Boran baru
| |||||||||||||||||||||||
Ogólne informacje | |||||||||||||||||||||||
Wzór sumaryczny |
Ba(BO | ||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Masa molowa |
222,95 g/mol | ||||||||||||||||||||||
Wygląd |
biały proszek lub bezbarwne kryształy | ||||||||||||||||||||||
Identyfikacja | |||||||||||||||||||||||
Numer CAS | |||||||||||||||||||||||
PubChem | |||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą stanu standardowego (25 °C, 1000 hPa) |
Boran baru, Ba(BO
2)
2 – nieorganiczny związek chemiczny, sól barowa kwasu metaborowego. Występuje w postaci hydratów lub odwodnionej, jako biały proszek lub bezbarwne kryształy. Jest bezzapachowy i niepalny. Kryształy bezwodne występują w wysokotemperaturowej fazie α i w fazie niskotemperaturowej β; obie fazy są dwójłomne. Jest materiałem nieliniowym optycznie.
Właściwości
[edytuj | edytuj kod]![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c7/BBOstructure1.png/220px-BBOstructure1.png)
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/80/BBOstructure2.png/220px-BBOstructure2.png)
Boran baru występuje w dwóch głównych postaciach krystalicznych α i β. Niskotemperaturowa faza βprzekształca się w fazę alfa po ogrzaniu do 925 °C. Twardość Mohsa obu faz wynosi 4,5. β-Boran baru różni się od formy α pozycjami jonów baru w krysztale. Obie fazy są dwójłomne, jednak faza α ma symetrię środkową, a zatem nie ma takich samych nieliniowych właściwości jak faza β[5].
α-Boran baru jest materiałem optycznym o bardzo szerokim oknie transmisji optycznej od około 190 do 3500 nanometrów. Ma dobre właściwości mechaniczne i znajduje zastosowanie w ultrafioletowej optyce polaryzacyjnej wysokiej mocy[6]; α-boran baru może zastąpić kalcyt, dwutlenek tytanu lub niobian litu m.in. w pryzmacie Glana-Taylora, pryzmacie Glana-Thompsona, dzielniku wiązki, komórce Pockelsa i innych komponentach optycznych. α-Boran baru ma niską higroskopijność. Jego próg (gęstości mocy) uszkodzenia wynosi 1 GW/cm² przy 1064 nm i 500 MW/cm² przy 355 nm[1].
β-Boran baru, β-BaB
2O
4, jest nieliniowym materiałem optycznym przezroczystym w zakresie ~ 190–3300 nm. Może być użyty w procesie fluorescencji parametrycznej.
Boran baru ma silnie ujemną dwójłomność jednoosiową i może być dopasowany fazowo dla generacji drugiej harmonicznej w zakresie od 409,6 do 3500 nm. Zależność temperaturowa współczynników załamania światła w boranie baru jest niska, co pozwala na niezwykle dużą (55 °C) temperaturę pasma ww. dopasowania fazy[2].
Otrzymywanie
[edytuj | edytuj kod]Boran baru można otrzymać w reakcji (w ciele stałym) kwasu borowego z azotanem baru Ba(NO
3)
2 lub węglanem baru BaCO
3, lub w reakcji chlorku baru BaCl
2 z kwasem borowym lub boraksem, a także w wyniku równoczesnej hydrolizy alkoholanów boru i baru. Kolejną metodą jest piroliza krystalicznych związków organicznych zawierających kwas borowy i jony baru związane koordynacyjnie z dihydroksylowymi pochodnymi fenolowymi. We wszystkich tych podejściach w uzyskanym produkcie trudno zachować właściwy stosunek B:Ba = 2:1[7].
Produkt o właściwej stechiometrii można uzyskać w reakcji roztworu wodnego kwasu borowego z wodorotlenkiem baru. Otrzymany γ-boran baru zawiera woda krystalizacyjną, którą można usunąć przez ogrzewanie do 300–400 °C. Kalcynacja w około 600–800 °C powoduje całkowitą konwersję do postaci β. Boran baru przygotowany tą metodą nie zawiera śladowych ilości BaB2O2[7].
Kryształy boranu baru dla optyki nieliniowej można wyhodować ze stopionego stopu boranu baru, tlenku sodu i chlorku sodu[8].
Cienką warstwę z boranu baru można wytwarzać metodą epitaksji z fazy gazowej z użyciem związków metaloorganicznych przy zastosowaniu Ba[BH(pz)
3]
2 na bazie pirazolu. Różne fazy można uzyskać w zależności od temperatury osadzania[9]. Cienkie warstwy β-boranu baru można wytwarzać za pomocą zolu-żelu[10]. Monohydrat boranu baru wytwarza się z roztworu siarczku baru i tetraboranu sodu; jest to biały proszek, stosowany jako dodatek do farb jako opóźniacz palenia, środek antygrzybiczy i przeciwkorozyjny. Jest również używany jako biały pigment.
Dihydrat boranu baru otrzymuje się z roztworu tetraboranu sodu i chlorku baru w temperaturze 90–95 °C. Po ochłodzeniu do temperatury pokojowej wytrąca się biały proszek. Traci on wodę krystalizacyjną w temperaturze powyżej 140 °C. Jest stosowany jako opóźniacz palenia w farbach, tekstyliach i papierze[11].
Zastosowanie
[edytuj | edytuj kod]Boran baru jest popularnym nieliniowym kryształem optycznym. Z β-boranu baru można wytwarzać fotony splątane kwantowo.
