56 Ba Baryum 137.327
Métal alcalino-terreux s-block Period 6 Group 2

Baryum

Ba · Element 56 · Alkaline earth metals

Dense, reactive, and the reason a "barium meal" makes your digestive tract show up on X-rays.

ÉTAT À 20°C solide
MASSE ATOMIQUE 137.327 u
ELECTRON CONFIGURATION [Xe] 6s²
55Cs All 118 57La

Structure

L’atome de baryum

Ce n’est pas un diagramme de points sur des anneaux — c’est un échantillon de Monte-Carlo de la masse volumique de probabilité réelle |ψ|² pour chaque sous-couche occupée. Faites glisser pour faire pivoter. Le bleu et le violet indiquent les signes opposés de la fonction d’onde, ce qui rend la liaison possible.

Nuage orbital

Valeurs mesurées

Fiche de propriétés

Chaque barre montre où se situe baryum parmi les 118 éléments pour cette propriété.

Physique

Densité 3.51 g/cm³ 25%
Point de Fusion 1000 K 43%
Point d'Ébullition 2170 K 46%
Chaleur spécifique 0.204 J/g·K
Conductivité Thermique 18.4 W/m·K 46%

Atomique

Rayon Atomique 222 pm 78%
Rayon covalent 215 pm
Rayon de Van der Waals 268 pm

Électronique

Électronégativité 0.89 4%
Énergie d’ionisation 502.7 kJ/mol 5%
Affinité Électronique 14.5 kJ/mol 16%

Présence

Abondance dans la croûte 425 mg/kg 88%

Identité

SymboleBa
Numéro atomique56
Masse atomique137.327 u
CatégorieMétal alcalino-terreux
Blocs
Structure cristallinecubique centrée
États d’oxydation+2
Découverte1808
Découvert parHumphry Davy

Sources : masses atomiques standard de l’IUPAC 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Les valeurs marquées ~ sont prédites et non mesurées.

Taille, à l’échelle

How big is a baryum atom?

Radius 222 pm — that is 0.222 nm, so about 2252 million of them side by side would span a millimetre.

Plage thermique

Solid, liquid, gas — and when

Baryum is liquid over a 1170 K window, from 1000 K to 2170 K.

Où il se situe

Position dans le tableau

Baryum sits in period 6, group 2. Everything in group 2 shares the same outer-electron count, which is why they behave so similarly.

OTHER MÉTAUX ALCALINO-TERREUX

4Be 12Mg 20Ca 38Sr 88Ra
All métaux alcalino-terreux

L’histoire

Ce qu’est baryum et comment nous l’avons découvert

Dense, reactive, and the reason a "barium meal" makes your digestive tract show up on X-rays.

The discovery of baryum

La pierre lumineuse de l’alchimiste

L’histoire du baryum commence en Italie au début des années 1600 avec Vincenzo Casciarolo, cordonnier de Bologne et alchimiste amateur. En cherchant la pierre philosophale, il découvrit près de Bologne d’étranges pierres lourdes qui, après chauffage, luisaient de façon inquiétante dans l’obscurité. Ces « pierres de Bologne » (sulfure de baryum) fascinèrent les savants pendant des siècles avant que quiconque ne comprenne leur véritable nature.

L’enquête chimique de Scheele

En 1774, le pharmacien suédois Carl Wilhelm Scheele réalisa une avancée décisive en analysant la pyrolusite (dioxyde de manganèse). Il découvrit que certains échantillons contenaient une « terre lourde » inconnue qui formait un précipité blanc avec l’acide sulfurique : la première preuve chimique de l’existence du baryum.

L’étude systématique de Hope

Le médecin écossais Thomas Charles Hope, de l’Université de Glasgow, étudia systématiquement cette substance mystérieuse en 1792. Il la nomma « baryta », d’après le grec « barys » signifiant lourd, reconnaissant sa masse volumique exceptionnellement élevée par rapport aux autres substances semblables à des terres.

Le triomphe électrolytique de Davy

Le brillant chimiste anglais Sir Humphry Davy isola finalement le baryum métallique en 1808 grâce à sa technique révolutionnaire d’électrolyse. En faisant passer un courant électrique dans de l’hydroxyde de baryum fondu, il produisit des gouttelettes argentées de baryum métallique pur, qui s’enflammèrent toutefois immédiatement au contact de l’air.

