Peróxido de bário (BaO2): estrutura, propriedades e usos

O peróxido de bário é um composto iónico e inorgânico cuja fórmula química é BaO 2 . Sendo um composto iônico, consiste em íons Ba 2+ e O 2 2- ; O último é o que é conhecido como ânion peróxido, e por isso BaO 2 adquire seu nome. Assim, BaO 2 é um peróxido inorgânico.

As cargas de seus íons revelam como esse composto é formado a partir dos elementos. O bário metálico, Grupo 2, dar dois electrões para a molécula de oxigénio ó 2 , cujos átomos não utilizado para reduzir os óxidos, aniões O 2 , mas para ficar em conjunto por uma ligação simples, [OO] 2- .

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BaO2 sólido. Fonte: Ondřej Mangl [domínio público], do Wikimedia Commons

O peróxido de bário é um sólido granular à temperatura ambiente, de cor branca com leves tons de cinza (imagem acima). Como quase todos os peróxidos, ele deve ser manuseado e armazenado com cuidado, pois pode acelerar a oxidação de certas substâncias.

De todos os peróxidos formados pelos metais do grupo 2 (Sr. Becambara), o BaO 2 é termodinamicamente o mais estável contra a decomposição térmica. Quando aquecido, ele libera oxigênio e óxido de bário , BaO, é produzido . O BaO pode reagir com o oxigênio do ambiente, a altas pressões, para formar o BaO 2 novamente .

Estrutura

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Estrutura cristalina de BaO2. Fonte: Orci [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], via Wikimedia Commons

A célula unitária tetragonal de peróxido de bário é mostrada na imagem acima. Dentro pode ser a catiões Ba 2+ (áreas brancas), e os aniões de O 2 2- (esferas vermelho). Observe que as esferas vermelhas são unidas por um link simples, portanto representam a geometria linear [OO] 2- .

A partir desta célula unitária, os cristais de BaO 2 podem ser construídos . Se observado, o ânion O 2 2- é visto como cercado por seis Ba 2+ , obtendo um octaedro cujos vértices são brancos.

Por outro lado, ainda mais evidente, cada Ba 2+ é cercado por dez O 2 2- (esfera central branca). Todo o cristal consiste nessa ordem constante de curto e longo alcance.

Energia Reticular Cristalina

Se também forem observadas esferas brancas vermelhas, deve-se notar que elas não diferem muito em seus tamanhos ou raios iônicos. Isso ocorre porque o cátion Ba 2+ é muito volumoso, e suas interações com o ânion O 2 2- estabilizam a energia da rede do cristal em maior extensão em comparação com a forma como seriam, por exemplo, os cátions Ca 2+ e Mg 2+ .

Isto também explica por que BaO é o mais instável de óxidos alcalino-terrosos: iões de Ba 2+ e O 2- diferem consideravelmente em tamanho, desestabilizando cristais.

Como é mais instável, menor a tendência de o BaO 2 se decompor para formar o BaO; diferentemente dos peróxidos SrO 2 , CaO 2 e MgO 2 , cujos óxidos são mais estáveis.

Hidratos

BaO 2 pode estar na forma de hidratos, dos quais BaO 2 ∙ 8H 2 O é o mais estável de todos; e, de fato, é isso que é comercializado, em vez de peróxido de bário anidro. Para obter o produto anidro, o BaO 2 ∙ 8H 2 O deve ser seco a 350 ° C , para remover a água.

Sua estrutura cristalina também é tetragonal, mas com oito moléculas de H 2 O interagindo com o O 2 2- através de ligações de hidrogênio e com o Ba 2+ através de interações dipolo-íon.

Outros hidratos, cujas estruturas não existem muitas informações, são: BaO 2 ∙ 10H 2 O, BaO 2 ∙ 7H 2 O e BaO 2 ∙ H 2 O.

Preparação ou síntese

A preparação direta do peróxido de bário consiste na oxidação do seu óxido. Isso pode ser usado a partir da barita mineral ou do sal de nitrato de bário, Ba (NO 3 ) 2 ; ambos são aquecidos em uma atmosfera de ar ou enriquecidos com oxigênio.

