Niob(II)-oxid

Strukturformel
Allgemeines
Name	Niob(II)-oxid
Andere Namen	Niobmonoxid
Summenformel	NbO
Kurzbeschreibung	schwarzer geruchloser Feststoff[1]
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 12034-57-0 EG-Nummer 234-808-1 ECHA-InfoCard 100.031.631 PubChem 82838 Wikidata Q408445
Eigenschaften
Molare Masse	108,9 g·mol^−1
Aggregatzustand	fest
Dichte	7,3 g·cm^−3[1]
Schmelzpunkt	1945 °C[2]
Löslichkeit	etwas löslich in Salzsäure[3] nahezu unlöslich in Salpetersäure[3]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung[1] Achtung H- und P-Sätze H: 315​‐​319​‐​335 P: 261​‐​305+351+338[1]
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

Niob(II)-oxid ist eine chemische Verbindung von Niob und Sauerstoff. Der graue Feststoff ist neben Niob(V)-oxid und Niob(IV)-oxid eines von mehreren stabilen Oxiden des Niobs. Im Gegensatz zu den anderen Nioboxiden ist die Verbindung elektrisch leitend (etwa 10^6 S/cm[4]) und wird als Anodenmaterial in Niob-Elektrolytkondensatoren verwendet.

Gewinnung und Darstellung

Niob(II)-oxid lässt sich durch Reaktion von Nioboxiden mit elementarem Niob bei hohen Temperaturen herstellen. Das genaue Verhältnis der Edukte hängt vom verwendeten Oxid ab.[5][2]

${\displaystyle \mathrm {Nb_{2}O_{5}+3\ Nb\longrightarrow 5\ NbO} }$

${\displaystyle \mathrm {NbO_{2}+Nb\longrightarrow 2\ NbO} }$

Eigenschaften

Niob(II)-oxid besitzt eine ungewöhnliche Kristallstruktur. Diese lässt sich als eine von der Natriumchloridstruktur ableitbare geordnete Defektstruktur beschreiben. Sechs Niobatome bilden dabei einen oktaedrischen Cluster, bei dem das sonst in der Natriumchloridstruktur vorhandene zentrale Anion fehlt. Gleichzeitig fehlen an den Ecken der Elementarzelle die Niobatome.[4] Die Koordinationsumgebung, sowohl für Nb um O, als auch für O um Nb ist quadratisch planar.

Innerhalb des Metallclusters liegen Niob-Niob-Bindungen mit einer Bindungslänge von 298 pm vor. Diese sind in ihrer Länge denen des elementaren Niobs sehr ähnlich (Nb-Nb: 285 pm) und bedingen die metallischen Eigenschaften des Niob(II)-oxids.[4]

Verwendung

Niob(II)-oxid wird als Anodenmaterial in Niob-Elektrolytkondensatoren verwendet. Diese spielen wie die entsprechenden Tantal-Kondensatoren eine wichtige Rolle in der Mikroelektronik, beispielsweise in Laptops. Im Vergleich zu Tantalkondensatoren sind sie billiger, können aber nicht so hohe Spannungen aushalten.[6] Ein weiterer Vorteil von Niob(II)-oxid ist die höhere Temperaturstabilität im Vergleich zu Tantal.[5]

Weitere Anwendung sind Beschichtung bei Erdungselektroden von Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungen (HGÜ) wie der HGÜ Italien-Griechenland um die Erdungselektrode (Anode) gegen Korrosion im Meerwasser zu schützen.[7]

Einzelnachweise

1. Datenblatt Niobium(II) oxide, -100 mesh, 99.9% bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 7. Dezember 2019 (PDF).
2. Georg Brauer (Hrsg.) u. a.: Handbuch der Präparativen Anorganischen Chemie. 3., umgearbeitete Auflage. Band III, Ferdinand Enke, Stuttgart 1981, ISBN 3-432-87823-0, S. 1462.
3. Roger Blachnik (Hrsg.): Taschenbuch für Chemiker und Physiker. Begründet von Jean d’Ans, Ellen Lax. 4., neubearbeitete und revidierte Auflage. Band 3: Elemente, anorganische Verbindungen und Materialien, Minerale. Springer, Berlin 1998, ISBN 3-540-60035-3, S. 632 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche). 
4. Norman N. Greenwood, Alan Earnshaw: Chemie der Elemente, 1. Auflage, Wiley-VCH, Weinheim 1988, ISBN 3-527-26169-9, S. 1265–1266.
5. Patent US7157073: Production of high-purity niobium monoxide and capacitor production therefrom. Veröffentlicht am 2007, Erfinder: Charles A. Motchenbacher et al..‌
6. Ch. Schnitter: The taming of niobium. In: Bayer research, Bayer AG, 2004 (pdf (Memento vom 11. Februar 2007 im Internet Archive)).
7. The Italy-Greece HVDC Link, Cigré, 2002, engl.