O bário é sintetizado nas estrelas principalmente pelo processo s (captura lenta de nêutrons) em estrelas do ramo assintótico das gigantes (AGB). O bário é um dos elementos assinatura do processo s, com abundâncias significativamente aumentadas nessas estrelas evoluídas. O processo r (captura rápida de nêutrons) também contribui para a produção de bário durante eventos cataclísmicos como supernovas e fusões de estrelas de nêutrons.
A abundância cósmica do bário é de cerca de 4×10⁻¹⁰ vezes a do hidrogênio em número de átomos, tornando-o um elemento relativamente raro no universo, mas significativamente mais abundante do que elementos como o antimônio ou o mercúrio. Essa abundância moderada é explicada pela posição favorável do bário na curva de estabilidade nuclear e pela eficiência do processo s na produção de elementos de massa atômica média.
As linhas espectrais do bário neutro (Ba I) e ionizado (Ba II) são facilmente observáveis nos espectros estelares, particularmente as linhas de Ba II no ultravioleta próximo e no visível. O bário é um indicador importante do enriquecimento pelo processo s nas estrelas. As "estrela de bário" representam uma classe particular de gigantes frias anormalmente enriquecidas em bário e outros elementos do processo s.
A origem dessas estrelas de bário foi por muito tempo um mistério. Agora entende-se que elas são geralmente sistemas binários onde a companheira é uma anã branca que foi anteriormente uma estrela AGB enriquecida em elementos do processo s. A transferência de massa da antiga estrela AGB para a estrela atualmente visível enriqueceu esta última em bário. O estudo das estrelas de bário permite restringir os modelos de nucleossíntese do processo s e a evolução dos sistemas binários.
O bário recebe seu nome do grego barys, que significa "pesado", em referência à alta densidade de seus minérios. A barita (sulfato de bário, BaSO₄), principal minério de bário, era conhecida desde o início do século XVII. Em 1602, Vincenzo Casciarolo, sapateiro e alquimista bolonhês, descobriu que a barita de Bolonha, quando aquecida com carvão, produzia uma substância fosforescente que brilhava no escuro após exposição à luz. Essa "pedra de Bolonha" intrigou os sábios europeus por mais de um século.
Em 1774, Carl Wilhelm Scheele (1742-1786), químico sueco, distinguiu um novo óxido terroso na pirolusita e demonstrou que a barita continha um elemento desconhecido. No mesmo ano, o mineralogista sueco Johan Gottlieb Gahn também isolou esse óxido. No entanto, o isolamento do bário metálico provou ser extremamente difícil devido à sua extrema reatividade.
Somente em 1808, Sir Humphry Davy (1778-1829), químico britânico, conseguiu isolar o bário metálico por eletrólise do hidróxido de bário fundido umedecido, utilizando uma potente pilha voltaica. Nesse mesmo ano notável, Davy também isolou o cálcio, o estrôncio e o magnésio por métodos semelhantes, revolucionando a química dos metais alcalino-terrosos.
O bário está presente na crosta terrestre em uma concentração média de cerca de 425 ppm, tornando-o o 14º elemento mais abundante na Terra, mais abundante do que o carbono ou o enxofre. Os principais minérios de bário são a barita ou baritina (BaSO₄), contendo cerca de 58,8% de bário, e a witherita (BaCO₃), contendo cerca de 69,6% de bário, embora esta última seja muito mais rara.
A produção mundial de barita é de cerca de 8 a 9 milhões de toneladas por ano. A China domina a produção com cerca de 35-40% do total mundial, seguida pela Índia, Marrocos, Cazaquistão, Turquia e Estados Unidos. Ao contrário de outros metais estratégicos, a produção de bário é relativamente diversificada geograficamente.