Outro método é reagir em meio aquoso frio o Ba (NO 3 ) 2 com peróxido de sódio :

Ba (NO 3 ) 2 + Na 2 O 2 + xH 2 O => BaO 2 ∙ xH 2 O + 2NaNO 3

Em seguida, o hidrato de BaO 2 ∙ xH 2 O é aquecido, filtrado e seco usando vácuo.

Propriedades

Aparência física

É um sólido branco que pode ficar acinzentado se tiver impurezas (BaO, Ba (OH) 2 ou outras espécies químicas). Se for aquecido a uma temperatura muito alta, liberará chamas esverdeadas, devido às transições eletrônicas dos cátions Ba 2+ .

Massa molecular

169,33 g / mol.

Densidade

5,68 g / mL.

Ponto de fusão

450 ° C

Ponto de ebulição

800 ° C Este valor é consistente com o que deveria ser esperado de um composto iônico; e ainda mais, do peróxido alcalino-terroso mais estável. No entanto, o BaO 2 realmente não ferve , mas o oxigênio gasoso é liberado devido à sua decomposição térmica.

Solubilidade em água

Insolúvel No entanto, pode-se lentamente submetidos a hidrólise para produzir peróxido de hidrogénio , H 2 O 2 ; e além disso, sua solubilidade em meio aquoso aumenta se um ácido diluído for adicionado.

Decomposição térmica

A seguinte equação química mostra a reação de decomposição térmica à qual a BaO 2 sofre :

2BaO 2 <=> 2BaO + O 2

A reação é unidirecional somente se a temperatura for superior a 800 ° C. Se a pressão for subsequentemente aumentada e a temperatura diminuir, todo o BaO será transformado novamente em BaO 2 .

Nomenclatura

Outra maneira de nomear BaO 2 é o peróxido de bário, de acordo com a nomenclatura tradicional; já que o bário só pode ter valência +2 em seus compostos.

Erroneamente, a nomenclatura sistemática é usada para se referir a ele como dióxido de bário (binóxido), considerando-o um óxido e não um peróxido.

Usos

Produtor de oxigênio

Utilizando a barita mineral (BaO), é aquecida com correntes de ar para eliminar seu conteúdo de oxigênio, a uma temperatura em torno de 700 ° C.

Se o peróxido resultante sofrer um aquecimento leve sob vácuo, o oxigênio se regenera mais rapidamente e a barita pode ser reutilizada indefinidamente às vezes para armazenar e produzir oxigênio.

Esse processo foi desenvolvido comercialmente por LD Brin, agora obsoleto.

Produtor de peróxido de hidrogênio

O peróxido de bário reage com o ácido sulfúrico para produzir peróxido de hidrogênio:

BaO 2 + H 2 SO 4 => H 2 O 2 + BaSO 4

É, portanto, uma fonte de H 2 O 2 , manipulada especialmente com seu hidrato BaO 2 ∙ 8H 2 O.

De acordo com esses dois usos mencionados, o BaO 2 permite o desenvolvimento de O 2 e H 2 O 2 , ambos agentes oxidantes, em síntese orgânica e em processos de branqueamento na indústria têxtil e corante. Também é um bom agente desinfetante.

Além disso, a partir de BaO 2 podem ser sintetizados outros peróxidos, tais como de sódio, Na 2 O 2 , e outros sais de bário.

Referências

  1. SC Abrahams, J Kalnajs. (1954). A estrutura cristalina do peróxido de bário. Laboratório de Pesquisa de Isolamento, Instituto de Tecnologia de Massachusetts, Cambridge, Massachusetts, EUA
  2. Wikipedia (2018). Peróxido de bário Recuperado de: en.wikipedia.org
  3. Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgânica (Quarta edição). Mc Graw Hill
  4. Atomistry (2012). Peróxido de bário Recuperado de: barium.atomistry.com
  5. Khokhar et al. (2011). Estudo da preparação em escala laboratorial e desenvolvimento de um processo para peróxido de bário. Recuperado de: academia.edu
  6. PubChem (2019). Peróxido de bário Recuperado de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  7. PrebChem (2016). Preparação de peróxido de bário. Recuperado de: prepchem.com

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