Barioperowskit

Barioperowskit
Allgemeines und Klassifikation
IMA-Nummer

IMA 2006-040[1]

IMA-Symbol

Bprv[2]

Chemische Formel BaTiO3[1]
Mineralklasse
(und ggf. Abteilung) 		Oxide und Hydroxide
System-Nummer nach
Strunz (8. Aufl.)
Lapis-Systematik
(nach Strunz und Weiß)
Strunz (9. Aufl.)
Dana
nicht verzeichnet
IV/C.10-035[3]

4.CC.30[4]
04.03.03.07
Kristallographische Daten
Kristallsystem orthorhombisch[1]
Kristallklasse; Symbol orthorhombisch-dipyramidal; 2/m2/m2/m
Raumgruppe Amm2 (Nr. 38)Vorlage:Raumgruppe/38[1]
Gitterparameter a = 3,9874 Å; b = 5,6751 Å; c = 5,6901 Å[1]
Formeleinheiten Z = 2[1]
Physikalische Eigenschaften
Mohshärte nicht bestimmt[1]
Dichte (g/cm3) berechnet: 5,91[1]
Spaltbarkeit nicht bestimmt[1]
Bruch; Tenazität nicht bestimmt[1]
Farbe nicht bestimmt[1]
Strichfarbe nicht bestimmt[1]
Transparenz nicht bestimmt[1]
Glanz nicht bestimmt[1]
Radioaktivität nicht bestimmt[1]
Magnetismus nicht bestimmt[1]
Kristalloptik
Brechungsindizes nα = nicht bestimmt[1]
nβ = nicht bestimmt[1]
nγ = nicht bestimmt[1]
Doppelbrechung δ = nicht bestimmt[1]
Optischer Charakter nicht bestimmt[1]
Achsenwinkel 2V = nicht bestimmt[1]
Pleochroismus nicht bestimmt[1]
Weitere Eigenschaften
Besondere Merkmale piezoelektrisch

Das sehr seltene Mineral Barioperowskit ist ein Oxid aus der Perowskit-Supergruppe und hat die idealisierte chemische Zusammensetzung BaTiO3 (Barium-Titan-Oxid). Die klassischen Mineralsystematiken ordnen es in die Mineralklasse der „Oxide und Hydroxide“.

Barioperowskit ist das natürliche Äquivalent der synthetischen Verbindung Bariumtitanat und kristallisiert mit orthorhombischer Symmetrie. Es entwickelt unregelmäßige bis dendritische oder tafelige Kristalle von ein bis zehn Mikrometer Größe.[1]

Etymologie und Geschichte

Synthetisches Bariumtitanat wurde wegen seiner dielektrischen Eigenschaften seit den 1940er Jahren intensiv untersucht. Die Forschungsergebnisse wurden zunächst geheim gehalten. Erst nachdem die sowjetischen Wissenschaftler B. Wul und I. M. Golgman von Lebedew-Institut der Russische Akademie der Wissenschaften in Moskau 1945 ihre Messungen der Permittivität verschiedener synthetischer Perowskite veröffentlichten,[5] zogen westeuropäische Arbeitsgruppen mit Publikationen zum gleichen Thema nach.[6][7][8]

H. F. Kay & P. Vousden (1949) und Helen D. Megaw (1952) beschrieben die Ursachen der Ferroelektrizität von Verbindungen mit Perowskitstruktur[9] und deren Abhängigkeit von der Kristallstruktur.[10] Es folgten zahlreiche Forschungen zur Struktur und Symmetrieänderungen dieser Perowskite, vor allem von Bariumtitanat.[11][12][13]

Natürliche Vorkommen von Bariumtitanat sind extrem selten. 1977 wurde winzige Kriställchen im Allende-Meteoriten beschrieben, die zu klein für eine genaue Bestimmung waren.[14]

