Borato de bario
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| Nombres | |
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| Otros nombres diborato de bario, óxido de boro y bario, metaborato de bario | |
| Identificadores | |
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Modelo 3D ( JSmol ) |
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| Araña química |
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| Tarjeta informativa de la ECHA | 100.033.824 |
| Número CE |
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Identificador de centro de PubChem |
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| UNIVERSIDAD |
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Panel de control CompTox ( EPA ) |
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| Propiedades | |
| BaB2O4 o Ba ( BO2 ) 2 | |
| Masa molar | 222,95 |
| Apariencia | polvo blanco o cristales incoloros |
| Olor | inodoro |
| Densidad | 3,85 g/cm3 [ 1] |
| Punto de fusión | 1.095 °C (2.003 °F; 1.368 K) [2] |
| Solubilidad en ácido clorhídrico | soluble |
Índice de refracción ( n D ) | n e = 1,5534, n o = 1,6776 |
| Estructura | |
| Romboédrica, hR126 [3] | |
| R3c, n.º 161 | |
a = 1,2529 nm, c = 1,274 nm | |
| Peligros | |
| Etiquetado SGA : | |
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| Advertencia | |
| H302 | |
| P264 , P270 , P301+P312 , P330 , P501 | |
| punto de inflamabilidad | Ininflamable |
| Ficha de datos de seguridad (FDS) | Hoja de datos de seguridad del material (MSDS) |
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para los materiales en su estado estándar (a 25 °C [77 °F], 100 kPa). | |
El borato de bario es un compuesto inorgánico , un borato de bario con una fórmula química BaB 2 O 4 o Ba(BO 2 ) 2 . Está disponible como forma hidratada o deshidratada, como polvo blanco o cristales incoloros. Los cristales existen en la fase α de alta temperatura y la fase β de baja temperatura, abreviada como BBO ; ambas fases son birrefringentes , y el BBO es un material óptico no lineal común .
El borato de bario fue descubierto y desarrollado por Chen Chuangtian y otros del Instituto de Investigación sobre la Estructura de la Materia de Fujian, Academia China de Ciencias .
Propiedades
El borato de bario existe en tres formas cristalinas principales: alfa, beta y gamma. La fase beta de baja temperatura se convierte en la fase alfa al calentarse a 925 °C. El borato de bario β (BBO) se diferencia de la forma α por las posiciones de los iones de bario dentro del cristal. Ambas fases son birrefringentes, sin embargo, la fase α posee simetría céntrica y, por lo tanto, no tiene las mismas propiedades no lineales que la fase β. [4]
El borato de bario alfa, α-BaB 2 O 4 es un material óptico con una ventana de transmisión óptica muy amplia de aproximadamente 190 nm a 3500 nm. Tiene buenas propiedades mecánicas y es un material adecuado para ópticas de polarización ultravioleta de alta potencia . [5] Puede reemplazar a la calcita , el dióxido de titanio o el niobato de litio en prismas de Glan-Taylor , prismas de Glan-Thompson , divisores de haz de separación y otros componentes ópticos. Tiene baja higroscopicidad y su dureza Mohs es de 4,5. Su umbral de daño es de 1 GW/cm 2 a 1064 nm y 500 MW/cm 2 a 355 nm. [1]
El borato de bario beta, β-BaB 2 O 4 , es un material óptico no lineal transparente en el rango de ~190–3300 nm. Puede utilizarse para la conversión descendente paramétrica espontánea . Su dureza de Mohs también es 4,5. [1] [2] El material exhibe una temperatura de fusión de 1268 K, [6] con coeficientes de expansión térmica anisotrópicos : y α₃₃ = 36 × 10⁻⁶ K⁻¹. [7]
El borato de bario gamma, γ-BaB 2 O 4 , descubierto recientemente, se produjo calentando el borato de bario beta a 900 °C bajo una presión de 3 GPa. Se descubrió que tenía una estructura cristalina monoclínica. [8]
El borato de bario tiene una fuerte birrefringencia uniaxial negativa y se puede adaptar en fase para la generación de segundo armónico de tipo I ( ooe ) desde 409,6 a 3500 nm. La sensibilidad de temperatura de los índices de refracción es baja, lo que genera un ancho de banda de adaptación de fase de temperatura inusualmente grande (55 °C). [2]
Aunque las fases cristalinas α y β a presión ambiente contienen solo boro trigonal hibridado sp2 , el vidrio BBO tiene alrededor del 40% del boro en sitios tetraédricos hibridados sp3 . En el estado líquido, las fracciones relativas de boro sp2 y sp3 dependen de la temperatura, y la coordinación planar trigonal se favorece a temperaturas más altas. [9]
Síntesis
El borato de bario se puede preparar mediante la reacción de una solución acuosa de ácido bórico con hidróxido de bario . El borato de γ-bario preparado contiene agua de cristalización que no se puede eliminar por completo mediante secado a 120 °C. El borato de γ-bario deshidratado se puede preparar calentándolo a 300–400 °C. La calcinación a aproximadamente 600–800 °C provoca la conversión completa a la forma β. El BBO preparado por este método no contiene trazas de BaB 2 O 2 [10]
Los cristales BBO para óptica no lineal se pueden cultivar a partir de una masa fundida de borato de bario, óxido de sodio y cloruro de sodio . [11]
Se pueden preparar películas delgadas de borato de bario mediante MOCVD a partir de hidro-tri(1-pirazolil)borato de bario(II). Se pueden obtener diferentes fases según las temperaturas de deposición. [12] Se pueden preparar películas delgadas de borato de beta-bario mediante síntesis sol-gel . [13]
El borato de bario monohidratado se prepara a partir de una solución de sulfuro de bario y tetraborato de sodio . Es un polvo blanco. Se utiliza como aditivo, por ejemplo, en pinturas como retardante de llama , inhibidor de moho e inhibidor de corrosión . También se utiliza como pigmento blanco .
