Peróxido de bario (BaO2)

¿Qué el peróxido de bario?

El peróxido de bario es un compuesto iónico e inorgánico cuya fórmula química es BaO₂. Es un polvo blanco grisáceo que se oxida al contacto con agua y ácidos. Al tratarse de un compuesto iónico, consiste en iones Ba²⁺ y O₂^2-. Este último es el que se conoce como anión peróxido, y a causa de él el BaO₂ adquiere su nombre. Siendo así, el BaO₂ es un peróxido inorgánico.

Las cargas de sus iones dejan entrever cómo se forma este compuesto a partir de los elementos. El metal bario, del grupo 2, cede dos electrones a la molécula de oxígeno, O₂, cuyos átomos no los utilizan para reducirse a los aniones óxidos, O^2-, sino para mantenerse unidos por un enlace simple, [O-O]^2-.

Como casi todos los peróxidos, debe manipularse y almacenarse con cuidado, ya que puede acelerar la oxidación de ciertas sustancias.

De todos los peróxidos formados por los metales del grupo 2, el BaO₂ es termodinámicamente el más estable frente a su descomposición térmica. Cuando se calienta, libera oxígeno y se produce óxido de bario, BaO. El BaO puede reaccionar con el oxígeno del ambiente, a altas presiones, para formar nuevamente el BaO₂.

Estructura

En la imagen superior se muestra la celda unitaria tetragonal del peróxido de bario. Dentro de ella pueden verse los cationes Ba²⁺ (esferas blancas), y los aniones O₂^2- (esferas rojas). Noten que las esferas rojas están unidas por un enlace simple, por lo que representan la geometría lineal [O-O]^2-.

A partir de esta celda unitaria, se pueden construir los cristales de BaO₂. Si se observa, el anión O₂^2- está rodeado por seis Ba²⁺, obteniéndose un octaedro cuyos vértices son blancos.

Por otro lado, aún más evidente, cada Ba²⁺ está rodeado de diez O₂^2- (esfera blanca del centro). Todo el cristal consiste de este orden constante a corto y largo alcance.

Energía reticular cristalina

Si además se observan las esferas blancas y rojas, se notará que no difieren demasiado en sus tamaños o radios iónicos. Esto se debe a que el catión Ba²⁺ es muy voluminoso, y sus interacciones con el anión O₂^2- estabilizan en mejor grado la energía reticular del cristal en comparación a como lo harían, por ejemplo, los cationes Ca²⁺ y Mg²⁺.

Asimismo, esto explica por qué el BaO es de los óxidos alcalinotérreos el más inestable: los iones Ba²⁺ y O^2- difieren considerablemente de tamaño, desestabilizando sus cristales.

Como es más inestable, menor es la tendencia del BaO₂ en descomponerse para formar el BaO, al contrario de los peróxidos SrO₂, CaO₂ y MgO₂, cuyos óxidos son más estables.

Hidratos

El BaO₂ puede hallarse en forma de hidratos, de los cuales el BaO₂∙8H₂O es el más estable de todos. Y de hecho, este es el que se comercializa, en lugar del peróxido de bario anhidro. Para obtener el anhidro, debe secarse a 350 °C el BaO₂∙8H₂O, con el propósito de eliminarle el agua.

Su estructura cristalina también es tetragonal, pero con ocho moléculas de H₂O interaccionando con los O₂^2- mediante puentes de hidrógeno, y con los Ba²⁺ mediante interacciones dipolo-ion.

Otros hidratos, de cuyas estructuras no hay mucha información al respecto, son: BaO₂∙10H₂O, BaO₂∙7H₂O y BaO₂∙H₂O.

Preparación o síntesis

La preparación directa del peróxido de bario consiste en la oxidación de su óxido. Este puede emplearse desde el mineral barita, o desde la sal nitrato de bario, Ba(NO₃)₂. Ambos se someten a calentamiento en una atmósfera de aire o enriquecida con oxígeno.

Otro método consiste en hacer reaccionar en un medio acuoso frío el Ba(NO₃)₂ con el peróxido de sodio:

Ba(NO₃)₂ + Na₂O₂ + xH₂O => BaO₂∙xH₂O + 2NaNO₃

Luego el hidrato BaO₂∙xH₂O se somete a calentamiento, se filtra y termina por secarse empleando vacío.

Propiedades

• Apariencia física: es un sólido blanco que puede tornarse grisáceo si presenta impurezas (ya sea de BaO, Ba(OH)₂, u otras especies químicas). Si se calienta a una temperatura muy alta, desprenderá llamas verdosas, debido a las transiciones electrónicas de los cationes Ba²⁺.
• Masa molecular: 169,33 g/mol.
• Densidad: 5,68 g/mL.
• Punto de fusión: 450 °C.
• Punto de ebullición: 800 °C. Este valor concuerda con lo que debe esperarse de un compuesto iónico. Y aún más, del peróxido alcalinotérreo más estable. Sin embargo, realmente no hierve el BaO₂, sino que se desprende oxígeno gaseoso producto de su descomposición térmica.
• Solubilidad en agua: insoluble. Sin embargo, lentamente puede sufrir hidrólisis para producir peróxido de hidrógeno, H₂O₂, y además, su solubilidad en medio acuoso aumenta si se añade un ácido diluido.
• Descomposición térmica: la siguiente ecuación química muestra la reacción de descomposición térmica que sufre el BaO₂:

2BaO₂ <=> 2BaO + O₂

• La reacción es de una sola dirección si la temperatura es superior a los 800 °C. Si acto seguido se aumenta la presión y disminuye la temperatura, todo el BaO se transformará nuevamente en BaO₂.

Nomenclatura

Otra manera para nombrar al BaO₂ es peróxido bárico, de acuerdo a la nomenclatura tradicional, ya que el bario solo puede tener en sus compuestos la valencia +2.

Erróneamente se emplea la nomenclatura sistemática para referirse a él como dióxido (binóxido) de bario, considerándole un óxido y no un peróxido.

Usos

Productor de oxígeno

• Haciendo uso del mineral barita (BaO), se calienta con corrientes de aire para eliminarle su contenido de oxígeno, a una temperatura alrededor de los 700 °C.
• Si al peróxido resultante se le somete a un calentamiento tenue, bajo vacío, el oxígeno se regenera con mayor rapidez y la barita puede reutilizarse indefinidas veces para almacenar y producir oxígeno. Este proceso se ideó comercialmente por L. D. Brin, hoy en día obsoleto.

Productor de peróxido de hidrógeno

• El peróxido de bario reacciona con ácido sulfúrico para producir peróxido de hidrógeno:

BaO₂ + H₂SO₄ => H₂O₂ + BaSO₄

• Es, por lo tanto, una fuente de H₂O₂, manipulado sobre todo con su hidrato BaO₂∙8H₂O.
• De acuerdo a estos dos usos mencionados, el BaO₂ permite el desarrollo de O₂ y H₂O₂, ambos agentes oxidantes, en síntesis orgánicas y en procesos de blanqueamiento en la industria textil y de colorantes.
• También es un buen agente desinfectante.
• A partir del BaO₂ pueden sintetizarse otros peróxidos, como el de sodio, Na₂O₂, y otras sales de bario.

Referencias

1. Barium peroxide. Recuperado de barium.atomistry.com.
2. Barium peroxide. Recuperado de pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.