O bário metálico é produzido apenas em quantidades modestas, cerca de 10.000 toneladas por ano, principalmente por redução aluminotérmica do óxido de bário. A maioria das aplicações utiliza diretamente os compostos de bário, particularmente o sulfato de bário, sem requerer o isolamento do metal. A reciclagem do bário é insignificante, representando menos de 1% da oferta, já que o bário é geralmente usado em aplicações dispersivas onde a recuperação não é economicamente viável.
O bário (símbolo Ba, número atômico 56) é um metal alcalino-terroso do grupo 2 da tabela periódica, junto com o berílio, o magnésio, o cálcio, o estrôncio e o rádio. Seu átomo possui 56 prótons, geralmente 82 nêutrons (para o isótopo mais abundante \(\,^{138}\mathrm{Ba}\)) e 56 elétrons com a configuração eletrônica [Xe] 6s².
O bário é um metal macio de cor branco-prateado que escurece rapidamente no ar, formando uma camada de óxido e nitreto. Possui uma densidade de 3,51 g/cm³, relativamente baixa para um metal "pesado". O bário cristaliza em uma estrutura cúbica de corpo centrado (CCC) à temperatura ambiente. É um metal muito macio que pode ser cortado com uma faca e possui ductilidade moderada.
O bário funde a 727 °C (1000 K) e ferve a 1845 °C (2118 K). É um excelente condutor de eletricidade e calor, propriedades típicas dos metais. Sua condutividade elétrica é cerca de 17 vezes menor que a do cobre, mas ainda assim alta. O bário possui o segundo potencial de ionização mais baixo entre os elementos estáveis (depois do césio), o que explica sua extrema reatividade química.
O bário é extremamente reativo e deve ser armazenado sob óleo mineral ou em uma atmosfera inerte para evitar a oxidação. Reage vigorosamente com a água, mesmo à temperatura ambiente, produzindo hidróxido de bário e gás hidrogênio. O bário inflama espontaneamente no ar úmido e queima com uma chama verde-pálida característica.
Ponto de fusão do bário: 1000 K (727 °C).
Ponto de ebulição do bário: 2118 K (1845 °C).
O bário possui reatividade química extrema, inflamando-se espontaneamente no ar úmido.
| Isótopo / Notação | Prótons (Z) | Nêutrons (N) | Massa atômica (u) | Abundância natural | Meia-vida / Estabilidade | Decaimento / Observações |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Bário-130 — \(\,^{130}\mathrm{Ba}\,\) | 56 | 74 | 129,906321 u | ≈ 0,106 % | Estável | Isótopo estável raro do bário, representando cerca de 0,1% do total natural. |
| Bário-132 — \(\,^{132}\mathrm{Ba}\,\) | 56 | 76 | 131,905061 u | ≈ 0,101 % | Estável | Isótopo estável raro, ligeiramente mais abundante que o Ba-130. |
| Bário-134 — \(\,^{134}\mathrm{Ba}\,\) | 56 | 78 | 133,904508 u | ≈ 2,417 % | Estável | Isótopo estável menor do bário, representando cerca de 2,4% do total. |
| Bário-135 — \(\,^{135}\mathrm{Ba}\,\) | 56 | 79 | 134,905689 u | ≈ 6,592 % | Estável | Isótopo estável representando cerca de 6,6% do bário natural. |
| Bário-136 — \(\,^{136}\mathrm{Ba}\,\) | 56 | 80 | 135,904576 u | ≈ 7,854 % | Estável | Isótopo estável representando cerca de 7,9% do bário natural. |
| Bário-137 — \(\,^{137}\mathrm{Ba}\,\) | 56 | 81 | 136,905827 u | ≈ 11,232 % | Estável | Isótopo estável representando cerca de 11,2% do bário natural. |
| Bário-138 — \(\,^{138}\mathrm{Ba}\,\) | 56 | 82 | 137,905247 u | ≈ 71,698 % | Estável | Isótopo ultra-dominante do bário, representando mais de 71% do total natural. |
| Bário-140 — \(\,^{140}\mathrm{Ba}\,\) | 56 | 84 | 139,910605 u | Sintético | ≈ 12,75 dias | Radioativo (β⁻). Produto de fissão importante, usado em medicina nuclear e como traçador. |
N.B.:
Camadas eletrônicas: Como os elétrons estão organizados ao redor do núcleo.
