Magnesiummetasilicat
Magnesiummetasilicat ist eine anorganische chemische Verbindung des Magnesiums aus der Gruppe der Silicate, genauer das Magnesiumsalz der Kieselsäuren.
| Kristallstruktur | ||||||||||||||||
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| _ Mg2+ _ Si4+ _ O2− | ||||||||||||||||
| Allgemeines | ||||||||||||||||
| Name | Magnesiummetasilicat | |||||||||||||||
| Verhältnisformel | MgSiO3 | |||||||||||||||
| Kurzbeschreibung |
weißer Feststoff[1] | |||||||||||||||
| Externe Identifikatoren/Datenbanken | ||||||||||||||||
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| Eigenschaften | ||||||||||||||||
| Molare Masse | 100,39 g·mol−1 | |||||||||||||||
| Aggregatzustand |
fest[1] | |||||||||||||||
| Dichte |
3,19 g·cm−3[1] | |||||||||||||||
| Schmelzpunkt | ||||||||||||||||
| Löslichkeit | ||||||||||||||||
| Sicherheitshinweise | ||||||||||||||||
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| Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa). | ||||||||||||||||
Vorkommen
BearbeitenMagnesiummetasilicat kommt natürlich in Form einiger Minerale vor. So die Minerale aus der Pyroxengruppe Ortho-, Proto- und Klinoenstatit, sowie ein Granat (Majorit) und je eine Modifikation mit Ilmenit- (Akimotoit) und Perowskitstruktur (Bridgmanit). Enstatit ist ein verbreitetes gesteinsbildendes Mineral des Erdmantels, der unteren Erdkruste, basischer Magmatite sowie granulitfazieller Metabasite, Metapelite und metamorpher Kalksilikatgesteine, sowie in bestimmten Meteoriten. Das orthorhombische Orthoenstatit ist die stabile Enstatit-Modifikation die sich bei Kristallisation bei niedrigen Temperaturen bildet. Bei Erhitzung über 1200 °C geht sie in die Protoenstatit-Form über. Da die Umkristallisation zwischen den drei Modifikationen jedoch sehr langsam erfolgt und mit wenig Änderungen der Eigenschaften verbunden ist, sind die Übergänge schwer zu erkennen.[3] Bei Abkühlung geht Protoenstatit normalerweise nicht in Orthoenstatit zurück. Das monokline Klinoenstatit ist eine Tieftemperaturform von Protoenstatit.[4] Das tetragonale Garnet ist eine Hochdruck- und -temperaturform, die sich bei etwa 18 GPa Druck und über 2000 K bildet.[5] Ab 20 GPa bildet sich die Modifikation mit Ilmenit- und ab 23 GPa mit Perowskitstruktur.[6]
Gewinnung und Darstellung
BearbeitenMagnesiummetasilicat kann durch thermische Zersetzung von Talk gewonnen werden.[7]
_{2}\longrightarrow 3\ MgSiO_{3}+SiO_{2}+H_{2}O} }](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/54378f87aeffb93edc06751592de7ed005da3496)
Es kann auch durch calcinieren von Magnesiumoxid mit Siliziumdioxid bei 1300 °C gewonnen werden. Ebenfalls möglich ist die Gewinnung durch Reaktion von Magnesiumnitrat mit 1,2-Diformylhydrazin und pyrogenem Siliciumdioxid bei 400 °C und anschließende Calcinierung bei 1350 °C.[8]
Eigenschaften
BearbeitenMagnesiummetasilicat ist ein weißer Feststoff, der praktisch unlöslich in Wasser ist.[1] Die Verbindung kommt in mindestens sechs Modifikationen vor (einige Quellen sprechen von vier Enstatit und damit insgesamt sieben Modifikationen[6]). Dies sind die nach den entsprechenden Mineralen bekannten Formen Proto-, Ortho- und Clinoenstantit, Garnet (Majorit), Ilmenit (Akimotoit) und Perowskit (Bridgmanit). Enstatit kristallisiert orthorhombisch in der Raumgruppe Pbca (Raumgruppen-Nr. 61) mit den Gitterparametern a = 18,24 Å; b = 8,82 Å; c = 5,18 Å sowie 8 Formeleinheiten pro Elementarzelle. Protoenstatit besitzt eine orthorhombische Kristallstruktur mit der Raumgruppe P21cn (Raumgruppen-Nr. 33, Stellung 4).[9] Klinoenstatit besitzt eine monokline Kristallstruktur mit der Raumgruppe P21/c (Raumgruppen-Nr. 14) (low-P) oder Raumgruppe C2/c (Raumgruppen-Nr. 15).[10]