Premières expériences dangereuses

Les premiers chercheurs travaillant sur le baryum étaient constamment en danger. La réactivité extrême du métal provoqua de nombreux incendies et explosions de laboratoire. Antoine Lavoisier faillit perdre ses sourcils en étudiant les composés du baryum, tandis que d’autres chimistes subirent de graves brûlures à la suite de réactions imprévues avec l’humidité de l’air.

Applications de la révolution industrielle

Le XIXe siècle vit le baryum passer du statut de curiosité de laboratoire à celui de pilier industriel. L’extraction de la barytine se développa rapidement lorsque l’industrie pétrolière découvrit son utilité dans les boues de forage. L’invention des rayons X en 1895 créa de nouvelles applications médicales, tandis que la révolution électronique du XXe siècle rendit le titanate de baryum central aux condensateurs modernes.

Reconnaissance moderne

Aujourd’hui, le baryum rend hommage à ses découvreurs par le prix Scheele en chimie analytique et la médaille Davy de la Royal Society. Des pierres lumineuses aux composants des smartphones, le parcours du baryum reflète l’évolution de la compréhension humaine de la matière elle-même.

Applications

À quoi sert baryum

Révolution de l’imagerie médicale

Le sulfate de baryum a transformé le diagnostic médical en tant qu’agent de contraste principal pour l’imagerie radiographique du système digestif. Son numéro atomique élevé le rend opaque aux rayons X, permettant aux médecins de visualiser l’estomac, les intestins et le côlon avec une remarquable netteté. Plus de 10 millions d’examens au baryum sont réalisés chaque année dans le monde, détectant des cancers, des ulcères et des troubles digestifs qui seraient autrement restés invisibles.

Pigments et revêtements avancés

Le sulfate de baryum sert de pigment blanc haut de gamme et de charge dans les peintures haute performance, leur apportant une opacité, une luminosité et une résistance chimique exceptionnelles. Les peintures automobiles utilisent des composés du baryum pour la durabilité et la stabilité des couleurs, tandis que les revêtements architecturaux s’appuient sur le baryum pour résister aux intempéries et prévenir la décoloration.

Forage pétrolier et gazier

L’industrie pétrolière consomme plus de 8 millions de tonnes par an de sulfate de baryum (barytine) comme agent alourdissant dans les boues de forage. Ce minéral dense augmente la masse volumique de la boue afin de contrebalancer la pression élevée des formations pétrolières et gazières, empêchant les éruptions dangereuses lors des opérations de forage profond atteignant plus de 30 000 pieds.

Technologie des écrans

Le titanate de baryum a révolutionné l’électronique grâce à ses propriétés ferroélectriques, permettant de fabriquer des condensateurs stockant une charge considérable dans de très petits espaces. Les téléviseurs à tube cathodique et les écrans d’ordinateur utilisaient des composés du baryum dans les canons à électrons et les revêtements phosphorescents, tandis que les condensateurs céramiques modernes des smartphones contiennent du titanate de baryum pour la gestion de l’énergie.

Pyrotechnie et fusées éclairantes

Le nitrate et le chlorate de baryum produisent des flammes vertes éclatantes dans les feux d’artifice, les fusées éclairantes et les dispositifs de signalisation militaires. La couleur verte distinctive est si pure et lumineuse que les composés du baryum sont irremplaçables dans la pyrotechnie professionnelle, des cérémonies olympiques aux fusées éclairantes maritimes d’urgence.

Amélioration du verre et des céramiques

Le verre optique contenant de l’oxyde de baryum atteint une clarté et des propriétés réfractives exceptionnelles pour les lentilles de précision des appareils photo, des télescopes et des instruments scientifiques. Le verre crown contenant du baryum offre des performances optiques supérieures, tandis que les applications céramiques utilisent le baryum pour améliorer les propriétés diélectriques.

Procédures médicales

Si vous avez déjà passé un « lavement baryté » ou une radiographie digestive, vous avez consommé du sulfate de baryum. Cette boisson crayeuse au goût de fraise permet aux médecins de voir clairement votre tube digestif aux rayons X, aidant à diagnostiquer efficacement et en toute sécurité des problèmes allant des ulcères aux occlusions intestinales.

