تيتانات الباريوم – BaTiO3

في الكيمياء إن مركب تيتانات الباريوم هو عبارة عن مركب كيميائي غير عضوي متوفر في شكل مسحوق أبيض، كما إنه عبارة عن مركب كيميائي من السيراميك الكهروضوئي بخصائص كهرضغطية.

تيتانات الباريوم

في مركب تيتانات الباريوم والذي يمتلك الصيغة الكيميائية التالية (BaTiO3)، فإنه من الممكن أن يتم تحفيز الكاتيون التالي (+Ti4) المركزي على أن يتحرك بعيدًا عن المركز، مما يؤدي إلى تناظر غير مكعب وثنائي القطب الكهروستاتيكي، أو محاذاة الشحنات الموجبة والسالبة تجاه الأطراف المتقابلة من الهيكل.

يتم تصنيع مركب تيتانات الباريوم عن طريق عملية تسخين ثاني أكسيد التيتانيوم وكربونات الباريوم، كما ويحدث هذا التفاعل من خلال تلبيد الطور السائل، ومن الممكن أن يتم إنتاج بلورات مفردة من تيتانات الباريوم عند حوالي 1100 درجة مئوية من فلوريد البوتاسيوم المنصهر.

خصائص تيتانات الباريوم

الخصائص الفيزيائية والكيميائية لتيانات الباريوم مذكورة أدناه:

• مظهر خارجي: يتوفر هذا المركب غير العضوي في شكل بلورات كبيرة شفافة وكمسحوق أبيض.

• الكتلة المولية: الكتلة المولية لهذه المادة هي 233.192 جم لكل مول.

• كثافة: كثافة هذا المركب الكيميائي 6.02 جم لكل سم مكعب في الحالة الصلبة و 6.08 جم لكل مل في الحالة السائلة عند 25 درجة مئوية.

• نقطة الانصهار: درجة انصهار هذه المادة هي 1625 درجة مئوية.

• الصلابة: تتميز تيتانات الباريوم بصلابة تبلغ 5 درجات على مقياس موس.

• الانكسار الضوئي: تظهر تيتانات الباريوم خصائص الانكسار الضوئي.

• الكهربائية الضغطية: المركب الكيميائي له خصائص كهرضغطية.

إن مركب تيتانات الباريوم غير قابل للذوبان في الماء والقلويات، ومع ذلك فهو قابل للذوبان في العديد من الأحماض مثل حمض الهيدروكلوريك وحمض الهيدروفلوريك وحمض الكبريتيك، كما ويمكن للمركب أن يذوب تمامًا في حمض الهيدروفلوريك المركز وحمض الكبريتيك.

كما ويتوفر تيتانات الباريوم في شكل مسحوق أو بلوري له هيكل بيروفسكايت، كما أنه قد يختلف هيكل تيتانات الباريوم الصلب باختلاف درجة الحرارة، حيث يمكن أن توجد في خمس مراحل مختلفة من درجة حرارة منخفضة إلى درجة حرارة عالية: معيني الوجوه، معيني الشكل، رباعي الزوايا، مكعب وسداسي.

استخدامات تيتانات الباريوم

تيتانات الباريوم لها استخدامات عديدة:

حيث أنه من الممكن استخدام تيتانات الباريوم كعازل كهربائي في أنقى صوره، ويستخدم المركب في المكثفات كمادة خزفية عازلة للكهرباء، كما يتم استخدامه كمادة كهرضغطية في الميكروفونات ومحولات الطاقة الأخرى، ومن الممكن أن يتم تخدير تيتانات الباريوم بكميات معينة من المعادن الأخرى مثل الإيتريوم والسكانديوم والسماريوم لجعلها مادة شبه موصلة، وكأشباه الموصلات، حيث يظهر تيتانات الباريوم خصائص (PTCR) في شكل متعدد الكريستالات.

تبلغ درجة حرارة كوري لتيانات الباريوم 120 درجة مئوية والاستقطاب التلقائي عند درجة حرارة الغرفة حوالي 0.15 درجة مئوية / م 2، في درجة حرارة كوري يُظهر تيتانات الباريوم مقاومة متزايدة يمكن أن تختلف في الحجم، وفي درجة الحرارة هذه قد تغير تيتانات الباريوم طورها من رباعي السطوح إلى مكعب.

من الممكن أن تظهر بلورات مفردة من هذا المركب خصائص (NTCR) وتظهر الأشكال متعددة البلورات للمركب معامل درجة حرارة موجبًا، ونتيجة لذلك فإنه يتم استخدامه في إعداد أنظمة التدفئة الكهربائية ذاتية التنظيم والثرمستورات، كما وتُستخدم بلورات تيتانات الباريوم أيضًا في البصريات غير الخطية حيث تتمتع بكسب عالٍ للاقتران الشعاعي ويمكن أن تعمل بأطوال موجية قريبة من الأشعة تحت الحمراء والمرئية.

