Borato de bario
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| 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 o . 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.
![{\displaystyle {\mathrm {BaB} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/dc1662a4e228f0645f4e9387cd412e475f052470)
![{\displaystyle {\mathrm {Ba} (\mathrm {BO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}){\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/dbc6d9ce79ec5f49fd4618b74d01ffab01e0abe1)
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.
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
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]