Industrie automobile

La peinture de votre voiture contient probablement du sulfate de baryum pour sa durabilité et sa brillance. Les plaquettes de frein utilisent des composés du baryum pour assurer un frottement constant, tandis que les céramiques des bougies d’allumage incorporent du baryum pour résister à la chaleur. Même les vitres automobiles peuvent contenir du baryum pour améliorer la clarté optique.

Produits ménagers

Les peintures et apprêts haut de gamme de votre maison contiennent du sulfate de baryum pour une meilleure couverture et une plus grande longévité. Les cosmétiques de luxe utilisent le sulfate de baryum comme charge sûre et non toxique ainsi que comme agent éclaircissant dans les fonds de teint et les poudres.

Électronique

Votre smartphone, votre tablette et votre ordinateur portable contiennent des condensateurs au titanate de baryum qui gèrent efficacement l’énergie. Ces minuscules composants stockent et libèrent précisément l’énergie électrique, permettant une recharge rapide et un fonctionnement stable des appareils électroniques modernes.

Matériaux de construction

Le béton et les matériaux de construction incluent souvent du sulfate de baryum pour assurer une protection contre les rayonnements dans les hôpitaux et les installations nucléaires. Le béton dense au baryum protège le personnel médical pendant les examens radiographiques et protège les installations des réacteurs nucléaires.

Photographie et optique

Les objectifs d’appareil photo et les jumelles de haute qualité utilisent du verre optique contenant du baryum pour obtenir une qualité d’image supérieure. L’oxyde de baryum réduit l’aberration chromatique et offre une clarté exceptionnelle pour la photographie professionnelle et les instruments scientifiques.

Dispositifs de sécurité

Les billets de banque et les documents importants incorporent parfois des composés du baryum dans les encres et papiers de sécurité, rendant la contrefaçon plus difficile grâce à des méthodes spéciales de détection utilisées par les experts en authentification.

D’où il vient

Présence naturelle

425 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 88% of elements

Élément abondant de la croûte terrestre

Le baryum est le 14e élément le plus abondant de la croûte terrestre, avec 425 parties par million, ce qui le rend plus courant que le carbone ou le soufre. Malgré cette abondance, le baryum ne se trouve jamais à l’état de métal libre dans la nature en raison de sa réactivité extrême avec l’oxygène et l’eau.

Minéral principal : la barytine

Le minéral de baryum le plus important est la barytine (BaSO₄), qui forme d’importants gisements dans le monde entier. Les principales mines de barytine sont exploitées en Chine, en Inde, au Maroc et aux États-Unis, la Chine produisant plus de 3 millions de tonnes par an, soit environ 40 % de la production mondiale.

Origines hydrothermales

Les processus hydrothermaux créent la plupart des gisements commerciaux de barytine lorsque des fluides chauds riches en minéraux précipitent du sulfate de baryum dans les filons et les cavités. Ces gisements sont souvent associés à des minéraux de plomb, de zinc et de fluorine, formant des corps minéralisés complexes qui compliquent les opérations minières.

Withérite : le carbonate rare

La withérite (BaCO₃) forme de beaux amas cristallins, mais elle est beaucoup moins fréquente que la barytine. Nommées d’après le minéralogiste britannique William Withering, ces formations fournissent du baryum de haute pureté pour des applications chimiques spécialisées nécessitant des matières premières carbonatées.

Concentrations sédimentaires

Les milieux marins concentrent le baryum par des processus biologiques, créant des dépôts sédimentaires de barytine sur les fonds océaniques. Les forages en haute mer révèlent des couches riches en baryum qui enregistrent les conditions océaniques anciennes et les cycles de productivité biologique.

Répartition géographique

D’importants gisements de baryum s’étendent à travers le monde : Battle Mountain au Nevada (la plus grande mine de barytine du monde), l’Andhra Pradesh en Inde (gisements à haute teneur), les montagnes de l’Atlas au Maroc (réserves importantes) et la région anatolienne de Turquie (production croissante).

Formation stellaire

Le baryum se forme dans les étoiles de la branche asymptotique des géantes par le processus s, au cours duquel la capture lente de neutrons produit des éléments lourds. Les étoiles enrichies en baryum servent de laboratoires astronomiques pour étudier la nucléosynthèse et l’évolution chimique galactique sur des milliards d’années.