لقد حصل تيتانات الباريوم على أعلى انعكاسية للمواد المستخدمة في تطبيقات (SPPC)، ويتم استخدامه في الخلط المستمر بأربعة موجات ذات قدرة بصرية تصل إلى ملي واط، كما أنه يمكن أن يتم استخدام تيتانات الباريوم في تطبيقات الانكسار الضوئي، وفي الترددات التي تزيد عن 40 جيجاهرتز تُظهر الأغشية الرقيقة لهذا المركب خصائص تعديل كهروضوئية.

تُستخدم الخصائص الفيروكهربائية والكهربائية لهذه المادة لتصنيع بعض أنواع أجهزة الاستشعار غير المبردة المستخدمة في الكاميرات الحرارية، كما ويستخدم مسحوق تيتانات الباريوم عالي النقاء لتصنيع أنظمة تخزين طاقة مكثف تيتانات الباريوم التي تستخدم في السيارات الكهربائية.

المخاطر الصحية تيتانات الباريوم

من الممكن أن يتسبب التعرض لتيتانات الباريوم في إلحاق ضرر جسيم بصحة الإنسان:

• ملامسة الجلد: قد يسبب المركب تهيجًا إذا لامس الجلد.

• ملامسة العين: قد يؤدي تعرض العينين لهذه المادة الكيميائية إلى تهيج العين.

• الابتلاع: يمكن أن يسبب تناول هذه المادة الكيميائية إحساسًا بالتهيج في الجهاز الهضمي.

• الاستنشاق: يحدث تهيج في الجهاز التنفسي بسبب الاستنشاق.

تدابير الإسعافات الأولية عند التعرض لتيتانات الباريوم

• العيون: في حالة تعرض العين، فإنه يجب شطف العين بكمية كبيرة من الماء لمدة لا تقل عن 15 دقيقة، كما ويجب رفع الجفون من حين لآخر أثناء رش العينين بالماء، كما أنه يجب استشارة الطبيب بعد ذلك.

• الجلد: في حالة ملامسته للجلد، يجب الاتصال بطبيب الأمراض الجلدية على الفور، كما أنه يجب إزالة الملابس الملوثة على الفور وغسل الملابس والأحذية بشكل صحيح قبل إعادة استخدامها، ويجب غسل مناطق الجلد المصابة بالماء الجاري لمدة 15 دقيقة على الأقل.

• الابتلاع: في حالة الابتلاع، فإنه يجب إعطاء الضحية العناية الطبية المناسبة، لا ينبغي أن يحدث القيء تحت أي ظرف من الظروف، ولا ينبغي أبدًا إعطاء أي شيء شفهيًا لفرد فاقد للوعي، وإذا كانت الضحية في حالة تأهب ووعي، فإنه يجب شطف الفم بشكل صحيح وإعطاء المريض بضعة أكواب من الماء أو الحليب.

• الاستنشاق: يجب نقل الضحية على الفور إلى منطقة بها هواء نقي، ويجب استخدام التنفس الاصطناعي إذا كان الضحية لا يتنفس بشكل صحيح، كما ويجب إعطاء الأكسجين إذا كان التنفس لا يزال صعبًا، هناك حاجة للمساعدة الطبية لضمان سلامة الضحية.

• تدابير مكافحة الحرائق أثناء اندلاع حريق، قد تنتج غازات شديدة السمية ومزعجة عن طريق الاحتراق والتحلل الحراري، ومن ثم أثناء مكافحة الحرائق فإنه يجب استخدام جهاز تنفس خاص (MSHA / NIOSH) (معتمد أو ما يعادله) يحتوي على أقنعة أكسجين تتطلب الضغط جنبًا إلى جنب مع معدات الحماية الكاملة.

• وسائط إطفاء الحريق: يجب أن يتم استخدام وسائط إطفاء مناسبة لإطفاء الحريق، كما أنه يجب استخدام رذاذ الماء أو ثاني أكسيد الكربون أو الرغوة أو المواد الكيميائية الجافة للتعامل مع الحريق.

• تدابير مواجهة التسرب العارض: يجب أن يتم تنظيف الانسكابات الكيميائية على الفور، ويجب استخدام معدات الحماية المناسبة أثناء القيام بذلك، كما أنه يجب امتصاص أو مسح المواد الكيميائية بشكل صحيح ووضعها في حاوية جافة ومغلقة قبل التخلص منها.

• التعامل مع تيتانات الباريوم: يجب أن تكون أقسام التخزين مزودة بتهوية مناسبة، ويجب تجنب تراكم الغبار، كما أنه يجب إغلاق الحاويات التي تخزن المادة الكيميائية بإحكام، ويجب تجنب التعرض للجلد أو العينين أو الملابس أو الاستنشاق والابتلاع بأي ثمن.

• تخزين تيتانات الباريوم: يجب أن يتم إغلاق الحاويات التي تخزن المادة الكيميائية بإحكام عندما لا تكون قيد الاستخدام، كما أنه يجب حفظها في منطقة جافة وجيدة التهوية وإبعادها عن المواد غير المتوافقة.