connue comme néfaste pour l'homme, la basicité de l'hydroxyde de baryum en fait un produit très corrosif. Il est donc à manipuler avec précaution.
Lithopone
Le lithopone, également appelé blanc de Comines est un autre des dérivés du baruym. Il est produit à partir de sulfure de zinc et de sulfate de baryum.
Il a été découvert par l’industrie chimique à la fin des années 1800. On se sert de ce pigment pour colorer différentes compositions, allant de la peinture aux colorants en passant par les plastiques.
Voici l'équation de réaction pour produire du lithopone : BaS + ZnSO4→ ZnS · BaSO4.
Nitrate de baryum
Le nitrate de baryum, correspondant au sel de baryum de l'acide nitrique, est un composé du baryum ayant pour formule Ba(NO3)2. Il est possible de le rencontrer dans la nature sous sa forme de minéral rare appelé nitrobarite.
Pour ce qui est de ses propriétés, le nitrate de baryum est à l'état solide lorsqu'il se trouve à température ambiante. Il est également, comme les autres sels de baryum solubles dans l'eau, très toxique. Grâce à sa jolie couleur verte, il est régulièrement utilisé en pyrotechnie afin de réaliser des effets liés à cette couleur.
Pour synthétiser du nitrate de baryum, il y a deux procédures :
- La première procédure consiste en la dissolution de granulés de carbonate de baryum, de formule BaCO3, dans de l'acide nitrique. Ainsi, on permet aux impuretés telles que le fer de précipiter. Il suffit ensuite de filtrer, évaporer et cristalliser ;
- La deuxième procédure consiste en la combinaison du chlorure de baryum avec une solution de nitrate de sodium préalablement chauffée. Cette mise en contact permet ainsi de séparer les cristaux de Ba(NO3)2 du reste du mélange.
Oxyde de baryum
L'oxyde de baryum, auparavant appelé baryta, est un protoxyde de formule BaO régulièrement utilisé pour le séchage des gaz et solvants. Mais il est aussi utilisé en tant qu'additif dans les verres spéciaux come le baryum crown ou le baryum flint.
Connu comme étant un élément hygroscopique, il réagit avec l'eau afin de former du baryum. La réaction provoquée est alors la suivante : [ BaO + H _ { 2 } O leftarrow Ba left(OH right) _ { 2 } ]
Il faut être prudent dans la manipulation de ce produit puisqu'il peut exploser au contact de l'humidité, du dioxyde de carbone mais également du sulfure d'hydrogène.
Il existe plusieurs façon de synthétiser cet oxyde comme :
- En procédant au chauffage d'un mélange de carbonate de baryum avec du coke, du noir de carbone ou du goudron ;
- En procédant une calcination du nitrate de baryum ;
- Via la calcination du minéral withérite : BaCO3 + chaleur → BaO + CO2 ;
- Ou encore via la réaction du baryum avec le dioxygène : 2Ba + O2 + chaleur → 2BaO.
Comme la plupart des dérivés du baryum, l'oxyde de baryum possède une certaine dangerosité. En effet, l'oxyde de baryum est considéré comme étant un élément toxique, corrosif et surtout soluble dans l'eau. C'est pour cela qu'il faut impérativement manipuler cette espèce chimique avec d'importantes précautions. De plus, s'il est mis en contact avec la peau et les muqueuses, il peut exercer une action caustique.
Le peroxyde de baryum
Le peroxyde de baryum est un composé chimique du baryum que l'on trouve sous la forme d'un solide gris. De formule BaO2, il se produit par réaction de l'oxyde de baryum et de l'oxygène : 2 BaO + O2 ⇌ 2 BaO2.
Ce peroxyde est assez commun et on l'utilise dans le textile pour le blanchiment du linge du fait de son action oxydante.
On peut également le retrouver dans la composition de certains feux d'artifice pour colorer ces derniers en vert.
Le peroxyde de baryum est à manipuler avec précautions car il s'agit d'un produit comburant et toxique.
Le perxénate de baryum
Le perxénate de baryum est un composé de baryum dont la formule chimique est Ba2XeO6.
Ce composé sert surtout en laboratoire pour produire du tétraoxyde de xénon en suivant cette réaction : Ba2XeO6(s) + 2 H2SO4(aq) → H4XeO6(aq) + 2 BaSO4(s).
Le titanate de baryum
Le titanate de baryum est un élément chimique composé de baryum. Il s'agit d'un oxyde composé de baryum et de titane. Il a pour formule BaTiO3.
Il a été découvert en 1945 et on l'utilise pour réaliser des expériences sur la ferroélectricité.
La ferroélectricité est la propriété d'un matériau qui lui confère une polarisation électrique naturelle
On peut aussi en trouver à l'état naturel sous la forme d'un minéral, la bariopérovskite.
On s'en sert dans la composition de certains appareils électriques de précision comme les instruments piézoélectriques et diélectriques.
Sulfate de baryum
Le sulfate de baryum est un composé du baryum ayant pour formule BaSO4. Il se compose d'anions sulfates et de cations baryum.
On peut trouver de la barytine à l'état naturel, sous la forme de minéral.
Il a pour caractéristiques de fondre à 1345 °C et d'avoir une densité de 4,48.
On utilise communément le sulfate de baryum pour alourdir les boues de forage dans les exploitations pétrolières.
On le retrouve également dans la radiologie médicale en tant que contraste pour les rayons X.
Le sulfure de baryum
Le sulfure de baryum est un composé du baryum dont la formule BaS. Il a été découvert dans les années 15B00.
Le sulfure de baryum est un élément à manipuler avec précautions car il s'avère toxique, corrosif et écotoxique pour l'environnement.
On l'utilise pour ses émissions à basse longueur d'onde dans les afficheurs électroniques.
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