Manipulation

Sécurité

Avertissement : toxicité sévère

POISON : Les composés solubles du baryum sont extrêmement toxiques. Le chlorure, le nitrate et l’hydroxyde de baryum peuvent provoquer une intoxication mortelle à des doses aussi faibles que 1 à 2 grammes. Les symptômes comprennent des vomissements, de la diarrhée, une paralysie musculaire, des arythmies cardiaques et une insuffisance respiratoire pouvant entraîner la mort.

Dangers cardiovasculaires

L’intoxication au baryum affecte principalement les systèmes cardiovasculaire et nerveux. Elle bloque les canaux potassiques des membranes cellulaires, provoquant de dangereuses anomalies du rythme cardiaque, une faiblesse musculaire et une paralysie. Le traitement d’urgence nécessite une supplémentation immédiate en potassium et une surveillance cardiaque.

Exception d’un composé sûr

Le sulfate de baryum est remarquablement sûr en raison de son insolubilité totale dans l’eau et les fluides biologiques. Utilisé sans danger dans des millions d’examens radiographiques médicaux, il traverse le système digestif sans être modifié. Cependant, ne le confondez jamais avec les sels de baryum solubles, qui sont mortels.

Dangers du baryum radioactif

Le baryum 140 et les autres isotopes radioactifs présentent une double menace due à la fois à la toxicité chimique et à l’exposition aux rayonnements. Ces isotopes se concentrent dans les os comme le calcium, provoquant des dommages radio-induits à long terme et augmentant le risque de cancer.

Réactivité du baryum métallique

Le baryum métallique s’enflamme spontanément dans l’air et réagit de manière explosive avec l’eau, produisant de l’hydrogène gazeux et de l’hydroxyde de baryum caustique. Conservez-le sous gaz inerte ou dans de l’huile minérale. Les feux de métaux nécessitent des extincteurs spéciaux: n’utilisez jamais d’eau.

Procédures d’urgence

En cas d’intoxication au baryum, des soins médicaux immédiats sont essentiels. Administrez du charbon actif si la personne est consciente, ne provoquez des vomissements que sur instruction d’un centre antipoison et préparez une surveillance cardiaque ainsi qu’un traitement par le potassium. Contactez immédiatement les services d’urgence : quelques minutes peuvent faire la différence entre la vie et la mort.

Sécurité au travail

Les travailleurs industriels manipulant des composés du baryum doivent utiliser une protection respiratoire complète, des gants résistants aux produits chimiques et une protection oculaire. Respectez des protocoles d’hygiène stricts, prenez une douche après toute exposition et ne mangez ni ne buvez jamais dans les zones de travail contenant des matériaux à base de baryum.

Réponses rapides

Baryum : questions fréquentes

What is Baryum?

Baryum (symbol Ba) is element 56 on the periodic table, a métal alcalino-terreux in period 6, group 2. Dense, reactive, and the reason a "barium meal" makes your digestive tract show up on X-rays. At room temperature it is a solid.

What is the electron configuration of Baryum?

Baryum's ground-state electron configuration is [Xe] 6s², giving 6 occupied shells holding 2, 8, 18, 18, 8, 2 electrons respectively.

What are the melting and boiling points of Baryum?

Baryum melts at 1000 K (726.9 °C) and boils at 2170 K (1896.9 °C).

What is the atomic mass of Baryum?

The standard atomic weight of Baryum is 137.327 u. That is a weighted average across its naturally occurring isotopes, which is why it is rarely a whole number.

How dense is Baryum?

Baryum has a density of 3.51 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of baryum is about 3.5× heavier.

What is the electronegativity of Baryum?

Baryum has a Pauling electronegativity of 0.89. The scale runs from 0.70 (francium, the least greedy for electrons) to 3.98 (fluorine, the most). A value this low means it readily gives its outer electrons away, forming positive ions.

Who discovered Baryum, and when?

Baryum was discovered in 1808 by Humphry Davy. It is named after greek barys, "heavy".

How common is Baryum on Earth?

Baryum makes up about 425 mg/kg of the Earth's crust — common enough to be mined at scale.

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