O bário possui 56 elétrons distribuídos em seis camadas eletrônicas. Sua configuração eletrônica completa é: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 4f¹⁴ 5s² 5p⁶ 6s², ou de forma simplificada: [Xe] 6s². Essa configuração também pode ser escrita como: K(2) L(8) M(18) N(18) O(18) P(2).
Camada K (n=1): contém 2 elétrons na subcamada 1s. Essa camada interna está completa e é muito estável.
Camada L (n=2): contém 8 elétrons distribuídos como 2s² 2p⁶. Essa camada também está completa, formando uma configuração de gás nobre (neônio).
Camada M (n=3): contém 18 elétrons distribuídos como 3s² 3p⁶ 3d¹⁰. Essa camada completa contribui para o blindagem eletrônica.
Camada N (n=4): contém 18 elétrons distribuídos como 4s² 4p⁶ 4d¹⁰. Essa camada forma uma estrutura estável e completa.
Camada O (n=5): contém 18 elétrons distribuídos como 5s² 5p⁶ 4f¹⁴. A subcamada 4f completa é particularmente estável.
Camada P (n=6): contém 2 elétrons na subcamada 6s². Esses dois elétrons são os elétrons de valência do bário.
O bário possui 2 elétrons de valência: dois elétrons 6s². O estado de oxidação quase exclusivo do bário é +2, onde o bário perde seus dois elétrons 6s², formando o íon Ba²⁺ isoeletrônico com o xenônio. Essa configuração eletrônica estável de gás nobre explica por que o estado +2 domina completamente a química do bário.
O estado +2 aparece em praticamente todos os compostos de bário: óxido de bário (BaO), hidróxido de bário (Ba(OH)₂), sulfato de bário (BaSO₄), carbonato de bário (BaCO₃), cloreto de bário (BaCl₂), e muitos outros. O bário metálico corresponde ao estado de oxidação 0, mas é extremamente raro devido à forte tendência do bário de se oxidar.
Compostos de bário com estados de oxidação incomuns (+1) foram sintetizados em condições extremas de laboratório, mas esses compostos são extremamente instáveis e não têm relevância prática. A química do bário é, portanto, essencialmente a química do íon Ba²⁺.
O bário é um dos metais mais reativos. No ar, ele escurece imediatamente, formando uma camada de óxido de bário (BaO) e nitreto de bário (Ba₃N₂): 2Ba + O₂ → 2BaO e 3Ba + N₂ → Ba₃N₂. Essa camada protetora retarda parcialmente a oxidação posterior, mas não para completamente a reação. Em altas temperaturas, o bário queima vigorosamente no ar com uma chama verde-pálida característica.
O bário reage vigorosamente com a água à temperatura ambiente, produzindo hidróxido de bário e liberando gás hidrogênio: Ba + 2H₂O → Ba(OH)₂ + H₂↑. Essa reação é exotérmica e energética o suficiente para inflamar o hidrogênio liberado. O hidróxido de bário formado é uma base forte solúvel, criando uma solução altamente alcalina (pH > 13).
O bário reage com os halogênios para formar haletos: Ba + Cl₂ → BaCl₂. Ele também reage com o enxofre para formar sulfeto de bário (BaS), e com o hidrogênio em altas temperaturas para formar hidreto de bário (BaH₂). O bário se dissolve em ácidos, mesmo diluídos, com liberação de hidrogênio: Ba + 2HCl → BaCl₂ + H₂↑.
O sulfato de bário (BaSO₄) possui uma propriedade notável: é extremamente insolúvel em água (apenas 0,00022 g/100 mL a 20 °C), o que o torna não tóxico apesar da alta toxicidade de outros compostos solúveis de bário. Essa insolubilidade excepcional é a base do uso médico do sulfato de bário como agente de contraste radiológico.
