Титанат барію: відмінності між версіями
Перейти до навігації
Перейти до пошуку
| [перевірена версія] | [очікує на перевірку] |
Вилучено вміст Додано вміст
Немає опису редагування |
Функція пропозицій посилань: додано 3 посилання. |
||
| (Не показані 8 проміжних версій 7 користувачів) | |||
| Рядок 44: | Рядок 44: | ||
}} |
}} |
||
}} |
}} |
||
'''Титана́т ба́рію''' — неорганічна [[хімічна сполука]] з формулою BaTiO<sub>3</sub>, [[сегнетоелектрик]]. Монокристали титанату барію прозорі, а порошок — білого кольору. Сегнетоелектичні властивості титанату барію відкрив 1944 року уродженець [[Біла Церква|Білої Церкви]] |
'''Титана́т ба́рію''' — неорганічна [[хімічна сполука]] з формулою BaTiO<sub>3</sub>, [[сегнетоелектрик]]. Монокристали титанату барію прозорі, а порошок — білого кольору. Сегнетоелектичні властивості титанату барію відкрив 1944 року уродженець [[Біла Церква|Білої Церкви]] — [[Вул Бенціон Мойсейович]]. |
||
== Структура == |
== Структура == |
||
[[Файл:Perovskite.jpg|thumb|left|Структура кубічного BaTiO<sub>3</sub>. Червоні сфери — центри оксидів, блакитні — катіонів Ti<sup>4+</sup> , зелені — Ba<sup>2+</sup>.]] |
[[Файл:Perovskite.jpg|thumb|left|Структура кубічного BaTiO<sub>3</sub>. Червоні сфери — центри оксидів, блакитні — катіонів Ti<sup>4+</sup> , зелені — Ba<sup>2+</sup>.]] |
||
Титанат барію має п'ять термодинамічних фаз, у залежності від температури: [[гексагональна сингонія|гексагональну]], [[кубічна сингонія|кубічну]], [[тетрагональна сингонія|тетрагональну]], [[ромбічна сингонія|орторомбічну]] й [[тригональна сингонія|тригональну]]. Усі фази, крім кубічної, мають сегнетоелектричні властивості. Високотемпературна кубічна фаза найпростіша: вона складається з [[октаедр]]ичних центрів TiO<sub>6</sub>, що визначають куб, у вершинах якого перебуває Ti, а ребра мають вигляд Ti-O-Ti. Ba<sup>2+</sup> розташовані в центрах куба і мають номінальне координаційне число 12. При нижчих температурах титанат барію переходить у фази з нижчою симетрією, при цьому Ba<sup>2+</sup> зміщується із центра комірки. Саме ці зміщення й визначають незвичайні властивості речовини. |
Титанат барію має п'ять [[Термодинамічна фаза|термодинамічних фаз]], у залежності від температури: [[гексагональна сингонія|гексагональну]], [[кубічна сингонія|кубічну]], [[тетрагональна сингонія|тетрагональну]], [[ромбічна сингонія|орторомбічну]] й [[тригональна сингонія|тригональну]]. Усі фази, крім кубічної, мають сегнетоелектричні властивості. Високотемпературна кубічна фаза найпростіша: вона складається з [[октаедр]]ичних центрів TiO<sub>6</sub>, що визначають куб, у вершинах якого перебуває Ti, а ребра мають вигляд Ti-O-Ti. Ba<sup>2+</sup> розташовані в центрах куба і мають номінальне [[координаційне число]] 12. При нижчих температурах титанат барію переходить у фази з нижчою симетрією, при цьому Ba<sup>2+</sup> зміщується із центра комірки. Саме ці зміщення й визначають незвичайні властивості речовини. |
||
== Отримання == |
== Отримання == |
||
Титанат барію можна отримати, нагріваючи карбонат барію разом із двоокисом титану. Реакція відбувається через спікання в рідкій фазі. Монокристали вирощують при температурі 1100 |
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 [[Фторид калію|флуориду калію]]<ref>Francis S. Galasso «Barium Titanate, BaTiO3» Inorganic Syntheses 1973, Volume 14, 142—143. {{DOI|10.1002/9780470132456.ch28}}.</ref>. Для легування додають домішки. Наприклад, таким чином отримують [[твердий розчин]] із титанатом стронцію. [[Розплави|Розплав]] реагує з трихлоридом азоту з утворенням зеленої або сірої суміші, яка все ще зберігає сегнетоелектричні властивості.<!--- |
||
