Титанат барію

хімічна сполука

Титана́т ба́рію — неорганічна хімічна сполука з формулою BaTiO3, сегнетоелектрик. Монокристали титанату барію прозорі, а порошок — білого кольору. Сегнетоелектичні властивості титанату барію відкрив 1944 року уродженець Білої Церкви — Вул Бенціон Мойсейович.

Barium titanate

Кераміка титанату барію в пластиковій упаковці
Ідентифікатори
Номер CAS 12047-27-7
PubChem 6101006
Номер EINECS 234-975-0
RTECS XR1437333
SMILES [Ba+2].[Ba+2].[O-][Ti]([O-])([O-])[O-]
InChI 1/2Ba.4O.Ti/q2*+2;4*-1;/r2Ba.O4Ti/c;;1-5(2,3)4/q2*+2;-4
Властивості
Молекулярна формула BaTiO3
Молярна маса 233,192 г/моль
Зовнішній вигляд білі кристали
Запах без запаху
Густина 6,02 г/см3, твердий
Тпл 1625 °C
Розчинність (вода) нерозчинний
Розчинність невелика розчинність у розведених мінеральних кислотах; розчиняється у концентрованій сірчаній кислоті та плавиковій кислоті
Структура
Кристалічна структура тетрагональна, tP5
P4mm, No. 99
Небезпеки
R-фрази Шаблон:R20/22
S-фрази S28A, S37 та S45
Якщо не зазначено інше, дані наведено для речовин у стандартному стані (за 25 °C, 100 кПа)
Інструкція з використання шаблону
Примітки картки

Структура ред.

 
Структура кубічного BaTiO3. Червоні сфери — центри оксидів, блакитні — катіонів Ti4+ , зелені — Ba2+.

Титанат барію має п'ять термодинамічних фаз, у залежності від температури: гексагональну, кубічну, тетрагональну, орторомбічну й тригональну. Усі фази, крім кубічної, мають сегнетоелектричні властивості. Високотемпературна кубічна фаза найпростіша: вона складається з октаедричних центрів TiO6, що визначають куб, у вершинах якого перебуває Ti, а ребра мають вигляд Ti-O-Ti. Ba2+ розташовані в центрах куба і мають номінальне координаційне число 12. При нижчих температурах титанат барію переходить у фази з нижчою симетрією, при цьому Ba2+ зміщується із центра комірки. Саме ці зміщення й визначають незвичайні властивості речовини.

Отримання ред.

Титанат барію можна отримати, нагріваючи карбонат барію разом із двоокисом титану. Реакція відбувається через спікання в рідкій фазі. Монокристали вирощують при температурі 1100 °C із розплаву флуориду калію[1]. Для легування додають домішки. Наприклад, таким чином отримують твердий розчин із титанатом стронцію. Розплав реагує з трихлоридом азоту з утворенням зеленої або сірої суміші, яка все ще зберігає сегнетоелектричні властивості.

Застосування ред.

Як діелектрик із високою діелектричною проникністю титанат барію використовують у конденсаторах, а також у мікрофонах та інших перетворювачах. Спонтанна поляризація титанату барію становить при кімнатній температурі приблизно 0,15 Кл/м2. Точка Кюрі — 120 °C[2]. Як п'єзоелектрик його замінив цирконат титанат свинцю, відомий як PZT. Полікристалічний титанат барію має додатній температурний коефіцієнт, що робить його придатним для термісторів та електричних обігрівачів з терморегулюванням.

Ще одна галузь застосування титанату барію — нелінійна оптика. Він може використовуватися у видимій та близькій ультрафіолетовій області спектру. В ньому сильне зв'язування хвиль, що дозволяє використовувати його для чотирихвильового змішування. Для підвищення фоторефракції його легують іншими елементами, наприклад, залізом[3].

Тонкі плівки титанату барію мають властивості електрооптичної модуляції на частотах понад 40 ГГц[4].

Див. також ред.

Виноски ред.

  1. Francis S. Galasso «Barium Titanate, BaTiO3» Inorganic Syntheses 1973, Volume 14, 142—143. DOI:10.1002/9780470132456.ch28.
  2. Wadhawan, Vinod K. (2000). Introduction to ferroic materials. CRC Press. с. 10. ISBN 978-90-5699-286-6. {{cite book}}: Вказано більш, ніж один |pages= та |page= (довідка)
  3. Fe:LiNbO3 Crystal. Архів оригіналу за 22 липня 2013. Процитовано 6 червня 2009.
  4. Tang, Pingsheng; Towner, D; Hamano, T; Meier, A; Wessels, B (2004). Electrooptic modulation up to 40 GHz in a barium titanate thin film waveguide modulator. Optics Express. 12 (24): 5962—7. doi:10.1364/OPEX.12.005962. PMID 19488237.