A aplicação dominante do bário, representando cerca de 75-80% do consumo mundial de barita, é seu uso em fluidos de perfuração para a extração de petróleo e gás. A barita moída (sulfato de bário natural, BaSO₄) é adicionada aos fluidos de perfuração para aumentar sua densidade, permitindo controlar as pressões de formação em poços profundos.
Os fluidos de perfuração devem equilibrar a pressão das formações geológicas para prevenir erupções descontroladas (blowouts) enquanto mantêm a estabilidade do poço. A barita é ideal para essa aplicação porque combina alta densidade (4,5 g/cm³), inércia química excepcional, toxicidade relativa baixa e custo moderado. Um poço de petróleo offshore típico pode consumir 1000 a 3000 toneladas de barita.
A demanda por barita para fluidos de perfuração flutua significativamente com os preços do petróleo e a atividade de perfuração global. Especificações técnicas rigorosas exigem barita de alta pureza (>95% BaSO₄) com distribuição granulométrica controlada. A indústria petrolífera é o principal motor econômico do mercado global do bário.
O sulfato de bário farmacêutico ultra-puro (BaSO₄) é o agente de contraste radiológico padrão para imagem do trato gastrointestinal há mais de um século. Sua capacidade excepcional de absorção de raios X, combinada com sua insolubilidade completa em água e fluidos corporais, torna-o um agente de contraste ideal e seguro.
Os pacientes ingerem ou recebem uma suspensão de sulfato de bário por via retal antes de exames radiográficos ou tomografias computadorizadas (TC) do sistema digestivo. O bário opacifica as estruturas gastrointestinalo, permitindo a detecção de tumores, úlceras, obstruções, perfurações e outras anomalias. Uma radiografia gastrointestinal típica utiliza 200-500 gramas de sulfato de bário.
O sulfato de bário médico deve atender a padrões de pureza extremamente rigorosos (>99% BaSO₄) para garantir a ausência de compostos solúveis de bário que seriam tóxicos. Apesar do surgimento de alternativas como os agentes de contraste iodados para algumas aplicações, o sulfato de bário permanece indispensável para muitos exames digestivos, representando cerca de 2-3% do consumo mundial de bário.
Os compostos solúveis de bário (cloreto, nitrato, hidróxido, carbonato) são altamente tóxicos. A ingestão de sais solúveis de bário provoca hipocalemia grave (baixo potássio no sangue), levando a distúrbios cardíacos graves, paralisia muscular, convulsões e potencialmente a morte. A dose letal de cloreto de bário para um adulto é de cerca de 1-2 gramas.
O mecanismo de toxicidade envolve o bloqueio dos canais de potássio nas células musculares e nervosas pelo íon Ba²⁺, perturbando gravemente a função neuromuscular e cardíaca. Os sintomas de intoxicação aguda aparecem em poucas horas: vômitos, diarreia, dores abdominais, fraqueza muscular progressiva, tremores, arritmias cardíacas e dificuldade respiratória.
Em contraste, o sulfato de bário (BaSO₄) é considerado não tóxico devido à sua insolubilidade extrema. Ele passa pelo trato gastrointestinal sem ser absorvido e é completamente eliminado nas fezes, permitindo seu uso médico com segurança. No entanto, mesmo o sulfato de bário pode se tornar perigoso se inalado como poeira fina, causando pneumoconiose (baritose) em trabalhadores cronicamente expostos.
A exposição ambiental ao bário provém principalmente de descargas industriais, especialmente das indústrias extrativas e químicas. O bário acumula-se moderadamente nos solos e pode contaminar as águas subterrâneas em áreas de mineração. Os padrões de água potável geralmente estabelecem o limite em 1-2 mg/L para proteger contra os efeitos cardiovasculares a longo prazo.
Berílio (Z=4): um metal
raro com propriedades excepcionais 