Boran baru stosuje się jako topnik w ilości około 2% w niektórych recepturach ceramik stosowanych w kondensatorach ceramicznych (dielektryki klasy 2 EIA), jak tytanian baru i cyrkonian ołowiu. Stosunek B:Ba ma kluczowy wpływ na działanie topnika; zawartość BaB
2O
2 (zanieczyszczenie obecne w produktach uzyskanych przez pirolizę związków organicznych) wpływa niekorzystnie na wydajność topnika[7][12].
Szkło z boranu baru i popiołu lotnego może być użyte jako ekran dla promieniowania jonizującego. Takie szkła mają lepsze właściwości niż beton (i inne ekrany z boranu baru)[13].
Boran baru jest odporny na promieniowanie ultrafioletowe. W PCV może działać jako stabilizator chroniący tworzywo sztuczne przed degradacją w ultrafiolecie[14].
Boran baru jest bakteriobójczy i grzybobójczy[15]. Dodawany jest do farb, powłok, klejów, tworzyw sztucznych i produktów papierniczych. Rozpuszczalność boranu baru stanowi wadę, gdy stosuje się go jako pigment. Właściwości alkaliczne i właściwości anodowej pasywacji jonu kwasu borowego wzmacniają działanie antykorozyjne. Boran baru wykazuje działanie synergiczne z boranem cynku[16].
Hurtowo dostępny pigment metaboranu baru występuje w trzech klasach: stopień I to sam metaboran baru, stopień II jest zmieszany z 27% tlenku cynku, a stopień III jest zmieszany z 18% tlenku cynku i 29% siarczanu wapnia.
Przypisy
[edytuj | edytuj kod]- ↑ a b Barium Borate a-BBO Crystal [online], casix.com [zarchiwizowane z adresu 2008-05-17] (ang.).
- ↑ a b BBO Crystals – Beta Barium Borate and Lithium Borate. clevelandcrystals.com. [zarchiwizowane z tego adresu (2008-07-04)]..
- ↑ Dai Guiqin i inni, Thermal Expansion of the Low-Temperature Form of BaB2O4, „Journal of the American Ceramic Society”, 73 (8), 1990, s. 2526–2527, DOI: 10.1111/j.1151-2916.1990.tb07626.x .
- ↑ Barium metaborate monohydrate (nr 433454) – karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck) na obszar Polski. [dostęp 2019-03-12]. (przeczytaj, jeśli nie wyświetla się prawidłowa wersja karty charakterystyki)
- ↑ D.N. Nikogosyan , Beta barium borate (BBO), „Applied Physics A”, 52 (6), 1991, s. 359–368, DOI: 10.1007/BF00323647, Bibcode: 1991ApPhA..52..359N (ang.).
- ↑ Alpha Barium Borate (α-BaB2O4), α-BBO [online], www.roditi.com [dostęp 2019-03-12] (ang.).
- ↑ a b c Sidney D.Ross: Barium borate preparation. Patent US 4897249. patents.google.com, 1990-01-30. [dostęp 2019-03-12]. (ang.).
- ↑ Devlin M. Gualtieri, Bruce H.T. Chai: High temperature solution growth of barium borate (β-BaB2O4). Patent US 4931133. patents.google.com, 1990-06-05. [dostęp 2019-03-12]. (ang.).
- ↑ G. Malandrino , R. Lo Nigro , I.L. Fragalà , An MOCVD Route to Barium Borate Thin Films from a Barium Hydro-tri(1-pyrazolyl)borate Single-Source Precursor, „Chemical Vapor Deposition”, 13 (11), 2007, s. 651–655, DOI: 10.1002/cvde.200706611 (ang.).
- ↑ C. Lu , S.S. Dimov , R.H. Lipson , Poly(vinyl pyrrolidone)-Assisted Sol–Gel Deposition of Quality β-Barium Borate Thin Films for Photonics Applications, „Chem. Mater.”, 19 (20), 2007, s. 5018–5022, DOI: 10.1021/cm071037m (ang.).
- ↑ Dale L. Perry , Sidney L. Phillips , Handbook of inorganic compounds, „Nature”, 177 (4510), CRC Press, 1995, s. 3, DOI: 10.1038/177639a0, ISBN 978-0-8493-8671-8, Bibcode: 1956Natur.177..639. (ang.).
- ↑ K. Singh , Aruna Indurkar , Dielectrics of lead zirconate bonded with barium borate glass, „Bulletin of Materials Science”, 11 (1), 1988, s. 55–61, DOI: 10.1007/BF02744501 (ang.).
- ↑ Sukhpal Singh i inni, Barium-borate-flyash glasses: As radiation shielding materials, „Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B”, 266 (1), 2008, s. 140–146, DOI: 10.1016/j.nimb.2007.10.018, Bibcode: 2008NIMPB.266..140S .
- ↑ Mark S. Koskiniemi: Calcium pyroborate as a microbicide for plastics. Patent US 5482989. patents.google.com, 1996-01-09. [dostęp 2019-03-12]. (ang.).
- ↑ Henry Warson, C.A. Finch: Applications of Synthetic Resin Latices: Latices in surface castings: emulsion paints. John Wiley and Sons, 2001, s. 885. ISBN 978-0-471-95461-3. [dostęp 2012-01-15].
- ↑ J.V. Koleske: Paint and coating testing manual: fourteenth edition of the Gardner-Sward handbook. T. 17. ASTM International, 1995. ISBN 978-0-8031-2060-0.