Титанат бария — соединение оксидов бария и титана BaTiO3. Бариевая соль несуществующей в свободном виде метатитановой кислоты — H2TiO3. 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.
| Титанат бария | |
|---|---|
| Общие | |
| Систематическое наименование |
Титанат бария |
| Хим. формула | BaTiO3 |
| Физические свойства | |
| Молярная масса | 233.192 г/моль |
| Плотность | 6.02 г/см³ |
| Термические свойства | Температура |
| • плавления | 1616 °C |
| Классификация | |
| Рег. номер CAS | 12047-27-7 |
| PubChem | 6101006 |
| Рег. номер EINECS | 234-975-0 |
| SMILES |
[Ba+2].[Ba+2].[O-][Ti]([O-])([O-])[O-]
|
| InChI |
1S/Ba.3O.Ti/q+2;;2*-1;
WNKMTAQXMLAYHX-UHFFFAOYSA-N
|
| RTECS | XR1437333 |
| ChemSpider | 3636665 |
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 120 °C они переходят из кубической (параэлектрической) фазы с пространственной группой Pm3m в тетрагональную полярную (сегнетоэлектрическую) фазу с пространственной группой P4mm, затем при 5 °C следует переход в орторомбическую полярную фазу с пространственной группой Amm2 и, наконец, при −90 °C — 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 Tc= 120 °C диэлектрическая проницаемость следует закону Кюри-Вейсса: где
- — диэлектрическая проницаемость,
- C — постоянная Кюри, зависящая от вещества, (2900 для BaTiO3).
- T — абсолютная температура в кельвинах,
- Tc — температура Кюри, К.
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 (пр. гр. P63/mmc), устойчивая при температуре выше 1430 °C.
Получение
Титанат бария получают спеканием BaCO3 с TiO2 при 1100 °C:
BaCO3 + TiO2 = BaTiO3 + CO2↑.
Для выращивания монокристаллов используется раствор BaCO3 и TiO2 в расплавах KF или BaCl2.
Существует и пероксидный метод:
TiCl4 + BaCl2 + 2H2O2 + 6NH4OH = BaO2O2TiO•2H2O↓ + 6NH4Cl + 3H2O
BaO2O2TiO•2H2O = BaTiO3 + O2↑ (разложение при 700 °C)
Титанат бария также можно получить разложением барий-титанил оксалата Ba(TiO)(C2O4)2.
Применение
Титанат бария используется в качестве диэлектрика при изготовлении керамических конденсаторов, а также в качестве материала для пьезоэлектрических микрофонов и пьезокерамических излучателей.
