Титанат бария

Шаблон:Карточка{{#invoke:check for unknown parameters|check |unknown= |ignoreblank= |preview= |showblankpositional= |CAS|ChEBI|ChemSpiderID|ECB|EINECS|H-фразы|InChI|InChIKey|NFPA 704|P-фразы|PubChem|R-фразы|RTECS|S-фразы|SMILES|nocat|Кодекс Алиментариус|ЛД50|ООН|ПДК|СГС|большие схемы|вещество1|вещество2|вещество3|вещество4|внешний вид|вращение|гибридизация|давление пара|диапазон прозрачности|динамическая вязкость|дипольный момент|заголовок|изображение|изображение слева|изображение справа|изображение2|изоэлектрическая точка|интервал трансформации|картинка|картинка малая|картинка2|картинка3D|картинка 3D|картинка3D2|кинематическая вязкость|конст. диссоц. кислоты|константа В. дер В.|координационная геометрия|коэфф. электр. сопротив.|кристаллическая структура|критическая плотность|критическая темп.|критическая точка|критическое давление|молярная концентрация|молярная масса|наименование|описание изображений слева и справа|описание изображения|описание изображения слева|описание изображения справа|описание изображения2|описание картинки|описание картинки2|описание картинки3D|описание картинки3D2|описание малой картинки|от. диэлектр. прониц.|плотность|поверхностное натяжение|показатель преломления|предел прочности|пределы взрываемости|примеси|проводимость|растворимость|растворимость1|растворимость2|растворимость3|растворимость4|рац. формула|сигнальное слово|скорость звука|сокращения|состояние|твёрдость|темп. воспламенения|темп. вспышки|темп. кипения|темп. кипения пр.|темп. плавления|темп. разложения|темп. самовоспламенения|темп. стеклования|темп. сублимации|температура размягчения|тепловое расширение|теплопроводность|теплоёмкость|теплоёмкость2|токсичность|традиционные названия|тройная точка|угол Брюстера|уд. электр. сопротивление|удельная теплота парообразования|удельная теплота плавления|фазовые переходы|хим. имя|хим. формула|ширина изображения|ширина изображения2|энергия ионизации|энтальпия кипения|энтальпия образования|энтальпия плавления|энтальпия растворения|энтальпия сгорания|энтальпия сублимации|ЕС|удельная теплота парообразования2|удельная теплота плавления2|Номер UN|эмпирическая формула|теплота парообразования|энтальпия раствородия|тепловое расширодие}}Титана́т ба́рия — соединение оксидов бария и титана $\mathrm{B}\mathrm{a}\mathrm{T}\mathrm{i}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3$. Бариевая соль несуществующей в свободном виде метатитановой кислоты — $\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{T}\mathrm{i}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3$. Кристаллическая модификация титаната бария со структурой перовскита является сегнетоэлектриком, обладающим фоторефрактивным и пьезоэлектрическим эффектом.

После открытия Б. М. Вулом в 1944 году сегнетоэлектрических свойств у титаната бария начался принципиально новый этап в исследовании сегнетоэлектриков.

Физические свойства

Титанат бария представляет собой бесцветные кристаллы. Нерастворим в воде.

При понижении температуры в кристаллах титаната бария происходит ряд последовательных сегнетоэлектрических фазовых переходов: при Шаблон:Nobr они переходят из кубической (параэлектрической) фазы с пространственной группой Pm3m в тетрагональную полярную (сегнетоэлектрическую) фазу с пространственной группой P4mm, затем при Шаблон:Nobr следует переход в орторомбическую полярную фазу с пространственной группой Amm2 и, наконец, при Шаблон:Nobr — в ромбоэдрическую полярную фазу с пространственной группой R3m. Все три перехода — переходы первого рода, так что при изменении температуры диэлектрическая проницаемость меняется скачками. Выше температуры точки Кюри $T_c$ равной Шаблон:Nobr диэлектрическая проницаемость следует закону Кюри — Вейсса:

$\epsilon =\frac{C}{T-T_c},$

где $\epsilon$ — диэлектрическая проницаемость,

$C$ — постоянная Кюри, зависящая от вещества, (для титаната бария равна 2900 K),

$T$ — абсолютная температура в кельвинах.

Титанат бария характеризуется высокими значениями диэлектрической проницаемости (до 10⁴; 1400±250 при н.у.); на его основе разработано несколько типов сегнетоэлектрической керамики, используемых для создания конденсаторов, пьезоэлектрических датчиков, позисторов.

Кроме кубической модификации со структурой перовскита, известна гексагональная модификация титаната бария (пространственная группа P6₃/mmc), устойчивая при температуре выше Шаблон:Nobr

Получение

Титанат бария получают спеканием карбоната бария ($\mathrm{B}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3$) с диоксидом титана ($\mathrm{T}\mathrm{i}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2$) при Шаблон:Nobr

$\mathrm{B}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+\mathrm{T}\mathrm{i}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2⟶\mathrm{B}\mathrm{a}\mathrm{T}\mathrm{i}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\uparrow$.

Для выращивания монокристаллов используется раствор $\mathrm{B}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3$ и $\mathrm{T}\mathrm{i}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2$ в расплавах фторида калия ($\mathrm{K}\mathrm{F}$) или хлорида бария ($\mathrm{B}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2$).

Существует и пероксидный метод:

$\mathrm{T}\mathrm{i}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_4+\mathrm{B}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2+2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+6\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4\mathrm{O}\mathrm{H}⟶\mathrm{B}\mathrm{a}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\mathrm{T}\mathrm{i}\mathrm{O}\cdot 2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}\downarrow +6\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4\mathrm{C}\mathrm{l}+3\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O},$

$\mathrm{B}\mathrm{a}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\mathrm{T}\mathrm{i}\mathrm{O}\cdot 2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}\stackrel{700{\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{o}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}o}\mathrm{C}}{\to }\mathrm{B}\mathrm{a}\mathrm{T}\mathrm{i}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$.

Титанат бария также можно получить разложением оксалата барий-титанила $\mathrm{B}\mathrm{a}(\mathrm{T}\mathrm{i}\mathrm{O})(\mathrm{C}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_4){\phantom{A}}_2$.

Применение

Титанат бария используется в качестве основы для диэлектрика при изготовлении керамических конденсаторов, а также в качестве материала для пьезоэлектрических микрофонов и пьезокерамических излучателей.

Литература

• Вул Б. М. ДАН СССР, т. 43, с. 308 (1944).
• Шаблон:Cite doi
• Фесенко Е. Г. Семейство перовскита и сегнетоэлектричество. М.: Атомиздат, 1972.
• Веневцев Ю. Н., Политова Е. Д., Иванов С. А. Сегнето- и антисегнетоэлектрики семейства титаната бария. М.: Химия, 1985.
• Лайнс М., Гласс А. Сегнетоэлектрики и родственные им материалы. М.: Мир, 1981.

Ссылки

• Кутолин С. А., Вулих А. И., Шаммасова А. Е. Способ синтеза титанатов щелочноземельных металлов.
• Method of Producing Salts of Alkaline Earth Metalls. — Английский патент 1.171.875 от 30.04.1968.- Chem. Abstr., v.72, 33824m,1970.