Als Mineral beschrieben und anerkannt wurde Barioperowskit erst im Jahr 2006 von Chi Ma und George R. Rossman vom California Institute of Technology in Pasadena, Kalifornien. Sie nannten das neue Mineral entsprechend seiner Zusammensetzung – das Barium-Analog von Perowskit – Barioperowskit.[1]

Klassifikation

Die strukturelle Klassifikation der International Mineralogical Association (IMA) zählt den Barioperowskit zur Gruppe der stöchiometrischen Einfachperowskite in der Perowskit-Supergruppe. Hier bildet er zusammen mit Bariolakargiit, Isolueshit, Goldschmidtit, Lakargiit, Loparit, Heamanit-(Ce), Lueshit, Macedonit, Megawit, Perowskit und Tausonit die Perowskit-Untergruppe.[15]

Da Barioperowskit erst 2008 als eigenständiges Mineral anerkannt wurde, ist er in der seit 1977 veralteten 8. Auflage der Mineralsystematik nach Strunz noch nicht verzeichnet.

In der zuletzt 2018 überarbeiteten Lapis-Systematik nach Stefan Weiß, die formal auf der alten Systematik von Karl Hugo Strunz in der 8. Auflage basiert, erhielt das Mineral die System- und Mineralnummer IV/C.10-035. Dies entspricht der Klasse der „Oxide und Hydroxide“ und dort der Abteilung „Oxide mit dem Stoffmengenverhältnis Metall : Sauerstoff = 2 : 3 (M2O3 und verwandte Verbindungen)“, wo Barioperowskit zusammen mit Isolueshit, Lakargiit, Latrappit, Loparit, Lueshit, Macedonit, Megawit, Natroniobit, Pauloabibit, Perowskit, Tausonit und Vapnikit die „Perowskit-Reihe“ mit der Systemnummer IV/C.10 bildet.[3]

Die von der International Mineralogical Association (IMA) zuletzt 2009 aktualisierte 9. Auflage der Strunz’schen Mineralsystematik ordnet den Barioperowskit in die erweiterte Abteilung „Metall : Sauerstoff = 2 : 3, 3 : 5 und vergleichbare“ ein. Diese ist weiter unterteilt nach der relativen Größe der beteiligten Kationen. Hier ist das Mineral in der Unterabteilung „Mit großen und mittelgroßen Kationen“ zu finden, wo es zusammen mit Lakargiit, Latrappit, Lueshit, Natroniobit und Perowskit die „Perowskit-Lueshit-Gruppe“ mit der System-Nr. 4.CC.30 bildet.[4]

In der vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchlichen Systematik der Minerale nach Dana hat Barioperowskit die System- und Mineralnummer 04.03.03.07. Das entspricht der Klasse der „Oxide und Hydroxide“ und dort der Abteilung „Oxide“. Hier findet er sich innerhalb der Unterabteilung „Einfache Oxide mit einer Kationenladung von 3+ (A2O3)“ in der „Perowskit-Gruppe“, in der auch Perowskit, Latrappit, Loparit, Lueshit, Isolueshit, Lakargiit und Tausonit eingeordnet sind.

Chemismus

Barioperowskit ist das Barium-Analog von Perowskit und hat die Endgliedzusammensetzung BaTiO3. Der natürliche Barioperowskit aus der Typlokalität hat die empirische Zusammensetzung [A]Ba0,969[B](Ti0,982Si0,034)O3, wobei in den eckigen Klammern die Kationenpositionen der Perowskitstruktur angegeben sind. Die gemessenen Siliziumgehalte werden wahrscheinlich durch Mischanalysen mit der Umgebung der sehr kleinen Kristalle verursacht.[1]

Kristallstruktur

Natürlicher Barioperowskit kristallisiert mit orthorhombischer Symmetrie der Raumgruppe Amm2 (Raumgruppen-Nr. 38)Vorlage:Raumgruppe/38 und den Gitterparametern a=3,9874 Å, b=5,6751 Å, c=5,6901 Å sowie 8 Formeleinheiten pro Elementarzelle. Barioperowskit hat die Struktur von Perowskit. Barium (Ba2+) besetzt die von 12 Sauerstoffen kuboktaedrisch umgebene A-Position und Titan (Ti4+) die 6-fach koordinierte, oktaedrische B-Position.[1]

