Титанат бария

Титанат бария
Kubische Phase von Bariumtitanat.png
Общие
Систематическое наименование	Титанат бария
Хим. формула	BaTiO3
Физические свойства
Молярная масса	233.192 г/моль
Плотность	6.08 г/см³
Термические свойства
Т. плав.	1616 °C
Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного.

Титана́т ба́рия — 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.

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 T_c= 120 °C диэлектрическая проницаемость следует закону Кюри-Вейсса: <math> \varepsilon = \frac{C}{T - T_{c}}, </math> где

<math>\varepsilon</math> — диэлектрическая проницаемость,

C — постоянная Кюри, зависящая от вещества, (2900 для BaTiO₃).

T — абсолютная температура в кельвинах,

T_c — 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.

Литература

• Вул Б. М. ДАН СССР, т. 43, с. 308 (1944).
• 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

• [kutol.narod.ru/PUBL/Retro_Publications.htm - С. А. Кутолин,А. И. Вулих, А. Е. Шаммасова. Способ синтеза титанатов щелочноземельных металлов].
• [kutol.narod.ru/PUBL/pateng_memeo3.pdf Method of Producing Salts of Alkaline Earth Metalls. — Английский патент 1.171.875 от 30.04.1968.- Chem.Abstr., v.72, 33824m,1970.] (англ.)

Отрывок, характеризующий Титанат бария

Бориса волновала мысль о той близости к высшей власти, в которой он в эту минуту чувствовал себя. Он сознавал себя здесь в соприкосновении с теми пружинами, которые руководили всеми теми громадными движениями масс, которых он в своем полку чувствовал себя маленькою, покорною и ничтожной» частью. Они вышли в коридор вслед за князем Долгоруковым и встретили выходившего (из той двери комнаты государя, в которую вошел Долгоруков) невысокого человека в штатском платье, с умным лицом и резкой чертой выставленной вперед челюсти, которая, не портя его, придавала ему особенную живость и изворотливость выражения. Этот невысокий человек кивнул, как своему, Долгорукому и пристально холодным взглядом стал вглядываться в князя Андрея, идя прямо на него и видимо, ожидая, чтобы князь Андрей поклонился ему или дал дорогу. Князь Андрей не сделал ни того, ни другого; в лице его выразилась злоба, и молодой человек, отвернувшись, прошел стороной коридора.
– Кто это? – спросил Борис.
– Это один из самых замечательнейших, но неприятнейших мне людей. Это министр иностранных дел, князь Адам Чарторижский.
– Вот эти люди, – сказал Болконский со вздохом, который он не мог подавить, в то время как они выходили из дворца, – вот эти то люди решают судьбы народов.
На другой день войска выступили в поход, и Борис не успел до самого Аустерлицкого сражения побывать ни у Болконского, ни у Долгорукова и остался еще на время в Измайловском полку.


На заре 16 числа эскадрон Денисова, в котором служил Николай Ростов, и который был в отряде князя Багратиона, двинулся с ночлега в дело, как говорили, и, пройдя около версты позади других колонн, был остановлен на большой дороге. Ростов видел, как мимо его прошли вперед казаки, 1 й и 2 й эскадрон гусар, пехотные батальоны с артиллерией и проехали генералы Багратион и Долгоруков с адъютантами. Весь страх, который он, как и прежде, испытывал перед делом; вся внутренняя борьба, посредством которой он преодолевал этот страх; все его мечтания о том, как он по гусарски отличится в этом деле, – пропали даром. Эскадрон их был оставлен в резерве, и Николай Ростов скучно и тоскливо провел этот день. В 9 м часу утра он услыхал пальбу впереди себя, крики ура, видел привозимых назад раненых (их было немного) и, наконец, видел, как в середине сотни казаков провели целый отряд французских кавалеристов. Очевидно, дело было кончено, и дело было, очевидно небольшое, но счастливое. Проходившие назад солдаты и офицеры рассказывали о блестящей победе, о занятии города Вишау и взятии в плен целого французского эскадрона. День был ясный, солнечный, после сильного ночного заморозка, и веселый блеск осеннего дня совпадал с известием о победе, которое передавали не только рассказы участвовавших в нем, но и радостное выражение лиц солдат, офицеров, генералов и адъютантов, ехавших туда и оттуда мимо Ростова. Тем больнее щемило сердце Николая, напрасно перестрадавшего весь страх, предшествующий сражению, и пробывшего этот веселый день в бездействии.
– Ростов, иди сюда, выпьем с горя! – крикнул Денисов, усевшись на краю дороги перед фляжкой и закуской.
Офицеры собрались кружком, закусывая и разговаривая, около погребца Денисова.
– Вот еще одного ведут! – сказал один из офицеров, указывая на французского пленного драгуна, которого вели пешком два казака.
Один из них вел в поводу взятую у пленного рослую и красивую французскую лошадь.
– Продай лошадь! – крикнул Денисов казаку.
– Изволь, ваше благородие…
Офицеры встали и окружили казаков и пленного француза. Французский драгун был молодой малый, альзасец, говоривший по французски с немецким акцентом. Он задыхался от волнения, лицо его было красно, и, услыхав французский язык, он быстро заговорил с офицерами, обращаясь то к тому, то к другому. Он говорил, что его бы не взяли; что он не виноват в том, что его взяли, а виноват le caporal, который послал его захватить попоны, что он ему говорил, что уже русские там. И ко всякому слову он прибавлял: mais qu'on ne fasse pas de mal a mon petit cheval [Но не обижайте мою лошадку,] и ласкал свою лошадь. Видно было, что он не понимал хорошенько, где он находится. Он то извинялся, что его взяли, то, предполагая перед собою свое начальство, выказывал свою солдатскую исправность и заботливость о службе. Он донес с собой в наш арьергард во всей свежести атмосферу французского войска, которое так чуждо было для нас.
Казаки отдали лошадь за два червонца, и Ростов, теперь, получив деньги, самый богатый из офицеров, купил ее.