Titanato de bário - Barium titanate
 BaTiO 3 policristalino em plástico
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| Identificadores | |
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Modelo 3D ( JSmol )
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| ChemSpider | |
| ECHA InfoCard |
100.031.783 
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| Número EC | |
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PubChem CID
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| Número RTECS | |
| UNII | |
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Painel CompTox ( EPA )
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| Propriedades | |
| BaTiO 3 | |
| Massa molar | 233,192 g |
| Aparência | Cristais brancos |
| Odor | Inodoro |
| Densidade | 6,02 g / cm 3 , sólido |
| Ponto de fusão | 1.625 ° C (2.957 ° F; 1.898 K) |
| Insolúvel | |
| Solubilidade | Ligeiramente solúvel em ácidos minerais diluídos; dissolve-se em ácido fluorídrico concentrado |
| Gap de banda | 3,2 eV (300 K, cristal único) |
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Índice de refração ( n D )
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n o = 2,412; n e = 2,360 |
| Estrutura | |
| Tetragonal , tP5 | |
| P4mm, No. 99 | |
| Perigos | |
| Pictogramas GHS |
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| Palavra-sinal GHS | Aviso |
| H302 , H332 | |
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Exceto onde indicado de outra forma, os dados são fornecidos para materiais em seu estado padrão (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). |
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 verificar (o que é ?)
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| Referências da Infobox | |
Titanato de bário ( BTO ) é um composto inorgânico com fórmula química BaTiO 3 . O titanato de bário aparece branco como um pó e é transparente quando preparado como cristais grandes. É um material cerâmico ferroelétrico que apresenta efeito fotorrefrativo e propriedades piezoelétricas . É usado em capacitores , transdutores eletromecânicos e ópticas não lineares .
Estrutura
O sólido existe em um dos quatro polimorfos, dependendo da temperatura. De alta a baixa temperatura, essas simetrias cristalinas dos quatro polimorfos são de estrutura cristalina cúbica , tetragonal , ortorrômbica e romboédrica . Todas essas fases exibem o efeito ferroelétrico além da fase cúbica. A fase cúbica de alta temperatura é mais fácil de descrever, pois consiste em unidades de TiO 6 octaédricas de compartilhamento de cantos regulares que definem um cubo com vértices O e arestas de Ti-O-Ti. Na fase cúbica, Ba 2+ está localizado no centro do cubo, com um número de coordenação nominal de 12. Fases de simetria inferior são estabilizadas em temperaturas mais baixas e envolvem movimento do Ti 4+ para posições fora do centro. As propriedades notáveis deste material surgem do comportamento cooperativo das distorções de Ti 4+ .
Acima do ponto de fusão, o líquido tem uma estrutura local notavelmente diferente das formas sólidas, com a maioria do Ti 4+ coordenado a quatro oxigênio, em unidades tetraédricas de TiO 4 , que coexistem com unidades mais altamente coordenadas.
Propriedades de produção e manuseio
O titanato de bário pode ser sintetizado pelo método sol-hidrotérmico relativamente simples . O titanato de bário também pode ser fabricado aquecendo o carbonato de bário e o dióxido de titânio . A reação prossegue por meio de sinterização em fase líquida . Cristais únicos podem crescer a cerca de 1100 ° C a partir de fluoreto de potássio fundido . Outros materiais são frequentemente adicionados como dopantes , por exemplo, Sr para formar soluções sólidas com titanato de estrôncio . Reage com o tricloreto de nitrogênio e produz uma mistura esverdeada ou cinza; as propriedades ferroelétricas da mistura ainda estão presentes nesta forma.
Muito esforço foi gasto estudando a relação entre a morfologia das partículas e suas propriedades. O titanato de bário é um dos poucos compostos cerâmicos conhecidos por exibir crescimento anormal de grãos , no qual grandes grãos facetados crescem em uma matriz de grãos mais finos, com profundas implicações na densificação e nas propriedades físicas. Titanato de bário nanocristalino totalmente denso tem permissividade 40% maior do que o mesmo material preparado de maneiras clássicas. A adição de inclusões de titanato de bário ao estanho mostrou produzir um material a granel com uma rigidez viscoelástica mais alta do que a dos diamantes. O titanato de bário passa por duas transições de fase que alteram a forma e o volume do cristal. Essa mudança de fase leva a compósitos onde os titanatos de bário têm um módulo de bulk negativo (módulo de Young ), o que significa que quando uma força atua sobre as inclusões, há deslocamento na direção oposta, enrijecendo ainda mais o compósito.
Como muitos óxidos , o titanato de bário é insolúvel em água, mas atacado pelo ácido sulfúrico . Seu bandgap bruto à temperatura ambiente é de 3,2 eV, mas aumenta para ~ 3,5 eV quando o tamanho da partícula é reduzido de cerca de 15 para 7 nm.
Usos
O titanato de bário é uma cerâmica dielétrica usada em capacitores , com valores de constante dielétrica de até 7.000. Em uma faixa estreita de temperatura, são possíveis valores de até 15.000; os materiais cerâmicos e poliméricos mais comuns têm menos de 10, enquanto outros, como o dióxido de titânio (TiO 2 ), têm valores entre 20 e 70.
É um material piezoelétrico usado em microfones e outros transdutores . A polarização espontânea de monocristais de titanato de bário em temperatura ambiente varia entre 0,15 C / m 2 em estudos anteriores e 0,26 C / m 2 em publicações mais recentes, e sua temperatura de Curie está entre 120 e 130 ° C. As diferenças estão relacionadas à técnica de crescimento, com cristais de fluxo crescido mais cedo sendo menos puros do que os cristais atuais crescidos com o processo de Czochralski , que, portanto, têm uma polarização espontânea maior e uma temperatura de Curie mais alta.
Como um material piezoelétrico , foi amplamente substituído pelo titanato de zirconato de chumbo , também conhecido como PZT. O titanato de bário policristalino tem um coeficiente de resistência de temperatura positivo , tornando-o um material útil para termistores e sistemas de aquecimento elétrico autorreguláveis.
Os cristais de titanato de bário encontram uso em óptica não linear . O material tem alto ganho de acoplamento de feixe e pode ser operado em comprimentos de onda visível e infravermelho próximo. Ele tem a mais alta refletividade dos materiais usados para aplicações de conjugação de fase autobombada (SPPC). Ele pode ser usado para mistura de quatro ondas de onda contínua com potência óptica de alcance de miliwatts. Para aplicações fotorrefrativas, o titanato de bário pode ser dopado por vários outros elementos, por exemplo, ferro .
Filmes finos de titanato de bário exibem modulação eletroótica para frequências acima de 40 GHz.
As propriedades piroelétricas e ferroelétricas do titanato de bário são usadas em alguns tipos de sensores não resfriados para câmeras térmicas .
É relatado que o pó de titanato de bário de alta pureza é um componente-chave dos novos sistemas de armazenamento de energia de capacitor de titanato de bário para uso em veículos elétricos.
Devido à sua elevada biocompatibilidade , nanopartículas de titanato de bário (BTNPs) têm sido recentemente empregadas como nanocarreadores para a entrega de drogas .
O efeito magnetoelétrico de forças gigantes foi relatado em filmes finos cultivados em substratos de titanato de bário.
Ocorrência natural
A barioperovskita é um análogo natural muito raro do BaTiO 3 , encontrado como microinclusões na benitoita .