PROFILPELAJAR.COM

Boran baru
	Komórka elementarna boranu baru
Nazewnictwo
	Inne nazwy i oznaczenia
półsyst.	metaboran baru
inne	diboran baru, sól barowa kwasu metaborowego, BBO (z ang. barium borate)
	Ogólne informacje
Wzór sumaryczny	Ba(BO; 2); 2
Masa molowa	222,95 g/mol
Wygląd	biały proszek lub bezbarwne kryształy
	Identyfikacja
Numer CAS	13701-59-2
PubChem	6101043
SMILES
	B(=O)[O-].B(=O)[O-].[Ba+2]
Właściwości
	Gęstość
	3,85 g/cm³; ciało stałe
	Rozpuszczalność
	kwas solny
Temperatura topnienia	1095 °C
Budowa
Układ krystalograficzny	trygonalny
Niebezpieczeństwa
	Karta charakterystyki: dane zewnętrzne firmy Sigma-Aldrich [dostęp 2019-03-12]
	Globalnie zharmonizowany system; klasyfikacji i oznakowania chemikaliów
	Na podstawie podanego źródła; boran baru jednowodny
Uwaga
Zwroty H	H302
Zwroty P	P264, P270, P301+P312, P330, P501
Temperatura zapłonu	niepalny
	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

Struktura krystaliczna boranu boru widziana prawie prostopadle do osi c. Kolory: zielony – Ba, różowy – B, czerwony – O

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

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

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

↑ ^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)]..
↑ DaiD. Guiqin DaiD. 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.D.N. Nikogosyan D.N.D.N., 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.G. Malandrino G.G., R. LoR.L. Nigro R. LoR.L., I.L.I.L. Fragalà I.L.I.L., 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.C. Lu C.C., S.S.S.S. Dimov S.S.S.S., R.H.R.H. Lipson R.H.R.H., 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.D.L. Perry Dale L.D.L., Sidney L.S.L. Phillips Sidney L.S.L., 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.K. Singh K.K., ArunaA. Indurkar ArunaA., Dielectrics of lead zirconate bonded with barium borate glass, „Bulletin of Materials Science”, 11 (1), 1988, s. 55–61, DOI: 10.1007/BF02744501 (ang.).
↑ SukhpalS. Singh SukhpalS. 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.