Natriumniobat

Kristallstruktur
_ Na^+ 0 _ Nb^5+ 0 _ O^2−
Allgemeines
Name	Natriumniobat
Verhältnisformel	NaNbO3
Kurzbeschreibung	weißes Pulver[1]
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 12034-09-2 EG-Nummer 234-798-9 ECHA-InfoCard 100.031.622 PubChem 4682396 Wikidata Q1969751
Eigenschaften
Molare Masse	163,89 g·mol^−1
Aggregatzustand	fest
Dichte	4,55 g·cm^−3 [2]
Schmelzpunkt	1422 °C[3]
Löslichkeit	nahezu unlöslich in Wasser[2]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung[4] Achtung H- und P-Sätze H: 315​‐​319​‐​335 P: 261​‐​305+351+338[4]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

Natriumniobat, NaNbO₃, ist eine chemische Verbindung aus Natrium, Niob und Sauerstoff, vergleichbar Kaliumniobat. Die Verbindung ist wasserunlöslich[2] und wird beim Abkühlen unter −200 °C ferroelektrisch.[5]

Eigenschaften

Natriumniobat kristallisiert in einer dem Perovskit vergleichbaren Kristallstruktur. Es geht bei Temperaturänderungen verschiedene Phasenänderungen ein. Es sind insgesamt sieben verschiedene Phasen bei unterschiedlichen Temperaturen bekannt. Bei Raumtemperatur ist eine monokline Kristallstruktur mit den Gitterparametern a = 551 pm, b = 557 pm, c = 1552 pm sowie β = 89,94° stabil. Unterhalb von −80 °C ist eine rhomboedrische Struktur stabiler, beim Erhitzen über 370 °C wandelt sich die Struktur in eine orthorhombische Kristallstruktur um. Nach zwei weiteren Phasenübergängen bei 480 und 520 °C, bei denen die orthorhombische Zelle erhalten bleibt, wandelt sich das Kristallsystem bei 575 °C in ein tetragonales um. Die letzte Phasenänderung erfolgt bei 640 °C, oberhalb dieser Temperatur kristallisiert Natriumniobat in einer kubischen Kristallstruktur.[6]

Vorkommen

Drei der Modifikationen des Natriumniobat konnten als natürliche Mineralbildungen nachgewiesen werden. Die orthorhombische Modifikation ist als Lueshit, die kubische als Isolueshit und die trigonale als Pauloabibit bekannt. Ein weiteres mögliches Mineral ist der monoklin kristallisierende Natroniobit, dessen Status allerdings bisher noch fraglich ist.[7]

Herstellung

Natriumniobat kann durch Festkörper- oder Schmelzenreaktion von Natriumcarbonat oder -hydroxid mit Niob(V)-oxid gewonnen werden.

${\displaystyle \mathrm {Na_{2}CO_{3}+Nb_{2}O_{5}\longrightarrow 2\ NaNbO_{3}+CO_{2}\uparrow } }$

${\displaystyle \mathrm {2\ NaOH+Nb_{2}O_{5}\longrightarrow 2\ NaNbO_{3}+H_{2}O} }$

Verwendung

Aufgrund der starken Ausprägung von ferroelektrischen Eigenschaften kann ein Kalium-Natriumniobat zur Herstellung von Piezoaktoren für KfZ-Anwendungen (Common-Rail-Injektoren) verwendet werden. Dies ist von Bedeutung, da bisher Blei-Zirkonat-Titanat (PZT) für solche verwendet wird und Automobile in Zukunft ohne Schwermetalle produziert werden sollen. Ein weiterer Vorteil ist der stark ausgeprägte d33-Effekt (Ausdehnung in Feldrichtung, siehe Piezoeffekt) mit ca. 300 pm/V.

Siehe auch

• Lithiumniobat
• Kaliumniobat

Weblinks

• Patent DE102006008742B4: Bleifreier piezokeramischer Werkstoff mit Erdalkalidotierung, Verfahren zum Herstellen eines piezokeramischen Bauteils mit dem Werkstoff und Verwendung des Bauteils. Angemeldet am 24. Februar 2006, veröffentlicht am 28. Januar 2010, Anmelder: Siemens AG, Erfinder: Aurelie Cardin.‌
• Niobate, sodium (Carcinogenic Potency Database)

Einzelnachweise

1. Datenblatt Sodium niobate (PDF) bei Strem, abgerufen am 25. Dezember 2012.
2. David R. Lide: CRC Handbook of Chemistry and Physics. 87. Auflage. Taylor & Francis, 2007, ISBN 978-0-8493-0488-0. 
3. Datenblatt Natriumniobat bei Alfa Aesar, abgerufen am 18. Februar 2010 (Seite nicht mehr abrufbar).
4. Datenblatt Sodium niobate bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 14. April 2011 (PDF).
5. Konrad Kopitzki, Peter Herzog: Einführung in die Festkörperphysik. 5. Auflage, Vieweg+Teubner Verlag, 2004, ISBN 3-519-43083-5, S. 235.
6. C. N. W. Darlington, K. S. Knight: On the lattice parameters of sodium niobate at room temperature and above. In: Physica B: Condensed Matter. 1999, 266, 4, S. 368–372, doi:10.1016/S0921-4526(99)00043-5.
7. Malcolm Back, William D. Birch, Michel Blondieau und andere: The New IMA List of Minerals – A Work in Progress – Updated: November 2018. (PDF 1753 kB) In: cnmnc.main.jp. IMA/CNMNC, Marco Pasero, November 2018, archiviert vom Original (nicht mehr online verfügbar) am 28. Januar 2020; abgerufen am 17. März 2018 (englisch).