Perowskity

(c) Leon Hupperichs, CC BY-SA 3.0
Kryształy perowskitu (Alpy Graickie, okolice Almese, Włochy)

Perowskity – grupa minerałów zbudowanych z nieorganicznych związków chemicznych o ogólnym wzorze ABX3, gdzie A – to zwykle kation metalu z grupy litowców lub berylowców (rzadziej któregoś z metali przejściowych), B – to kation o liczbie koordynacyjnej równej 6 (najczęściej tytan, niob, tantal, mangan), zaś X – to zazwyczaj anion tlenkowy O2−, rzadziej halogenkowy lub siarczkowy. Nazwa tej grupy związków pochodzi od reprezentatywnego przedstawiciela grupy, perowskitu (tytanianu(IV) wapnia, CaTiO3).

Opis struktury

Struktura perowskitów o wzorze ogólnym ABX3. Czerwone – atomy X (zwykle tlen), niebieskie – atomy B (mniejszy kation metalu, np. Ti4+), zielone – atomy A (większy kation metalu, np. Ca2+). Przedstawiono niezaburzoną strukturę układu regularnego, jednak wiele perowskitów ma niższą symetrię[1]

Struktura perowskitów może być opisana przez regularną sieć płasko-centrowaną (FCC) z jonem B4+ w centrum sieci, otoczonym przez 6 anionów tlenkowych na środkach każdej ze ścian i z 8 jonami A2+ w narożach sześcianu (każdy o liczbie koordynacyjnej równej 12). W większości związków o tej strukturze promienie jonowe B4+ oraz A2+ są mniejsze od wartości implikowanych przez geometrię sieci, toteż nie "stykają się" one z sąsiednimi anionami tlenkowymi, łamiąc pierwszą zasadę Paulinga. Na skutek tego, sieć może ulegać odkształceniom, mającym na celu minimalizację jej energii.

Zastosowanie

Znaczenie gospodarcze mają tylko niektóre odmiany zasobne w niob i cer, jednak perowskity badane są pod kątem wykorzystania ich do produkcji tanich ogniw słonecznych[2][3][4][5]. W marcu 2014 r. polska fizyk Olga Malinkiewicz za pracę nad wykorzystaniem perowskitów w fotowoltaice otrzymała główną nagrodę w prestiżowym konkursie naukowym Photonics21[6].

Przypisy

  1. ↑ Navrotsky, Alexandra. Energetics and Crystal Chemical Systematics among Ilmenite, Lithium Niobate, and Perovskite Structures. „Chemistry of Materials”. 10 (10), s. 2787-2793, 1998. DOI: 10.1021/cm9801901. 
  2. ↑ Gemeda Beker: Age old perovskite mineral offers promise of dirt cheap solar power - Inhabitat - Sustainable Design Innovation, Eco Architecture, Green Building. Inhabitat.com, 2013-08-15. [dostęp 2014-04-09]. [zarchiwizowane z tego adresu (2014-04-03)].
  3. ↑ Ludwika Tomala: Brakujące ogniwo (słoneczne): Polka udoskonaliła produkcję perowskitów. naukawpolsce.pap.pl, 2014-04-09. [dostęp 2014-04-09].
  4. ↑ Olaf Szewczyk: Młoda polska naukowiec opracowała technologię, która może zmienić oblicze światowej energetyki i życie każdego z nas. wyborcza.pl, 2014-04-01. [dostęp 2014-04-09].
  5. ↑ Perowskity - cudowne dziecko chemii materialow. [dostęp 2015-09-22].
  6. ↑ Olga Malinkiewicz: perowskity zastąpią krzem w ogniwach słonecznych

Bibliografia

  • Charles Kittel: Introduction to solid state physics. Hoboken: John Wiley & Sons, 2005. ISBN 0-471-41526-X.
  • Jerzy Żaba: Ilustrowany słownik skał i minerałów. Katowice: Videograf II, 2003. ISBN 83-7183-174-9.
  • Jaroslav Bauer: Przewodnik Skały i minerały. Warszawa: Multico, 1997. ISBN 83-7073-050-7.

Media użyte na tej stronie

Perovskite.jpg
This is a POV ray drawing of a small section of the lattice of an imaginary perovskite. The red atoms are oxygen anions while the the green atom represents the larger cation, and the blue central atom the smaller cation, typically with a higher oxidization state. I created this file by writing a XYZ file using a spreadsheet after reading cotton and wilkinson, this was edited using the text editor of ORTEP. ORTEP was used to write the pov file, then POVray was used to draw it.
Perowskity.mp3
Autor: Borys Kozielski, Licencja: CC BY 4.0
Podkast z serii Nauka XXI wieku, realizowany przez Borysa Kozielskiego w Fundacji "Otwórz się"
Perovskite-108711.jpg
(c) Leon Hupperichs, CC BY-SA 3.0
Perovskite
Locality: Rocca Sella, Almese, Susa Valley, Torino Province, Piedmont, Italy (Locality at mindat.org)
Field of view 7 mm.