Borato de bario
Borato de bario | ||
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General | ||
Fórmula molecular | BaB2O4 or Ba(BO2)2 | |
Identificadores | ||
Número CAS | 13701-59-2[1] | |
ChemSpider | 3642855 | |
PubChem | 4443517 6101043, 4443517 | |
UNII | 5SE5SRJ05N | |
Propiedades físicas | ||
Masa molar | 223,904 g/mol | |
El borato de bario es un compuesto inorgánico, un borato de bario con fórmula química BaB2O4 o Ba(BO2)2. Está disponible en forma hidratada o deshidratada, como polvo blanco o cristales incoloros. Los cristales existen en la fase α de alta temperatura y en la fase β de baja temperatura, abreviadas 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 Fujian de Investigación sobre la Estructura de la Materia, de la Academia China de Ciencias.
Propiedades
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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 β-borato de bario (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.[2]
El alfa borato de bario, α-BaB2O4, es un material óptico con una ventana de transmisión óptica muy amplia, de unos 190 nm a 3500 nm. Tiene buenas propiedades mecánicas y es un material adecuado para la óptica de polarización ultravioleta de alta potencia.[3]Puede sustituir a la calcita, el dióxido de titanio o el niobato de litio en prismas Glan-Taylor, prismas Glan-Thompson, divisores de haz walk-off y otros componentes ópticos. Tiene baja higroscopicidad y su dureza Mohs es de 4,5. Su umbral de daño es de 1 GW/cm2 a 1064 nm y de 500 MW/cm2 a 355 nm.[4]
El borato beta de bario, β-BaB2O4, es un material óptico no lineal transparente en el rango ~190-3300 nm. Puede utilizarse para la conversión paramétrica descendente espontánea. Además, su dureza Mohs es de 4,5.[5][4]
El borato de bario gamma, γ-BaB2O4, descubierto recientemente, se produjo calentando borato de bario beta a 900 °C bajo 3 GPa de presión. Se descubrió que tenía una estructura cristalina monoclínica.[6]
El borato de bario tiene una fuerte birrefringencia uniaxial negativa y puede ajustarse en fase para la generación de segundos armónicos de tipo I (ooe) de 409,6 a 3500 nm. La sensibilidad a la temperatura de los índices de refracción es baja, lo que da lugar a un ancho de banda de ajuste de fase a temperatura inusualmente grande (55 °C).[5]
Aunque las fases cristalinas α y β a presión ambiente sólo contienen boro trigonal, hibridado sp2, el vidrio BBO tiene alrededor del 40% del boro en sitios tetraédricos, hibridados sp3. En estado líquido, las fracciones relativas de boro sp2 y sp3 dependen de la temperatura, favoreciéndose la coordinación trigonal plana a temperaturas más altas.[7]
Síntesis
[editar]El borato de bario puede prepararse por reacción de una solución acuosa de ácido bórico con hidróxido de bario. El γ-borato de bario preparado contiene agua de cristalización que no puede eliminarse completamente por secado a 120 °C. El γ-borato de bario deshidratado puede prepararse calentándolo a 300-400 °C. La calcinación a unos 600-800 °C provoca la conversión completa a la forma β. El BBO preparado por este método no contiene trazas de BaB2O2.[8]
Los cristales de BBO para óptica no lineal pueden cultivarse a partir de fusión fundida de borato de bario, óxido de sodio y cloruro de sodio.[9]
Las películas finas de borato de bario pueden prepararse mediante MOCVD a partir de hidro-tri(1-pirazolil)borato de bario(II). Se pueden obtener diferentes fases dependiendo de las temperaturas de deposición.[10] Las películas delgadas de borato de beta-bario se pueden preparar mediante síntesis sol-gel.[11]
El borato de bario monohidratado se prepara a partir de la solución de sulfuro de bario y tetraborato de sodio. Es un polvo blanco. Se utiliza como aditivo en pinturas, por ejemplo, como retardante de llama, inhibidor del moho e inhibidor de la corrosión. También se utiliza como pigmento blanco.
El borato de bario dihidratado se prepara a partir de la solución de metaborato de sodio y cloruro de bario a 90-95 °C. Tras enfriarse a temperatura ambiente, precipita un polvo blanco. El borato de bario dihidratado pierde agua a más de 140 °C. Se utiliza como retardante de llama para pinturas, textiles y papel.[12]
Aplicaciones
[editar]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[13]que se añade a pinturas, revestimientos, adhesivos, plásticos y productos de papel.
