LiNbO3

LiNbO3
Kristallstruktur
__ Li+     __ Nb5+     __ O2-
Kristallsystem trigonal
Raumgruppe R3c\ \mathrm{H}\;
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

Kristallstruktur

Lithiumniobat kristallisiert im trigonalen Kristallsystem in der Raumgruppe R3c\ \mathrm{H}\; (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 Netzwerks 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.

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 no = 2,286 und ne = 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.

Einsatzgebiete

Ähnliche Verbindungen

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

Literatur

  • A. M. Prokhorov, Yu S. Kuz'minov: Physics and Chemistry of Crystalline Lithium Niobate. Institute of Physics Publishing, 1999, ISBN 0852740026. 
  • A. Räuber: Chemistry and physics of lithium niobate. In: Current Topics in Materials Science. 1, Elsevier Science Publishing, 1978, ISBN 0720407087, S. 481–601. 
  • R. S. Weis, T. K. Gaylord: Lithium niobate: Summary of physical properties and crystal structure. In: Applied Physics A: Materials Science & Processing. 37, Nr. 4, 1985, S. 191–203 (doi:10.1007/BF00614817). 

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.

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