Introduction
Le baryum (symbole Ba, numéro atomique 56) est le cinquième élément du groupe 2, celui des métaux alcalino-terreux. Découvert au XVIIIe siècle, il est relativement abondant dans la croûte terrestre mais toujours combiné à d'autres éléments. Sa chimie est dominée par sa tendance à perdre facilement deux électrons pour former l'ion Ba²⁺, ce qui le rend très réactif et lui confère des propriétés utilisées dans des domaines aussi variés que l'imagerie médicale, l'industrie pétrolière et la pyrotechnie.
Description
Le baryum est un métal mou, malléable et d'un blanc argenté lorsqu'il est fraîchement coupé, mais il se ternit rapidement au contact de l'air en formant un film d'oxyde (BaO) et de nitrure (Ba₃N₂). Il réagit violemment avec l'eau pour produire de l'hydroxyde de baryum (Ba(OH)₂) et de l'hydrogène gazeux. En raison de cette haute réactivité, il est stocké sous huile ou dans une atmosphère inerte. Dans la nature, ses principaux minerais sont la barytine (ou baryte, sulfate de baryum BaSO₄), un minéral dense et peu soluble, et la withérite (carbonate de baryum BaCO₃). Le métal pur est produit par électrolyse de son chlorure fondu ou par réduction de l'oxyde avec de l'aluminium. Ses composés les plus importants sont le sulfate (BaSO₄), insoluble et opaque aux rayons X, et le nitrate (Ba(NO₃)₂), un oxydant utilisé en pyrotechnie.
Histoire
L'histoire du baryum commence avec la découverte de la 'pierre de Bologne' (sulfate de baryum) au début du XVIIe siècle, qui présentait la propriété de luminescence après chauffage. Cependant, ce n'est qu'en 1774 que Carl Wilhelm Scheele distingua la baryte (BaO) de la chaux (CaO). Le métal baryum lui-même fut isolé pour la première fois en 1808 par le célèbre chimiste anglais Sir Humphry Davy, grâce à la toute nouvelle technique d'électrolyse. Davy utilisa l'électrolyse de l'oxyde de baryum humide sur une électrode de mercure, produisant un amalgame de baryum dont il distilla le mercure pour obtenir le métal. Le nom 'baryum' dérive du grec 'barys' (βαρύς), signifiant 'lourd', en référence à la haute densité de ses minerais, en particulier la barytine.
Caracteristiques
Le baryum possède une masse atomique de 137,33 u et une densité de 3,51 g/cm³. Son point de fusion est de 727 °C et son point d'ébullition de 1897 °C. Comme tous les alcalino-terreux, sa configuration électronique se termine par [Xe] 6s², ce qui explique son état d'oxydation prédominant +2. Il est moins réactif que le strontium et le calcium qui le précèdent dans le groupe, mais plus réactif que le radium. Ses composés confèrent une couleur verte vive (émission à environ 524 nm) aux flammes, ce qui est un test d'identification caractéristique. Le sulfate de baryum est remarquablement insoluble dans l'eau (Kps ≈ 1,1×10⁻¹⁰) et résistant aux acides, tandis que la plupart des autres sels de baryum, comme le chlorure ou le nitrate, sont solubles et toxiques.
Importance
L'importance du baryum réside presque exclusivement dans ses composés, le métal pur ayant peu d'applications industrielles. Le sulfate de baryum, sous forme de 'bouillie barytée', est un agent de contraste indispensable en radiologie digestive, car il tapisse le tube digestif et bloque les rayons X, permettant de visualiser clairement les contours de l'œsophage, de l'estomac et des intestins. Dans l'industrie pétrolière, la barytine broyée, en raison de sa haute densité, est utilisée comme additif principal des 'boues de forage' pour augmenter leur densité et contrer les pressions souterraines. Le carbonate de baryum entre dans la fabrication de verres optiques de qualité et de glaçures pour céramiques. Le nitrate et le chlorate de baryum sont des oxydants essentiels pour produire la couleur verte dans les feux d'artifice et les fusées éclairantes. Enfin, le titanate de baryum (BaTiO₃) est un matériau ferroélectrique important utilisé dans les condensateurs, les transducteurs et les dispositifs à mémoire.
