Fluorure de baryum

Le fluorure de baryum (BaF₂ ) est un composé inorganique de formule BaF₂. C'est un solide incolore qui se produit dans la nature sous forme de minéral rare, la frankdicksonite^[9]. Dans des conditions standard, il adopte la structure fluorite et à haute pression la structure PbCl₂^[10]. Comme CaF₂, il est résilient et insoluble dans l'eau.

Fluorure de baryum
Identification
No CAS	7787-32-8
No ECHA	100.029.189
No RTECS	CQ9100000
PubChem	62670
SMILES	F[Ba]F PubChem, vue 3D
InChI	Std. InChI : vue 3D InChI=1S/Ba.2FH/h;2*1H/q+2;;/p-2 Std. InChIKey : OYLGJCQECKOTOL-UHFFFAOYSA-L
Apparence	cristaux cubiques blancs[1]
Propriétés chimiques
Formule	BaF2
Masse molaire	175,324 g/mol[1]
Susceptibilité magnétique	−51·10−6 cm3/mol[2]
Propriétés physiques
T° fusion	1368°C[1]
T° ébullition	2260°C[1]
Solubilité	1,58 g/L (10 °C) 1,61 g/L (25 °C)[3] soluble dans le méthanol et l'éthanol Ks = 1,84·10−7[4]
Masse volumique	4,893 g/cm3[1]
Point d’éclair	Ininflammable
Conductivité thermique	10,9 W/(m·K)[5]
Thermochimie
S0solide	96,4 J/(mol·K)
ΔfH0solide	−1207,1 kJ/mol
Cp	71,2 J/(mol·K)[6]
Cristallographie
Système cristallin	Cubique
Symbole de Pearson	${\displaystyle cF12\,}$
Classe cristalline ou groupe d’espace	Fm3m, No. 225
Structure type	Fluorite[7]
Paramètres de maille	0,62 nm Z = 4
Propriétés optiques
Indice de réfraction	1,557 (200 nm) 1,4744 (589 nm) 1,4014 (10 µm) [8]
Précautions
SGHPubChem
Écotoxicologie
DL50	250 mg/kg, oral (rat)
Composés apparentés
Autres cations	Fluorure de béryllium Fluorure de magnésium Fluorure de calcium Fluorure de strontium Fluorure de radium
Autres anions	Chlorure de baryum Bromure de baryum Iodure de baryum
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.
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Au-dessus d'environ 500 °C, BaF₂ est corrodé par l'humidité, mais dans des environnements secs, il peut être utilisé jusqu'à 800 °C. Une exposition prolongée à l'humidité dégrade la transmission dans la plage UV sous vide. Il est moins résistant à l'eau que le fluorure de calcium, mais il est le plus résistant de tous les fluorures optiques aux rayonnements à haute énergie, bien que sa transmittance ultraviolette lointaine soit inférieure à celle des autres fluorures. Il est assez dur, très sensible aux chocs thermiques et se fracture assez facilement.

Propriétés optiques

Le fluorure de baryum est transparent de l'ultraviolet à l'infrarouge, de 150–200 nm à 11–11,5 µm. Il est utilisé dans les fenêtres pour la spectroscopie infrarouge, en particulier dans le domaine de l'analyse du fioul. Sa transmittance à 200 nm est relativement faible (0,60), mais à 500 nm il va jusqu'à 0,96-0,97 et reste à ce niveau jusqu'à 9 µm, puis il commence à tomber (0,85 pour 10 µm et 0,42 pour 12 µm). L'indice de réfraction est d'environ 1,46 à partir de 700 nm à 5 µm^[11].

Le fluorure de baryum est également un scintillateur courant très rapide (l'un des plus rapides) pour la détection des rayons X, des rayons gamma ou d'autres particules à haute énergie. Une de ses applications est la détection de photons gamma de 511 keV en tomographie par émission de positons. Il répond également aux particules alpha et bêta, mais, contrairement à la plupart des scintillateurs, il n'émet pas de lumière ultraviolette^[12]. Il peut également être utilisé pour la détection de neutrons de haute énergie (10–150 MeV), en utilisant des techniques de discrimination de forme d'impulsion pour les séparer des photons gamma se produisant simultanément.

Le fluorure de baryum est utilisé comme agent préopacifiant et dans la production de frittes d'émail et de glaçage. Son autre utilisation est la production d'agents de soudage (un additif à certains flux, un composant de revêtements pour baguettes de soudage et dans les poudres de soudage). Il est également utilisé en métallurgie, comme bain fondu pour le raffinage de l'aluminium.

Structure en phase gazeuse

En phase vapeur, la molécule de BaF₂ est non linéaire avec un angle F-Ba-F d'environ 108°^[13]. Sa non-linéarité viole la théorie VSEPR. Les calculs ab initio indiquent que les contributions des orbitales d dans la coquille sous la coquille de valence sont responsables^[14]. Une autre proposition est que la polarisation du noyau électronique de l'atome de baryum crée une distribution de charge approximativement tétraédrique qui interagit avec les liaisons Ba-F. ^[15]

Notes et références

1. Haynes, p. 4.49
2. Haynes, p. 4.126
3. Haynes, p. 5.167
4. (en) John Rumble, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press, 18 juin 2018, 4–47 p. (ISBN 978-1138561632)
5. Haynes, p. 12.222
6. Haynes, p. 5.5
7. (en) D. K. Hohnke et S. W. Kaiser, « Epitaxial PbSe and Pb_1−xS_xSe: Growth and electrical properties », Journal of Applied Physics, vol. 45, n^o 2,‎ 1974, p. 892–897 (DOI 10.1063/1.1663334, Bibcode 1974JAP....45..892H)
8. Haynes, p. 10.248
9. Radtke A.S., Brown G.E., « Frankdicksonite, BaF₂, a New Mineral from Nevada », American Mineralogist, vol. 59,‎ 1974, p. 885–888 (lire en ligne)
10. Wells, A.F., Structural inorganic chemistry −5th Edition, Oxford, Clarendon Press, 1984 (ISBN 0-19-855370-6)
11. « Crystran Ltd. Optical Component Materials » (consulté le 29 décembre 2009)
12. (en) Laval, M, Moszyński, Allemand et Cormoreche, « Barium fluoride – Inorganic scintillator for subnanosecond timing », Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, vol. 206, n^os 1–2,‎ 1983, p. 169–176 (DOI 10.1016/0167-5087(83)91254-1, Bibcode 1983NIMPR.206..169L)
13. (en) Norman N. Greenwood et Alan Earnshaw, Chemistry of the Elements, Butterworth-Heinemann (en), 1997, 2^e éd. (ISBN 0080379419)
14. Seijo, Luis, Barandiarán et Huzinaga, « Ab initio model potential study of the equilibrium geometry of alkaline earth dihalides: MX2 (M=Mg, Ca, Sr, Ba; X=F, Cl, Br, I) », The Journal of Chemical Physics, vol. 94, n^o 5,‎ 1991, p. 3762 (DOI 10.1063/1.459748, Bibcode 1991JChPh..94.3762S, lire en ligne)
15. Bytheway, Ian, Gillespie, Tang et Bader, « Core Distortions and Geometries of the Difluorides and Dihydrides of Ca, Sr, and Ba », Inorganic Chemistry, vol. 34, n^o 9,‎ 1995, p. 2407 (DOI 10.1021/ic00113a023)

Sources citées

• CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press, 2016 (ISBN 9781498754293), p. 4.49

Liens externes

• MSDS à l'Université d'Oxford

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