La Perovskita

LA PEROVSKITA.

Las perovskitas son materiales cerámicos, constituidos principalmente por enlaces iónicos y/o covalentes; en general, son frágiles con baja ductilidad. Se comportan usualmente como buenos aislantes eléctricos y térmicos debido a la ausencia de electrones conductores a temperatura ambiente, poseen altas temperaturas de fusión y, así mismo, una estabilidad relativamente alta en la mayoría de los medios agresivos, por causa de la estabilidad de sus enlaces fuertes.

Perovskita también es el nombre de un grupo de cristales que toman la misma estructura; por lo tanto, las perovskitas son cerámicas (sólidos que combinan elementos metálicos con no metálicos) que tienen la disposición atómica de CaTiO3. Las perovskitas son cerámicas, que por lo general, forman estructuras cúbicas, presentan comportamiento desde aislantes hasta superconductores, pasando por semiconductores, conductores metálicos, manganitas y ferro eléctricos. La alteración de la estructura ideal de las perovskitas da lugar a la posibilidad de encontrar nuevas propiedades eléctricas y magnéticas.

EROVSKITA SrTiO3

(Titanato de estroncio)

Titanato de estroncio es un óxido de estroncio y titanio con la fórmula química SrTiO3. A temperatura ambiente, es un centrosymmetric para eléctrica material con una perovskita estructura. A bajas temperaturas que se acerca a una transición de fase ferroeléctrico con una gran constante dieléctrica ~ 10 4, pero sigue siendo para eléctrica abajo a las temperaturas más bajas medidas como resultado de las fluctuaciones cuánticas, lo que es un para eléctrica cuántica.

CARACTERÍSTICAS.

La perovskita posee características de acuerdo a los componentes que hacen parte de ella:

• Fórmula molecular: SrTiO3

• Masa molar: 183.49 g / mol

• Apariencia: Cristales blancos, opacos

• Densidad: 5.11 g / cm 3

• Punto de fusión: 2.080 ° C (3.780 ° F; 2.350 K)

• Solubilidad en agua: insoluble

• Lustre: Submetálico

• Transparencia: Opaco o transparente.

ESTRUCTURA CRISTALINA.

La perovskita posee una estructura cristalina que en su forma ideal, son descritas por la expresión generalizada ABX3, constan de cubos compuestos de tres elementos químicos diferentes A, B y X presentes en una proporción 1:1:3 y tiene estructura cúbica Los átomos A y B son cationes metálicos (iones con carga positiva) y los átomos X son aniones no metálicos (iones con carga negativa, generalmente oxígeno). El catión A que es el de mayor radio atómico se encuentra el centro del cubo, el catión B ocupa los ocho vértices y en centro de las aristas de la celda cúbica se encuentran centrados los aniones X y asociadas al grupo espacial 3 de tipo cúbico. La duplicación del ordenamiento ideal para la perovskita, por imposición de un ordenamiento tipo NaCl, conlleva a otra estructura cúbica, en el grupo espacial pm3m, con parámetros de red dobles que el modelo ABX3.

Dependiendo de los iones que se ubiquen en los sitios A y B de la celda puede obtenerse gran variedad de propiedades físicas. El BaTiO3, por ejemplo, evidencia importantes propiedades ferroeléctricas y piezoeléctricas (relacionadas con las posiciones relativas que ocupan los cationes y los aniones en función de la temperatura). En el LaMnO3 se observa respuesta magneto resistiva gigante (GMR). Cuando se efectúan sustituciones parciales de los cationes A y B, formando perovskitas complejas, pueden obtenerse superconductores de alta temperatura, multiferróicos y espinmetálicos.

La característica de algunas Perovskitas de ser buenos aislantes eléctricos, es debida a que todos sus sitios atómicos están ocupados y los enlaces iónicos retienen en su sitio a los átomos y a los electrones. Puesto que las perovskitas cúbicas poseen enlaces semejantes en los tres ejes, son isótropos y lo manifiestan en propiedades tales como compresibilidad y conductividad eléctrica, entre otras.

Algunas perovskitas difieren de la forma y composición ideales; en ocasiones el catión central A es demasiado pequeño comparado con los cationes B que hay en los vértices, lo que provoca un desplazamiento de las posiciones de equilibrio de los aniones X y los cationes B. Estos movimientos pueden representarse asociando la celda unidad ideal a un cúmulo de poliedros y no a un cubo sencillo. La flexibilidad de la estructura de la perovskita permite acomodar un gran número de iones diferentes en las posiciones A y B, lo que da como resultado un gran número de óxidos mixtos con diferentes propiedades en cada combinación.

ESTRUCTURA CRISTALINA DEL SrTiO3

Celda de perovskita ideal (sistema cúbico).

SrTiO3: A = Sr+2; B = Ti+4; X = O-2

NºCoord (Sr): 12 O / nºcoord (Ti): 6 O / nºcoord(O): 2Ti + 4Sr

Empaquetamiento cúbico compacto de Sr y O (3O + 1Sr), con el Sr ocupando 1/4 de las posiciones de forma regular. Los átomos de Ti (1 Ti) están ocupando 1/4 de los huecos octaédricos. El grupo espacial es el P 4/m 3 2/m (cúbico)

El SrTiO3 es una "perovskita cúbica ideal" porque el Sr2+ ajusta perfectamente en el hueco octaédrico del centro de la celda, tiene un 25 % de vacantes de Sr+2

PROPIEDADES.

Propiedades químicas:

• ESTABILIDAD: La estabilidad de la estructura de la perovskita depende de los tamaños relativos de los elementos en A y B así como de la condición electrónica de los iones en la posición B. Atendiendo a consideraciones puramente geométricas, el llamado factor de tolerancia nos indica si un conjunto dado de iones puede acomodarse de tal manera que se forme una perovskita con estructura cúbica ideal .Este factor de tolerancia ideado por Goldschmidt, para la perovskita ideal ABO3, viene determinado por la relación:

Donde rA, rB y rO son los radios iónicos de los elementos en posición A, B y del oxígeno, respectivamente. Para valores de τ comprendidos entre 0.95 y 1, aparece la estructura cúbica ideal descrita anteriormente, aunque también se forman estructuras del tipo perovskita para valores de τ comprendidos entre 0.7 y 0.95. Sin embargo, para este caso surgen otras condicionantes ya que los iones en A y B deben ser estables en sus coordinaciones 12 y 6 respectivamente; en los óxidos esto limita sus radios a rA > 0.9 Å y rB > 0.51 Å 10,23.

Habitualmente, la estabilidad química entre dos o más materiales se estudia a partir de los resultados de rayos-X, mediante la observación de los patrones de difracción, de modo que únicamente

...