Much work has been dedicated to its morphology. Fully dense nanocrystalline barium titanate has 40% higher [[permittivity]] than the same material prepared in classic ways.<ref>{{cite journal| doi=10.1021/jp7112818| title=Effect of Microwave Frequency on Hydrothermal Synthesis of Nanocrystalline Tetragonal Barium Titanate| year=2008| author=Nyutu, Edward K.| journal=The Journal of Physical Chemistry C| volume=112| pages=9659| last2=Chen| first2=Chun-Hu| last3=Dutta| first3=Prabir K.| last4=Suib| first4=Steven L.| issue=26}}</ref> The addition of inclusions of barium titanate to [[tin]] has been shown to produce a bulk material with a higher viscoelastic [[stiffness]] than that of diamonds. Barium titanate goes through two phase transitions that change the crystal shape and volume. This phase change leads to composites where the barium titanates have a negative bulk modulus ([[Young's modulus]]), meaning that when a force acts on the inclusions, there is displacement in the opposite direction, further stiffening the composite.<ref>{{cite journal| doi = 10.1126/science.1135837| year = 2007| author = Jaglinski, T; Kochmann, D; Stone, D; Lakes, Rs| title = Composite materials with viscoelastic stiffness greater than diamond| volume = 315| issue = 5812| pages = 620–2| pmid = 17272714| journal = Science}}</ref> |
Much work has been dedicated to its morphology. Fully dense nanocrystalline barium titanate has 40 % higher [[permittivity]] than the same material prepared in classic ways.<ref>{{cite journal| doi=10.1021/jp7112818| title=Effect of Microwave Frequency on Hydrothermal Synthesis of Nanocrystalline Tetragonal Barium Titanate| year=2008| author=Nyutu, Edward K.| journal=The Journal of Physical Chemistry C| volume=112| pages=9659| last2=Chen| first2=Chun-Hu| last3=Dutta| first3=Prabir K.| last4=Suib| first4=Steven L.| issue=26}}</ref> The addition of inclusions of barium titanate to [[tin]] has been shown to produce a bulk material with a higher viscoelastic [[stiffness]] than that of diamonds. Barium titanate goes through two phase transitions that change the crystal shape and volume. This phase change leads to composites where the barium titanates have a negative bulk modulus ([[Young's modulus]]), meaning that when a force acts on the inclusions, there is displacement in the opposite direction, further stiffening the composite.<ref>{{cite journal| doi = 10.1126/science.1135837| year = 2007| author = Jaglinski, T; Kochmann, D; Stone, D; Lakes, Rs| title = Composite materials with viscoelastic stiffness greater than diamond| volume = 315| issue = 5812| pages = 620–2| pmid = 17272714| journal = Science}}</ref> |
||
Like many [[oxide]]s, barium titanate is insoluble in water but attacked by [[sulfuric acid]]. Its bulk room-temperature [[bandgap]] is 3,2 еВ, but it increases to ~3,5 еВ when the particle size is reduced from about 15 to 7 nm.<ref name=bandgap/> |
Like many [[oxide]]s, barium titanate is insoluble in water but attacked by [[sulfuric acid]]. Its bulk room-temperature [[bandgap]] is 3,2 еВ, but it increases to ~3,5 еВ when the particle size is reduced from about 15 to 7 nm.<ref name=bandgap/> |
||
--> |
--> |
||
== Застосування == |
== Застосування == |
||
Як [[діелектрик]] із високою [[діелектрична проникність|діелектричною проникністю]] титанат барію використовують у [[конденсатор]]ах, а також у [[мікрофон]]ах та інших перетворювачах. Спонтанна поляризація титанату барію становить при кімнатній температурі приблизно 0,15 Кл/м<sub>2</sub>. [[Точка Кюрі]] — 120 °C<ref>{{cite book |title=Introduction to ferroic materials |last=Wadhawan |first=Vinod K. |year=2000 |publisher=CRC Press |location= |isbn=978-90-5699-286-6 |page=10 |pages=740 |url= |accessdate=}}</ref>. |
