Bariumtitanat

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Kristallstruktur
Struktur von Bariumtitanat
__ Ba2+     __ Ti4+      __ O2−
Allgemeines
Name Bariumtitanat
Verhältnisformel BaTiO3
CAS-Nummer 12047-27-7
Kurzbeschreibung

weißes bis graues, geruchloses Pulver[1]

Eigenschaften
Molare Masse 233,19 g·mol−1
Aggregatzustand

fest

Dichte

5,85 g·cm−3[1]

Schmelzpunkt

1620 °C[1]

Löslichkeit

nahezu unlöslich in Wasser[1]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP)[3], ggf. erweitert[2]
07 – Achtung

Achtung

H- und P-Sätze H: 302​‐​332
P: keine P-Sätze [4]
EU-Gefahrstoffkennzeichnung [5] aus EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP) [6]
Gesundheitsschädlich
Gesundheits-
schädlich
(Xn)
R- und S-Sätze R: 20/22
S: (2)​‐​28
MAK

0,5 mg·m−3 Barium[1]

Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.
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Bariumtitanat ist ein Mischoxid von Barium und Titan aus der Gruppe der Titanate und kristallisiert in der Perowskit-Struktur.

Gewinnung und Darstellung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

BaTiO3 kann nach der klassischen Mischoxid-Methode aus BaCO3 (Bariumcarbonat) und TiO2 (Titandioxid) in einer Festkörperreaktion, dem sogenannten Kalzinieren, bei einer Temperatur von 1200 °C hergestellt werden.

Moderatere Bedingungen bietet die Kristallisation aus schmelzflüssiger Lösung. Stöchiometrische Mengen Bariumcarbonat und Titandioxid (Anatas) werden mit einem großen Überschuss Natriumchlorid vermengt. Im Ofen kristallisiert bei 1000 °C das Bariumtitanat aus. Nach Auswaschen der Salzreste erhält man es in sehr reiner Form, in feinen Kristallen.

Physikalische Eigenschaften[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Bariumtitanat, in einer Kunststofffolie eingeschweisst

Bariumtitanat gehört zur Gruppe der Elektrokeramiken. Bariumtitanat ist ein Ferroelektrikum und besitzt eine ausgeprägte Hystereseschleife. Wie alle Ferroelektrika besitzt es eine hohe Permittivität, welche stark von der elektrischen Feldstärke abhängt.

Bariumtitanat kristallisiert in zwei polymorphen Gittertypen, dem hexagonalen Gittertyp und der Perowskit-Struktur. Bei Temperaturen unter 120 °C liegt es als tetragonal verzerrte Modifikation der Perowskit-Struktur vor, bei der das Titanion gegenüber den Sauerstoffionen in z-Richtung verschoben ist. Daraus resultieren ein Dipolmoment der Elementarzelle und die Polarisation. Bei 120 °C erfolgt die Phasenumwandlung zur kubischen Perowskit-Struktur, bei der sich das Titanion genau im Zentrum des Oktaeders aus Sauerstoffionen befindet. Damit hat die Elementarzelle des Kristalls kein Dipolmoment mehr und der Kristall ist nicht mehr ferroelektrisch. Bei hohen Temperaturen erfolgt die Phasenumwandlung in die hexagonale Phase. Diese Phasenumwandlung erfordert eine umfangreichere Umordnung der Ionen als der Übergang bei 120 °C. Bei größeren Kristallen kommt es deshalb häufig vor, dass sie bei dieser Umwandlung zerbrechen.

Verwendung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Aufgrund der ferroelektrischen, dielektrischen und pyroelektrischen Eigenschaften werden Bariumtitanat sowie verwandte Perowskite wie Pb(Zr,Ti)O3 unter anderem in der Elektronik und Sensorik als Werkstoff verwendet. Beispiele sind Kaltleiter, sowie die Verwendung als nichtlineares Dielektrikum in hochkapazitiven Keramikkondensatoren. Allerdings ist der konkrete Kapazitätswert stark schwankend und unter anderem von der an dem Kondensator angelegten Spannung und der Temperatur abhängig.

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

 Commons: Barium titanate – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. a b c d e Datenblatt Bariumtitanat bei AlfaAesar, abgerufen am 7. Januar 2010 (JavaScript erforderlich).
  2. Eintrag zu CAS-Nr. 12047-27-7 in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 1. Februar 2016 (JavaScript erforderlich)
  3. Nicht explizit in EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP) gelistet, fällt aber mit der angegebenen Kennzeichnung unter den Sammelbegriff barium salts, with the exception of barium sulphate, salts of 1-azo-2-hydroxynaphthalenyl aryl sulphonic acid, and of salts specified elsewhere in this Annex im Classification and Labelling Inventory der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA), abgerufen am 1. Februar 2016. Hersteller bzw. Inverkehrbringer können die harmonisierte Einstufung und Kennzeichnung erweitern.
  4. Datenblatt Bariumtitanat bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 9. März 2011 (PDF).Vorlage:Sigma-Aldrich/Name nicht angegeben
  5. Für Stoffe ist seit dem 1. Dezember 2012, für Gemische seit dem 1. Juni 2015 nur noch die GHS-Gefahrstoffkennzeichnung gültig. Die EU-Gefahrstoffkennzeichnung ist daher nur noch auf Gebinden zulässig, welche vor diesen Daten in Verkehr gebracht wurden.
  6. Nicht explizit in EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP) gelistet, fällt aber dort mit der angegebenen Kennzeichnung unter den Sammelbegriff „Bariumsalze“; Eintrag aus der CLP-Verordnung zu Bariumsalze in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 31. März 2009 (JavaScript erforderlich).