Niobiany(V)

Niobiany(V) – związki nieorganiczne, formalnie sole kwasu niobowego(V); w rzeczywistości nie zawierają jonów NbO−
3, lecz są mieszanymi tlenkami, np. Li
2O·Nb
2O
5 lub CaO·Nb
2O
5^[1]. Metaniobiany metali alkalicznych (MI
NbO
3) są bezbarwnymi ciałami krystalicznymi^[2], praktycznie nierozpuszczalnymi w wodzie^[2][1].

Przykłady niobianów

• niobian litu, LiNbO
  3 – ważny materiał optyki nieliniowej^[3]; podwaja częstotliwość światła (np. zmienia długość fali 1064 nm lasera Nd-YAG na światło zielone o długości fali 532 nm)^[4]; stosowany w falowodach, podwajaczach częstotliwości i pamięciach holograficznych^[5], a także jako ferroelektryk^[6] i w czujnikach IR^[7],
• niobian sodu, 2NaNbO
  3·7H
  2O – ważny związek w procesie oczyszczania materiałów zawierających niob^[8]
• niobian ołowiu(II), Pb(NbO
  3)
  2 – pierwszy odkryty ferroelektryk nieperowskitowy; stosowany w przetwornikach^[9]

Niobianem jest też minerał kolumbit, (Fe,Mn)(NbO
3)
2^[1].

Otrzymywanie

Można je otrzymać prażąc tlenek niobu(V) z solami lub wodorotlenkami odpowiednich metali^[2], np.:

• Nb
  2O
  5 + Li
  2CO
  3 → 2LiNbO
  3 + CO
  2↑^[2]
• Nb
  2O
  5 + 2NaOH → 2NaNbO
  3 + H
  2O↑^[10]
• Nb
  2O
  5 + PbSO
  4 → Pb(NbO
  3)
  2 + SO
  3↑^[9]

Prażenie należy wykonywać w tyglach platynowych lub ze stopu złota z palladem. Podczas procesu należy zapewnić dostęp tlenu, aby nie doszło do redukcji związków. Temperaturę należy zwiększać powoli do wartości nieco niższej od temperatury topnienia składników. Po kilku godzinach mieszaninę schładza się i proszkuje, po czym proces powtarza się jeszcze dwukrotnie. W celu uzyskania związku o pożądanej stechiometrii należy zastosować odpowiednie stosunki molowe substratów. Np. można uzyskać następujące niobiany potasu: 3K
2O·NbO
5, K
2O·NbO
5 (KNbO
3), 2K
2O·3NbO
5, K
2O·3NbO
5, 3K
2O·22NbO
5, 6K
2O·7NbO
5 i 7K
2O·6NbO
5. Metaniobiany (MI
NbO
3) są nierozpuszczalne i można je oczyścić od nadmiaru alkaliów przez ekstrakcję ciepłą wodą^[2].

Niektóre niobiany, np. LiNbO
3, wytwarza się metodą Czochralskiego w formie monokryształów^[11].

Przypisy

1. Das Niobium und Tantal, [w:] Arnold F.A.F. Holleman Arnold F.A.F., EgonE. Wiberg EgonE., NilsN. Wiberg NilsN., Anorganische Chemie. Band 2. Nebengruppenelemente, Lanthanoide, Actinoide, Transactinoide, wyd. 103, Berlin: Walter de Gruyter GmbH & Co. KG, 2017, s. 1831, 1840, DOI: 10.1515/9783110495904, ISBN 978-3-11-051854-2, OCLC 968134924 (niem.).
2. GeorgG. Brauer GeorgG., Alkali Niobates and Tantalates, [w:] GeorgG. Brauer (red.), Handbook of Preparative Inorganic Chemistry, wyd. 2, t. 2, New York: Academic Press, 1963, s. 1323–1324, OCLC 32060538 (ang.).
3. Hyun N.H.N. Yoon Hyun N.H.N., Robert A.R.A. Norwood Robert A.R.A., Hong-TaiH.T. Man Hong-TaiH.T., Nonlinear Optics, [w:] Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, Weinheim: Wiley‐VCH, 2005, s. 10, DOI: 10.1002/14356007.a17_541 (ang.).
4. Nonlinear optics, [w:] R.M.R.M. Metzger R.M.R.M., The physical chemist's toolbox, Hoboken, N.J.: Wiley, 2012, s. 813, ISBN 978-1-118-19559-8, OCLC 784136992.
5. Ferroelectrics, [w:] FrançoisF. Cardarelli FrançoisF., Materials Handbook, wyd. 2, London: Springer, 2008, s. 537, DOI: 10.1007/978-1-84628-669-8, ISBN 978-1-84628-668-1, OCLC 261324602 (ang.).
6. UlrichU. Wietelmann UlrichU., Richard J.R.J. Bauer Richard J.R.J., Lithium and Lithium Compounds, [w:] Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, Weinheim: Wiley‐VCH, 2005, s. 20, DOI: 10.1002/14356007.a15_393 (ang.).
7. lithium niobate, [w:] Richard J. Lewis Sr., Hawley's condensed chemical dictionary, wyd. 15, Hoboken, New Jersey 2007, s. 766, ISBN 978-0-471-76865-4, OCLC 124039624.
8. sodium niobate, [w:] Richard J. Lewis Sr., Hawley's condensed chemical dictionary, wyd. 15, Hoboken, New Jersey 2007, s. 1150, ISBN 978-0-471-76865-4, OCLC 124039624.
9. John B.J.B. Blum John B.J.B., Ceramics, Electronic, [w:] Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, Weinheim: Wiley‐VCH, 2005, s. 11–12, DOI: 10.1002/14356007.a06_079 (ang.).
10. Sodium metaniobate heptahydrate, [w:] Dale L.D.L. Perry Dale L.D.L., Handbook of Inorganic Compounds, wyd. 2, CRC Press, 19 kwietnia 2016, s. 385, DOI: 10.1201/b10908, ISBN 978-0-429-13036-6 (ang.).
11. Hans-GüntherH.G. Unruh Hans-GüntherH.G., Ferroelectrics, [w:] Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, Weinheim: Wiley‐VCH, 2005, s. 10, DOI: 10.1002/14356007.a10_309 (ang.).