Bariumtitanat

Strukturformel
Datei:Bto.png
Allgemeines
Name	Bariumtitanat
Andere Namen	keine
Summenformel	BaTiO3
Kurzbeschreibung	weißes Pulver
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 12047-27-7 ECHA-InfoCard 100.031.783 PubChem 6101006 Wikidata Q415484
Eigenschaften
Molare Masse	?
Aggregatzustand	fest
Dichte	5,85 g/cm3
Schmelzpunkt	1620 °C
Dampfdruck	-
Löslichkeit	unlöslich in Wasser
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung{{{GHS-Piktogramme}}} H- und P-Sätze H: {{{H}}} EUH: {{{EUH}}} P: {{{P}}}
MAK	0,5 mg/m3 Barium
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

Bariumtitanat ist ein Mischoxid von Barium und Titan und kristallisiert in der Perowskit-Struktur.

Gewinnung/Darstellung

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

$\mathrm {BaCO_{3}+TiO_{2}\rightarrow BaTiO_{3}+CO_{2}}$

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.

Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften

Bariumtitanat gehört zur Gruppe der Elektrokeramiken. Bariumtitanat ist ein Ferroelektrikum und besitzt eine ausgeprägte Hystereseschleife. Wie alle Ferroelektrika besitzt es eine hohe Dielektrizitätskonstante von über 2000. Bariumtitanat kristallisiert in zwei polymorphen Gitter-Typen, dem hexagonalen Gitter-Typ und der Perowskit-Struktur. Bei Temperaturen < 120 °C liegt es als tetragonal verzerrte Modifikation der Perowskit-Struktur vor bei das Titanion gegenüber den Sauerstoffionen in z-Richtung verschoben ist. Daraus resultiert ein Dipolmoment der Einheitszelle 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 Einheitszelle 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

Aufgrund der ferroelektrischen, dielektrischen und pyroelektrischen Eigenschaften findet Bariumtitanat sowie verwandte Perowskite (wie z.B. Pb(Zr,Ti)O₃) vielseitige Anwendung in der Elektronik und Sensorik. Als Beispiel seien hierzu Kaltleiter, sowie die Verwendung als Dielektrikum in Kondensatoren erwähnt.