Carbonato di bario: solubilità, sintesi, reazioni

Il carbonato di bario è un sale che si trova in natura nella witherite, minerale appartenente alla classe dei carbonati, nello specifico al gruppo dell’aragonite

Solubilità

Il carbonato di bario è un sale che ha un prodotto di solubilità pari a 2.58 ·10–9.

Si dissocia secondo l’equilibrio eterogeneo:
BaCO3 (s) ⇄ Ba2+(aq) + CO3 2-(aq)

L’espressione del prodotto di solubilità è:
Kps = [Ba2+][CO32-]

Detta x la solubilità molare all’equilibrio si ha:
[Ba2+]= x
[CO32-] = x

Sostituendo nell’espressione del Kps:
Kps = 2.58 ·10–9= (x)(x) =  x2
Da cui x  = √2.58 ·10–9 = 5.08 · 10-5 mol/L

Proprietà

Si presenta sotto forma di polvere bianca poco solubile in acqua ma solubile, come i carbonati, in acidi come l’acido cloridrico. Dalla reazione si ottiene cloruro di bario, biossido di carbonio e acqua:
BaCO3(s) + 2 HCl(aq) → BaCl2(aq) + CO2(g) + H2O(l)

Ad una temperatura di circa 1300°C dà luogo a decomposizione termica secondo la reazione:
BaCO3(s) → BaO(s) + CO2(g)

Sintesi

Si ottiene dalla raffinazione della witherite . Il minerale è fatto reagire con cloruro di ammonio con ottenimento del cloruro di bario, ammoniaca, biossido di carbonio e acqua:
BaCO3(s) + 2 NH4Cl(aq) → BaCl2(aq) + 2 NH3(aq) + CO2(g) + H2O(l)

Il cloruro di bario è fatto reagire con carbonato di ammonio e si ottiene carbonato di bario ad elevato grado di purezza e cloruro di ammonio:
BaCl2(aq) + (NH4)2CO3(aq) →BaCO3(s) + 2 NH4Cl(aq)

A livello industriale è preparato dal solfuro di bario secondo due metodi:

  • carbonatazione in cui è trattato con anidride carbonica a una temperatura compresa tra 40°C e 90°C:
    BaS + CO2 + H2O → BaCO3 + H2S
  • metatesi in cui si fa reagire il solfuro di bario con carbonato di ammonio:
    BaS + (NH4)2CO3→ BaCO3 + (NH4)2S

In laboratorio si ottiene da una reazione di precipitazione tra un sale solubile di bario con un carbonato solubile. Ad esempio dalla reazione tra nitrato di bario e carbonato di sodio:
Ba(NO3)2(aq) + Na2CO3(aq) → BaCO3(s) + 2 NaNO3(aq)

Usi

Il carbonato di bario è utilizzato come fondente, agente opacizzante e come materia prima per ottenere ossido e perossido di bario.

Trova utilizzo nella produzione di vetri ottici, ceramiche, smalti e vernici. Per la caratteristica del bario di impartire la colorazione verde alla fiamma è usato nei fuochi d’artificio. Può trovare utilizzo quale veleno per i topi

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