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Borato de bario

De Wikipedia, la enciclopedia libre
 
Borato de bario
General
Fórmula molecular BaB2O4 or Ba(BO2)2
Identificadores
Número CAS 13701-59-2[1]​
ChemSpider 3642855
PubChem 4443517 6101043, 4443517
UNII 5SE5SRJ05N
InChI=InChI=1S/2BO2.Ba/c2*2-1-3;/q2*-1;+2
Key: QBLDFAIABQKINO-UHFFFAOYSA-N
Propiedades físicas
Masa molar 223,904 g/mol
[editar datos en Wikidata]

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あるふぁ de alta temperatura y en la fase βべーた 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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Estructura cristalina del BBO vista casi perpendicular al eje c. Colores: verde - Ba, rosa - B, rojo - O
BBO visto a lo largo del eje c

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べーた-borato de bario (BBO) se diferencia de la forma αあるふぁ por las posiciones de los iones de bario dentro del cristal. Ambas fases son birrefringentes, sin embargo la fase αあるふぁ posee simetría céntrica y por lo tanto no tiene las mismas propiedades no lineales que la fase βべーた.[2]​

El alfa borato de bario, αあるふぁ-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べーた-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がんま-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あるふぁ y βべーた 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

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El borato de bario puede prepararse por reacción de una solución acuosa de ácido bórico con hidróxido de bario. El γがんま-borato de bario preparado contiene agua de cristalización que no puede eliminarse completamente por secado a 120 °C. El γがんま-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べーた. 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

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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

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  1. ↑ Número CAS
  2. ↑ 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. 
  3. ↑ Alpha Barium Borate. Roditi.com. Retrieved on 2012-01-15.
  4. ↑ a b Barium Borate (a-BBO) Crystal. casix.com
  5. ↑ a b BBO Crystals – Beta Barium Borate and Lithium Borate Archivado el 12 de febrero de 2012 en Wayback Machine.. clevelandcrystals.com
  6. ↑ Bekker, Tatyana B.; Podborodnikov, Ivan V.; Sagatov, Nursultan E.; Shatskiy, Anton; Rashchenko, Sergey; Sagatova, Dinara N.; Davydov, Alexey; Litasov, Konstantin D. (2022). «γがんま-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. 
  7. ↑ 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. 
  8. ↑ Ross, Sidney D. "Barium borate preparation" Patente USPTO n.º 4897249 issued January 30, 1990
  9. ↑ Gualtieri, Devlin M.; Chai, Bruce H. T. "High temperature solution growth of barium borate (BaB2O4)" Patente USPTO n.º 4931133 issued June 5, 1990
  10. ↑ 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. 
  11. ↑ C. Lu; S. S. Dimov; R. H. Lipson (2007). «Poly(vinyl pyrrolidone)-Assisted Sol−Gel Deposition of Quality βべーた-Barium Borate Thin Films for Photonics Applications». Chem. Mater. 19 (20): 5018. doi:10.1021/cm071037m. 
  12. ↑ 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. 
  13. ↑ 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. 
  14. ↑ Koskiniemi, Mark S "Calcium pyroborate as a microbicide for plastics" Patente USPTO n.º 5482989 issued 01/09/1996
  15. ↑ 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. 
  16. ↑ Ross, Sidney D. "Barium borate preparation" Patente USPTO n.º 4897249 issued January 30, 1990
  17. ↑ 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. 
  18. ↑ 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. 

Enlaces externos

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