![Phasendiagramm von Magnesiummetasilicat[11]](/wiki/Datei:MgSiO3-Phasendiagramm.svg)
Verwendung
BearbeitenMagnesiummetasilicat kann in der Elektronik als Keramikmaterial für Hochfrequenzanwendungen verwendet werden.[12]
Einzelnachweise
Bearbeiten- ↑ a b c d e f g William M. Haynes: CRC Handbook of Chemistry and Physics, 94th Edition. CRC Press, 2016, ISBN 978-1-4665-7115-0, S. 108 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
- ↑ Dieser Stoff wurde in Bezug auf seine Gefährlichkeit entweder noch nicht eingestuft oder eine verlässliche und zitierfähige Quelle hierzu wurde noch nicht gefunden.
- ↑ Surendra K. Saxena, Nilanjan Chatterjee, Yingwei Fei, Guoyin Shen: Thermodynamic Data on Oxides and Silicates An Assessed Data Set Based on Thermochemistry and High Pressure Phase Equilibrium. Springer Science & Business Media, 1993, ISBN 978-3-642-78332-6, S. 427 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
- ↑ Felix Singer, Sonja S. Singer: Industrielle Keramik Zweiter Band - Massen, Glasuren, Farbkörper Herstellungsverfahren. Springer-Verlag, 1969, ISBN 978-3-642-92989-2, S. 120 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
- ↑ Eugene F. Milone, William J.F. Wilson: Solar System Astrophysics Background Science and the Inner Solar System. Springer Science & Business Media, 2014, ISBN 978-1-4614-8848-4, S. 184 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
- ↑ a b Olga Fabrichnaya, Surendra K. Saxena, Pascal Richet, Edgar F. Westrum: Thermodynamic Data, Models, and Phase Diagrams in Multicomponent Oxide Systems An Assessment for Materials and Planetary Scientists Based on Calorimetric, Volumetric and Phase Equilibrium Data. Springer Science & Business Media, 2013, ISBN 978-3-662-10504-7, S. 12 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
- ↑ Erich Thilo: Chemische Untersuchungen von Silikaten, VII. Mitteil.: Über das bei der thermischen Zersetzung von Talk entstehende Magnesiummetasilikat. In: Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft (A and B Series). 70, 1937, S. 2373, doi:10.1002/cber.19370701209.
- ↑ Harry G. Brittain: Profiles of Drug Substances, Excipients and Related Methodology. Academic Press, 2011, ISBN 978-0-12-387667-6, S. 282 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
- ↑ Joseph R. Smyth: Protoenstatite: a crystal-structure refinement at 1100C. In: Zeitschrift für Kristallographie - Crystalline Materials. 134, 1971, doi:10.1524/zkri.1971.134.3-4.262.
- ↑ S. Jahn, R. Martonak: Phase behavior of protoenstatite at high pressure studied by atomistic simulations. In: American Mineralogist. 94, 2009, S. 950, doi:10.2138/am.2009.3118.
- ↑ Tibor Gasparik: Phase Diagrams for Geoscientists An Atlas of the Earth’s Interior. Springer Science & Business Media, 2013, ISBN 978-1-4614-5776-3, S. 24 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
- ↑ Relva C. Buchanan: Ceramic Materials for Electronics, Third Edition. CRC Press, 2004, ISBN 978-0-8247-4028-3, S. 77 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).