Lithiumniobat

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Kristallstruktur
__ Li+     __ Nb5+     __ O2-
Kristallsystem	trigonal
Raumgruppe
Gitterkonstanten	a = 515 pm c = 1386 pm
Koordinationszahlen	Li[12] (6+6), Nb[6], O[6] (4+2)
Allgemeines
Name	Lithiumniobat
Andere Namen	Lithium-Niob-Oxid
Verhältnisformel	LiNbO3
CAS-Nummer	12031-63-9
Kurzbeschreibung	transparenter kristalliner Feststoff
Eigenschaften
Molare Masse	147,85 g·mol–1
Aggregatzustand	fest
Dichte	4.644 g·cm–3 [1]
Schmelzpunkt	1275 °C[2]
Sicherheitshinweise
Gefahrstoffkennzeichnung [2] keine Gefahrensymbole R- und S-Sätze R: keine R-Sätze S: keine S-Sätze
LD50	8000 mg/kg[2]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Lithiumniobat ist eine chemische Verbindung mit der Formel LiNbO₃. Es ist ein transparenter, kristalliner Feststoff, der nicht in der Natur vorkommt. Lithiumniobatkristalle werden üblicherweise nach dem Czochralski-Verfahren aus einer Schmelze (Gemisch aus Lithiumoxid und Niob(V)-oxid) gezogen. Aufgrund seiner Kristallstruktur hat es einige technisch nutzbare Eigenschaften, vor allem als Material in der nichtlinearen Optik.

Inhaltsverzeichnis 1 Kristallstruktur 2 Physikalische Eigenschaften 3 Einsatzgebiete 4 Ähnliche Verbindungen 5 Literatur 6 Einzelnachweise

[Bearbeiten] Kristallstruktur

Lithiumniobat kristallisiert im trigonalen Kristallsystem in der Raumgruppe (H, steht hierbei für die hexagonale Aufstellung der Elementarzelle) mit den Gitterparametern a = 515 pm und c = 1386 pm sowie sechs Formeleinheiten pro Elementarzelle.^[3] Die Nb⁵⁺-Kationen werden jeweils von sechs Sauerstoffatomen in Form von verzerrten Oktaedern umgeben. Diese [NbO₆] verknüpfen über gemeinsame Ecken zu einem dreidimensionalen Netzwerk. In den Lücken des Netzweks befinden sich die Li⁺-Kationen die ihrerseits von je zwölf Sauerstoffatomen umgeben sind. Die Koordinationszahl von 12 kann als 6+6 beschrieben werden, da sechs der Sauerstoffatome einen deutlich größeren Abstand zu Lithium haben. Als Koordinationspolyeder ergibt sich für Lithium ein stark verzerrtes Antikuboktaeder.

[Bearbeiten] Physikalische Eigenschaften

Lithiumniobat kristallisiert als farbloser Festkörper mit einem weiten Transparenzbereich beginnend im nahen UV- bis in den mittleren IR-Bereich entsprechend Wellenlängen von 320 bis 5600 nm. Lithiumniobat ist doppelbrechend und hat bei 633 nm Brechzahlen von n_o = 2,286 und n_e = 2,202.

Die Kristalle haben eine Mohs-Härte von 5. Lithiumniobat zeigt eine Anzahl physikalischer Effekte: es ist unterhalb der Curie-Temperatur von 1140 °C ferroelektrisch, außerdem besitzt es optisch nichtlineare, elektrooptische, photorefraktive, elastooptische, piezoelektrische und pyroelektrische Eigenschaften.

Hervorzuheben ist, dass Lithiumniobat oberhalb der Curie-Temperatur noch kein Symmetriezentrum hat und deshalb im Gegensatz zu anderen Ferroelektrika weiter piezoelektrisch ist.

[Bearbeiten] Einsatzgebiete

• Interdigitaltransducer und darauf basierend
• Bandpassfilter (Oberflächenwellenfilter) in Hochfrequenz-Schaltungen, z. B. Mobiltelefonen und Fernsehern
• Laser
• Modulatoren
• Integrierte Optik
• Holographie

[Bearbeiten] Ähnliche Verbindungen

Das Lithiumtantalat LiTaO₃ kristallisiert isotyp zu LiNbO₃, das heißt es hat die gleiche Kristallstruktur

[Bearbeiten] Literatur

• A. Räuber: Chemistry and Physics of Lithium Niobate. In: Current Topics in Materials Science. Bd. 1, 1978, S. 481.
• R. S. Weis, T. K. Gaylord: Lithium Niobate: Summary of Physical Properties and Crystal Structure. In: Applied Physics A. Bd. 37, 1985, S. 191-203.

[Bearbeiten] Einzelnachweise

1. ↑ Datenblatt Almaz Optics
2. ↑ ^{a b c} Sicherheitsdatenblatt (alfa-aesar)
3. ↑ R. Hsu, E. N. Malsen, D. du Boulay, N. Ishizawa: Synchrotron X-ray Studies of LiNbO₃ and LiTaO₃. In: Acta Crystallographica. Bd. B53, 1997, S. 420–429.