El borato de bario es resistente a la radiación ultravioleta. Puede actuar como estabilizador UV para el cloruro de polivinilo.[14]
La solubilidad del borato de bario es una desventaja cuando se utiliza como pigmento. Existen polvos recubiertos de sílice. Las propiedades alcalinas y las propiedades de pasivación anódica del ión borato mejoran el rendimiento anticorrosión. El pigmento de metaborato de bario disponible habitualmente se presenta en tres grados: el grado I es un metaborato de bario en sí, el grado II está compuesto por un 27% de óxido de zinc y el grado III está compuesto por 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.[15]
El borato de bario se utiliza como fundente en algunas formulaciones cerámicas dieléctricas de titanato de bario y circonato de plomo de Clase 2 de la EIA para condensadores cerámicos, en una cantidad aproximada del 2%. La relación bario-boro es crítica para el rendimiento del fundente; el contenido de BaB2O2 afecta negativamente al rendimiento del fundente.[16][17]
El vidrio de borato de bario y cenizas volantes puede utilizarse como blindaje contra la radiación. Tales vidrios son superiores en rendimiento al hormigón y a otros vidrios de borato de bario.[18]
Referencias
[editar]- ↑ Número CAS
- ↑ Nikogosyan, D. N. (1991). «Beta barium borate (BBO)». Applied Physics A 52 (6): 359-368. Bibcode:1991ApPhA..52..359N. S2CID 101903774. doi:10.1007/BF00323647.
- ↑ Alpha Barium Borate. Roditi.com. Retrieved on 2012-01-15.
- ↑ a b Barium Borate (a-BBO) Crystal. casix.com
- ↑ a b BBO Crystals – Beta Barium Borate and Lithium Borate Archivado el 12 de febrero de 2012 en Wayback Machine.. clevelandcrystals.com
- ↑ Bekker, Tatyana B.; Podborodnikov, Ivan V.; Sagatov, Nursultan E.; Shatskiy, Anton; Rashchenko, Sergey; Sagatova, Dinara N.; Davydov, Alexey; Litasov, Konstantin D. (2022). «γ-BaB2O4: High-Pressure High-Temperature Polymorph of Barium Borate with Edge-Sharing BO4 Tetrahedra». Inorganic Chemistry (en inglés) (ACS Publications) 61 (4): 2340-2350. PMID 35040639. S2CID 246054700. doi:10.1021/acs.inorgchem.1c03760.
- ↑ Alderman, Oliver; Benmore, Chris; Holland, Diane; Weber, Rick (2023). «Boron coordination change in barium borate melts and glasses and its contribution to configurational heat capacity, entropy, and fragility». Journal of Chemical Physics 158 (22): 224501. PMID 37290074. doi:10.1063/5.0153282.
- ↑ Ross, Sidney D. "Barium borate preparation" Patente USPTO n.º 4897249 issued January 30, 1990
- ↑ Gualtieri, Devlin M.; Chai, Bruce H. T. "High temperature solution growth of barium borate (BaB2O4)" Patente USPTO n.º 4931133 issued June 5, 1990
- ↑ Malandrino, G.; Lo Nigro, R.; Fragalà, I. L. (2007). «An MOCVD Route to Barium Borate Thin Films from a Barium Hydro-tri(1-pyrazolyl)borate Single-Source Precursor». Chemical Vapor Deposition 13 (11): 651. doi:10.1002/cvde.200706611.
- ↑ C. Lu; S. S. Dimov; R. H. Lipson (2007). «Poly(vinyl pyrrolidone)-Assisted Sol−Gel Deposition of Quality β-Barium Borate Thin Films for Photonics Applications». Chem. Mater. 19 (20): 5018. doi:10.1021/cm071037m.
- ↑ Dale L. Perry; Sidney L. Phillips (1995). «Handbook of inorganic compounds». Nature 177 (4510) (CRC Press). p. 3. Bibcode:1956Natur.177..639.. ISBN 978-0-8493-8671-8. S2CID 4184615. doi:10.1038/177639a0.
- ↑ Henry Warson; C. A. Finch (2001). Applications of Synthetic Resin Latices: Latices in surface castings : emulsion paints. John Wiley and Sons. pp. 885-. ISBN 978-0-471-95461-3. Consultado el 15 de enero de 2012.
- ↑ Koskiniemi, Mark S "Calcium pyroborate as a microbicide for plastics" Patente USPTO n.º 5482989 issued 01/09/1996
- ↑ J. V. Koleske (1995). Paint and coating testing manual: fourteenth edition of the Gardner-Sward handbook 17. ASTM International. ISBN 978-0-8031-2060-0.
- ↑ Ross, Sidney D. "Barium borate preparation" Patente USPTO n.º 4897249 issued January 30, 1990
- ↑ K. Singh; Indurkar, Aruna (1988). «Dielectrics of lead zirconate bonded with barium borate glass». Bull. Mater. Sci. 11: 55. S2CID 97981458. doi:10.1007/BF02744501.
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Enlaces externos
[editar]- Esta obra contiene una traducción derivada de «Barium borate» de Wikipedia en inglés, concretamente de esta versión, publicada por sus editores bajo la Licencia de documentación libre de GNU y la Licencia Creative Commons Atribución-CompartirIgual 4.0 Internacional.