Titanato de bario | |
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__ Ba 2+ __ Ti 4+ __ O 2– Estructura cristalina del titanato de bario. |
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Identificación | |
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N o CAS | |
N o ECHA | 100.031.783 |
N o CE | 234-975-0 |
N o RTECS | XR1437333 |
PubChem | 6101006 |
Sonrisas |
[O-][Ti](=O)[O-].[Ba+2] , |
InChI |
Std. InChI : InChI=1S/Ba.3O.Ti/q+2;;2*-1; Std. InChIKey : WNKMTAQXMLAYHX-UHFFFAOYSA-N |
Apariencia | Polvo inodoro, incoloro a blanco amarillento |
Propiedades químicas | |
Fórmula bruta | BaTiO 3 |
Masa molar | 233.192 ± 0.009 g / mol Ba 58.89%, O 20.58%, Ti 20.53%, |
Propiedades físicas | |
T ° fusión | 1625 ° C |
Solubilidad | Prácticamente insoluble en agua a 20 ° C |
Densidad | 6,08 g · cm -3 |
Propiedades electronicas | |
Banda prohibida | 3,2 eV a 300 K |
Cristalografía | |
Sistema de cristal | Tetragonal |
Símbolo de Pearson | |
Estructura típica | Perovskita |
Propiedades ópticas | |
Índice de refracción |
n 0 = 2,412 n e = 2,360 |
Precauciones | |
SGH | |
![]() Atención H302, H332, P261, P264, P270, H302 : Nocif en cas d'ingestion H332 : Nocif par inhalation P261 : Éviter de respirer les poussières/fumées/gaz/brouillards/vapeurs/aérosols. P264 : Se laver … soigneusement après manipulation. P270 : Ne pas manger, boire ou fumer en manipulant ce produit. |
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NFPA 704 | |
0 2 0 | |
Unidades de SI y STP a menos que se indique lo contrario. | |
El titanato de bario es un compuesto químico de fórmula BaTiO 3. Este material cerámico tiene la forma de un sólido blanco ferroeléctrico con histéresis pronunciada que también tiene un efecto fotorrefractivo y un efecto priezoeléctrico . Encuentra aplicaciones en particular en condensadores , transductores electromecánicos , termistores PTC y en óptica no lineal . También existe de forma natural en un mineral raro llamado barioperovskita.
Es un óxido mixto de titanio y bario que cristaliza en una estructura cuya simetría depende de la temperatura: perovskita cúbica por encima de su temperatura de Curie de 120 a 130 ° C , es tetragonal a temperatura ambiente , luego ortorrómbica por debajo de 0 ° C y trigonal por debajo - 90 ° C . La forma tetragonal se caracteriza por cristal parámetros iguales a un = 399,2 pm y c = 403,6 pm . En esta estructura, el catión de titanio Ti 4+ de octaedros TiO 6se desplaza con respecto a los aniones óxido O 2– , lo que genera un momento dipolar electrostático y una polarización en el origen de las propiedades ferroeléctricas particulares de este material. Esta polarización espontánea desaparece por encima de la temperatura de Curie durante la transición a una fase cristalina cúbica, en la que los cationes Ti 4+ están en el centro de los octaedros de TiO 6 ..
El titanato de bario es insoluble en agua pero es atacado por el ácido sulfúrico . La banda prohibida del material a granel a temperatura ambiente es de 3,2 eV, pero cambia a aproximadamente 3,5 eV cuando el tamaño de grano se reduce de 15 a 7 nm . En estado líquido, el titanato de bario contiene una proporción significativa de tetraedros de TiO 4 entre los octaedros.
Las relaciones entre la morfología del grano y las propiedades de los materiales masivos se han estudiado extensamente. Por ejemplo, la adición de inclusiones de titanato de bario en estaño da como resultado un material sólido que tiene una rigidez viscoelástica más alta que los diamantes . Esto se debe al hecho de que las transiciones de fase que tienen lugar en las inclusiones de titanato de bario conducen a un módulo de elasticidad isostático negativo que se opone a las deformaciones del estaño, por lo que aumenta la rigidez.
El titanato de bario se puede producir mediante síntesis sol-hidrotermal (in) , por ejemplo a partir de cloruro de bario BaCl 2y tetracloruro de titanio TiCl 4con el hidróxido de sodio NaOH como mineralizador a una temperatura de 100 a 250 ° C . Un método más antiguo procede por calcinación de carbonato de bario BaCO 3con dióxido de titanio TiO 2a una temperatura de 1200 ° C :
BaCO 3+ TiO 2⟶ BaTiO 3+ CO 2.Por tanto, es posible proceder por cristalización de una solución fundida. Cantidades estequiométricas de carbonato de bario y dióxido de titanio, por ejemplo en forma de anatasa, se mezclan con aproximadamente un 30% en masa de titanato de bario y se recubren con fluoruro de potasio anhidro KF . Titanato de bario cristaliza en el horno entre 1000 y 1160 ° C . Se aísla de KF lavando con agua caliente, lo que da cristales de BaTiO 3. El material resultante en un crisol de platino a partir de titanato de bario disponible comercialmente está compuesto por cristales individuales separados en forma de mariposa gemelos . A menudo se agregan otros elementos como dopantes , por ejemplo, estroncio para formar soluciones sólidas con el titanato de estroncio SrTiO 3.
El titanato de bario es un aislante eléctrico utilizado en condensadores cerámicos (fr) , con una permitividad relativa superior a 5000 o incluso 6 000. Este es también un material piézolectrique utilizado en micrófonos y otros tipos de transductores . El espontánea polarización de titanato de bario a temperatura ambiente se evaluó en 0,15 C / m 2 en los primeros estudios, sino más bien en 0,26 C / m 2 en las publicaciones más recientes, mientras que su temperatura de Curie se mide entre 120 y 130 ° C . Estas diferencias provienen de las técnicas de crecimiento del material, los antiguos procesos de cristalogénesis que utilizan flujos menos puros que el actual proceso de Czochralski .
El titanato de bario ha sido reemplazado en gran medida por PZT o titanocirconatos de plomo PbZr x Ti 1 - x O 3, donde 0 ≤ x ≤ 1 con un óptimo en x = 0,52 . El titanato de bario policristalino tiene un coeficiente de resistencia térmica positivo, lo que lo convierte en un material atractivo para termistores y sistemas de calefacción eléctrica autorregulables.
En óptica no lineal , los cristales de titanato de bario exhiben una ganancia de acoplamiento de haz alto y pueden usarse para las longitudes de onda del espectro visible y del infrarrojo cercano . El BaTiO 3tiene la reflectividad más alta de los materiales usados para aplicaciones de conjugación de fase auto-bombeada ( SPPC ). Se puede utilizar para una mezcla de cuatro ondas en CW con una potencia del orden de milivatios. Para aplicaciones fotorrefractivas, el titanato de bario se puede dopar con varios otros elementos, como el hierro .
La fina película de titanato de bario muestra un efecto electroóptico más allá de los 40 GHz .
Las propiedades piroeléctricas y ferroeléctricas del titanato de bario se utilizan en ciertos tipos de detectores de cámaras termográficas .
La biocompatibilidad del titanato de bario lo convierte en un objeto de estudio como material de nanopartículas para la administración de fármacos .