Як [[діелектрик]] із високою [[діелектрична проникність|діелектричною проникністю]] титанат барію використовують у [[конденсатор]]ах, а також у [[мікрофон]]ах та інших перетворювачах. Спонтанна поляризація титанату барію становить при кімнатній температурі приблизно 0,15 Кл/м<sub>2</sub>. [[Точка Кюрі]] — 120 °C<ref>{{cite book |title=Introduction to ferroic materials |last=Wadhawan |first=Vinod K. |year=2000 |publisher=CRC Press |location= |isbn=978-90-5699-286-6 |page=10 |pages=740 |url= |accessdate=}}</ref>. Як п'єзоелектрик його замінив цирконат титанат [[Свинець|свинцю]], відомий як PZT. Полікристалічний титанат барію має додатній температурний коефіцієнт, що робить його придатним для [[термістор]]ів 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 [[чотирихвильове змішування|чотирихвильового змішування]]. Для підвищення фоторефракції його легують іншими елементами, наприклад, залізом<ref>{{cite web|url=http://www.redoptronics.com/Fe-LiNbO3-crystal.html|title=Fe:LiNbO3 Crystal|accessdate=2009-06-06|archiveurl= |
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 [[чотирихвильове змішування|чотирихвильового змішування]]. Для підвищення фоторефракції його легують іншими елементами, наприклад, залізом<ref>{{cite web|url=http://www.redoptronics.com/Fe-LiNbO3-crystal.html|title=Fe:LiNbO3 Crystal|accessdate=2009-06-06|archiveurl=https://www.webcitation.org/6IIhNwP9K?url=http://www.redoptronics.com/Fe-LiNbO3-crystal.html|archivedate=2013-07-22|deadurl=no}}</ref>. |
||
Тонкі плівки титанату барію мають властивості [[електрооптичний модулятор|електрооптичної модуляції]] на частотах понад 40 ГГц<ref>{{cite journal| doi = 10.1364/OPEX.12.005962| title = Electrooptic modulation up to 40 GHz in a barium titanate thin film waveguide modulator| year = 2004| author = Tang, Pingsheng| journal = Optics Express| volume = 12| pages = 5962–7| pmid = 19488237| last2 = Towner| first2 = D| last3 = Hamano| first3 = T| last4 = Meier| first4 = A| last5 = Wessels| first5 = B| issue = 24}}</ref>. |
Тонкі плівки титанату барію мають властивості [[електрооптичний модулятор|електрооптичної модуляції]] на частотах понад 40 ГГц<ref>{{cite journal| doi = 10.1364/OPEX.12.005962| title = Electrooptic modulation up to 40 GHz in a barium titanate thin film waveguide modulator| year = 2004| author = Tang, Pingsheng| journal = Optics Express| volume = 12| pages = 5962–7| pmid = 19488237| last2 = Towner| first2 = D| last3 = Hamano| first3 = T| last4 = Meier| first4 = A| last5 = Wessels| first5 = B| issue = 24}}</ref>. |
||
== Див. також == |
|||
* [[П'єзокераміка]] |
|||
* [[Сегнетоелектрики]] |
|||
== Виноски == |
== Виноски == |
||
| Рядок 70: | Рядок 75: | ||
[[Категорія:Сполуки барію]] |
[[Категорія:Сполуки барію]] |
||
[[Категорія:Титанати|Б]] |
[[Категорія:Титанати|Б]] |
||
[[Категорія:Сегнетоелектрики]] |
|||
[[Категорія:Керамічні матеріали]] |
|||
[[Категорія:П'єзоелектрики]] |
|||
Поточна версія на 15:44, 28 травня 2024
| 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 | |
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.
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.
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.
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].
- ↑ Francis S. Galasso «Barium Titanate, BaTiO3» Inorganic Syntheses 1973, Volume 14, 142—143. DOI:10.1002/9780470132456.ch28.
- ↑ 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) - ↑ Fe:LiNbO3 Crystal. Архів оригіналу за 22 липня 2013. Процитовано 6 червня 2009.
- ↑ 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.
|
Це незавершена стаття про неорганічну сполуку. Ви можете допомогти проєкту, виправивши або дописавши її. |