Введение
Химическое соединение
Фторид бария – это неорганическое соединение с формулой BaF2. Это бесцветное твердое вещество, которое в природе встречается в виде редкого минерала франкдиксонита. При стандартных условиях он имеет фторитную структуру, а при высоком давлении – структуру, аналогичную PbCl2. Как и CaF2, он устойчив к воздействию воды и не растворяется в ней. Выше примерно 500 °C фторид бария подвергается коррозии под воздействием влаги, но в сухих условиях его можно использовать до 800 °C. Длительное воздействие влаги ухудшает прохождение излучения в вакуумном ультрафиолетовом диапазоне. Он менее устойчив к воде, чем фторид кальция, но является наиболее устойчивым из всех оптических фторидов к высокоэнергетическому излучению, хотя его проницаемость в дальнем ультрафиолете ниже, чем у других фторидов. Он достаточно твердый, очень чувствителен к тепловому удару и легко подвергается разрушению при механическом воздействии.
Оптические свойства
Фторид бария прозрачен в диапазоне от ультрафиолетового до инфракрасного излучения, от 150 до 200 нм до 11–11,5 мкм. Он используется в качестве материала для окон в инфракрасной спектроскопии, в частности, при анализе мазута. Его пропускание на длине волны 200 нм относительно низкое (0,60), но на 500 нм оно достигает 0,96–0,97 и сохраняется на этом уровне до 9 мкм, после чего начинает снижаться (0,85 при 10 мкм и 0,42 при 12 мкм). Показатель преломления составляет около 1,46 в диапазоне от 700 нм до 5 мкм. Фторид бария также является распространенным и очень быстрым (одним из самых быстрых) сцинтиллятором для регистрации рентгеновских лучей, гамма-лучей или других высокоэнергетических частиц. Одно из его применений – регистрация гамма-фотонов с энергией 511 кэВ в позитронно-эмиссионной томографии. Он также чувствителен к альфа- и бета-частицам, но, в отличие от большинства сцинтилляторов, не испускает ультрафиолетовое излучение. Его можно использовать и для регистрации высокоэнергетических (10–150 МэВ) нейтронов, применяя методы дискриминации формы импульса для их отделения от одновременно возникающих гамма-фотонов. Фторид бария применяется в качестве преопацифицирующего агента, а также в производстве эмалей и глазурных фритт. Другое его применение – в производстве сварочных флюсов (в качестве добавки к некоторым флюсам, компонента покрытий для сварочных электродов и в сварочных порошках). Он также используется в металлургии в качестве расплава для рафинирования алюминия.
Структура газовой фазы
В газовой фазе молекула BaF2 нелинейна, угол F–Ba–F составляет приблизительно 108°. Эта нелинейность противоречит теории VSEPR. Расчеты ab initio показывают, что ответственны вклады d-орбиталей оболочки, расположенной ниже валентной оболочки. Другая гипотеза состоит в том, что поляризация электронного ядра атома бария создает приблизительно тетраэдрическое распределение заряда, которое взаимодействует со связями Ba–F.