Magnesiumdiborid

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Kristallstruktur
Struktur von Magnesiumdiborid
__ Mg2+     __ B3−
Allgemeines
Name Magnesiumdiborid
Andere Namen

Magnesiumborid

Verhältnisformel MgB2
CAS-Nummer 12007-25-9
Kurzbeschreibung

geruchloses dunkelgraues bis schwarzes Pulver[1]

Eigenschaften
Molare Masse 45,93 g·mol−1
Aggregatzustand

fest

Schmelzpunkt

800 °C (Zersetzung)[1]

Löslichkeit

unlöslich in Wasser[1]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [1]
07 – Achtung

Achtung

H- und P-Sätze H: 302
P: 264​‐​270​‐​301+312​‐​330​‐​501 [1]
EU-Gefahrstoffkennzeichnung [2][1]
Gesundheitsschädlich
Gesundheits-
schädlich
(Xn)
R- und S-Sätze R: 22
S: 36​‐​60
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.
Vorlage:Infobox Chemikalie/Summenformelsuche vorhanden

Magnesiumdiborid ist eine metallische chemische Verbindung, welche die aktuell höchste Sprungtemperatur (39 K) unter den metallischen Supraleitern aufweist. Dies ist fast eine Verdoppelung zu dem bis dahin bekannten Spitzenreiter (Niobgermanium, Nb3Ge, bei 23 K). Diese Eigenschaft wurde erst 2001 von dem japanischen Wissenschaftler Jun Akimitsu entdeckt, obwohl Magnesiumdiborid schon seit über 50 Jahren bekannt und einfach herzustellen ist (jedoch nicht in reiner Form).[3][4]

Gewinnung und Darstellung[Bearbeiten]

Bereits 1914 wurde über die Darstellung eines Magnesiumborid berichtet, das durch das Erhitzen von amorphem, fein verteiltem Bor mit Magnesium-Pulver bis zur Rotglut in einem Wasserstoff-Strom entstand. Die gleiche Verbindung wurde bei der Reaktion von Magnesium mit Bortrioxid neben Magnesiumoxid beobachtet.[5]

Herstellung von reinem Magnesiumdiborid[Bearbeiten]

Die Herstellung von reinem Magnesiumdiborid, wie es für Supraleiter benötigt wird, ist aufwendig. Da Magnesium bei 650 °C, Bor jedoch erst bei über 2000 °C schmilzt (dort ist Magnesium schon gasförmig), ist eine Herstellung von Magnesiumdiborid durch Einschmelzen nicht möglich. Stattdessen werden die beiden Ausgangsstoffe bei 900 °C zusammengebracht, also bei einer Temperatur, bei der Magnesium noch nicht siedet. Der dennoch auftretende Magnesiumdampf diffundiert in das Bor, wo sich leicht auslösbare Magnesiumdiborid-Kügelchen bilden. In einem ähnlichen Verfahren können dünne Drähte hergestellt werden.

Ebenfalls möglich ist die Abscheidung von Dünnschichten von Magnesiumdiborid durch Reaktion von Magnesiumdampf in einer Wasserstoffatmosphäre mit Diboran.[6]

Eigenschaften[Bearbeiten]

Magnesiumdiborid ist eine geruchloses dunkelgraues bis schwarzes Pulver.[1] Untersuchungen zu Magnesiumdiborid wurde erstmals 1954 von Jones und March veröffentlicht. Dieses bislang metallreichste Magnesium-Borid (daneben sind bis zum jetzigen Zeitpunkt in der Literatur mit MgB4, MgB7, MgB12 und MgB20 vier weitere binäre Magnesiumboride bekannt) kristallisiert im Aluminiumdiborid-Typ in der Raumgruppe P6/mmm und den Gitterkonstanten a = 3,0834(3) Å und c = 3,522(2) Å. Dabei bilden die Boratome in der ab-Ebene ein graphitartiges Netz aus planaren kantenverknüpften Sechsringen, wobei die Magnesium-Atome sich jeweils ober- und unterhalb der Ringzentren befinden und die Bor-Atome trigonal prismatisch von diesen umgeben werden.[5]

Literatur[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. a b c d e f g Datenblatt Magnesiumdiborid bei AlfaAesar, abgerufen am 1. Februar 2013 (JavaScript erforderlich)..
  2. Seit dem 1. Dezember 2012 ist für Stoffe ausschließlich die GHS-Gefahrstoffkennzeichnung zulässig. Bis zum 1. Juni 2015 dürfen noch die R-Sätze dieses Stoffes für die Einstufung von Gemischen herangezogen werden, anschließend ist die EU-Gefahrstoffkennzeichnung von rein historischem Interesse.
  3. Andrea Naica-Loebell: Neuer Supraleiter Magnesiumdiborid. Telepolis, 27. Februar 2001, abgerufen am 16. Januar 2012
  4. Andrea Naica-Loebell: Die Mechanismen der Supraleitung bei Magnesiumdiborid. Telepolis, 6. Juni 2001, abgerufen am 16. Januar 2012
  5. a b  Ruth Schmitt: Binäre und ternäre Boride der Erdalkalimetalle : Synthesen, Kristallstrukturen und Eigenschaften. 2006 (Dissertation, Universität Tübingen, 2006, urn:nbn:de:bsz:21-opus-22651).
  6. Veronika Winkler: Magnesiumdiborid nimmt eine weitere Hürde - Herstellung von supraleitenden Filmen hoher Qualität. Neue Zürcher Zeitung, 18. September 2002, abgerufen am 18. September 2014.