El borato de bario dihidratado se prepara a partir de una solución de metaborato de sodio y cloruro de bario a 90–95 °C. Después de enfriar a temperatura ambiente, precipita un polvo blanco. El borato de bario dihidratado pierde agua a temperaturas superiores a 140 °C. Se utiliza como retardante de llama para pinturas, textiles y papel. [14]
Aplicaciones
El BBO es un cristal óptico no lineal muy popular. Los fotones enlazados cuánticamente se pueden producir con borato de bario beta. El borato de bario es un bactericida y fungicida . [15] Se agrega a pinturas, revestimientos, adhesivos, plásticos y productos de papel.
El borato de bario es resistente a la radiación ultravioleta y puede actuar como estabilizador de rayos UV para el cloruro de polivinilo . [16]
La solubilidad del borato de bario es una desventaja cuando se utiliza como pigmento. Hay polvos recubiertos de sílice disponibles. Las propiedades alcalinas y las propiedades de pasivación anódica del ion borato mejoran el rendimiento anticorrosión. El pigmento de metaborato de bario comúnmente disponible viene en tres grados: el grado I es un metaborato de bario en sí mismo, el grado II está compuesto con un 27% de óxido de zinc y el grado III está compuesto con un 18% de óxido de zinc y un 29% de sulfato de calcio . El borato de bario muestra un rendimiento sinérgico con el borato de zinc . [17]
El borato de bario se utiliza como fundente en algunas formulaciones cerámicas dieléctricas de titanato de bario y zirconato de plomo de clase 2 de la EIA para capacitores cerámicos , en una cantidad de aproximadamente el 2 %. La relación bario-boro es crítica para el rendimiento del fundente; el contenido de BaB 2 O 2 afecta negativamente el rendimiento del fundente. [10] [18]
El vidrio de borato de bario y cenizas volantes se puede utilizar como protección contra la radiación . Estos vidrios tienen un rendimiento superior al del hormigón y a otros vidrios de borato de bario. [19]
Referencias
- ^ Cristal de borato de bario (a-BBO) abc. casix.com
- ^ Cristales abc BBO: borato de bario beta y borato de litio Archivado el 12 de febrero de 2012 en Wayback Machine . clevelandcrystals.com
- ^ Guiqin, Dai; Wei, Lin; An, Zheng; Qingzhen, Huang; Jingkui, Liang (1990). "Expansión térmica de la forma de baja temperatura de BaB2O4". Revista de la Sociedad Cerámica Americana . 73 (8): 2526–2527. doi :10.1111/j.1151-2916.1990.tb07626.x.
- ^ Nikogosyan, DN (1991). "Berato de bario beta (BBO)". Applied Physics A . 52 (6): 359–368. Código Bibliográfico :1991ApPhA..52..359N. doi :10.1007/BF00323647. S2CID 101903774.
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- ^ Nikogosyan, David (2005). "Capítulo 2: Cristales ópticos no lineales básicos". Cristales ópticos no lineales: una revisión completa (1.ª ed.). Springer Nueva York, NY. pág. 6. ISBN 9780387220222.
- ^ Trento, Chin (18 de octubre de 2024). "De la estructura a la aplicación: ¿es BIBO o BBO el mejor cristal?". Stanford Advanced Materials . Consultado el 8 de noviembre de 2024 .
- ^ Bekker, Tatiana B.; Podborodnikov, Iván V.; Sagatov, Nursultan E.; Shatskiy, Anton; Rashchenko, Sergey; Sagatova, Dinara N.; Davydov, Alexey; Litasov, Konstantin D. (2022). "γ-BaB2O4: polimorfo de borato de bario de alta presión y alta temperatura con tetraedros BO4 de bordes compartidos". Química Inorgánica . 61 (4). Publicaciones de la ACS: 2340–2350. doi : 10.1021/acs.inorgchem.1c03760. PMID 35040639. S2CID 246054700.
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