BaTiO3 ist polymorph und macht mit steigenden Temperaturen drei Phasenübergänge durch. Bei einem Druck von 1 Bar und Temperaturen unter 183°K hat Bariumtitanat rhombische Symmetrie der Raumgruppe R3m (Raumgruppen-Nr. 160)Vorlage:Raumgruppe/160. Zwischen 183°K und 278°K liegt Bariumtitanat in orthorhombischer Symmetrie Symmetrie der Raumgruppe Amm2 (Raumgruppen-Nr. 38)Vorlage:Raumgruppe/38, zwischen 287°K und 393°K in tetragonaler Symmetrie Symmetrie der Raumgruppe P4mm (Raumgruppen-Nr. 99)Vorlage:Raumgruppe/99 und bei höheren Temperaturen ist BaTiO3 kubisch mit der Raumgruppe Pm3m (Raumgruppen-Nr. 221)Vorlage:Raumgruppe/221.[13]

Bildung und Fundorte

Die Typlokalität ist die Benitoite Mine in der Nähe von Santa Rita Peak im New Idria District, San Benito County in Kalifornien, U.S.A. Barioperowskit tritt hier in tafeligen Einschlüssen in Benitoit (BaTiSi3O9) auf. Begleitminerale in diesen Einschlüssen sind Fresnoit (Ba2TiO(Si2O7)) und die nicht genauer charakterisierten Verbindungen BaTi2O5 und BaTi3O7 sowie amorphes Material.[1]

Im Allende Meteoriten wurden sehr kleine Kristalle von Bariumtitanat beschrieben die zusammen mit Diopsid, Spinell, Hercynit, Nephelin und Augit in Einschlüssen in Olivin auftreten.[14] Die Bariumtitanatkristalle waren zu klein für eine genaue Charakterisierung und spätere Untersuchungen konnten das Auftreten nicht bestätigen.[1]

Siehe auch

Literatur

Einzelnachweise

  1. ↑ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z aa ab Chi Ma, George R. Rossman: Barioperovskite, BaTiO3, a new mineral from the Benitoite Mine, California. In: The American Mineralogist. Band 93, 2008, S. 154–157, doi:10.2138/am.2008.2636 (Direktdownloadlink bei rruff.net [PDF; 1,4 MB; abgerufen am 19. April 2026]).
  2. ↑ Laurence N. Warr: IMA–CNMNC approved mineral symbols. In: Mineralogical Magazine. Band 85, 2021, S. 291–320, doi:10.1180/mgm.2021.43 (englisch, cambridge.org [PDF; 351 kB; abgerufen am 19. April 2026]).
  3. ↑ a b Stefan Weiß: Das große Lapis Mineralienverzeichnis. Alle Mineralien von A – Z und ihre Eigenschaften. Stand 03/2018. 7., vollkommen neu bearbeitete und ergänzte Auflage. Weise, München 2018, ISBN 978-3-921656-83-9.
  4. ↑ a b Ernest H. Nickel, Monte C. Nichols: IMA/CNMNC List of Minerals 2009. (PDF; 1,9 MB) In: cnmnc.units.it. IMA/CNMNC, Januar 2009, archiviert vom Original am 29. Juli 2024; abgerufen am 30. Juli 2024 (englisch).
  5. ↑ B. WUL: Dielectric Constants of Some Titanates. In: Nature. Band 156, 1945, S. 480, doi:10.1038/156480a0.
  6. ↑ Willis Jackson, W. Reddish: High Permittivity Crystalline Aggregates. In: Nature. Band 156, 1945, S. 717, doi:10.1038/156717a0.
  7. ↑ Philip R. Coursey, K. G. Brand: Dielectric Constants of Some Titanates. In: Nature. Band 157, 1946, S. 297–298, doi:10.1038/157297c0.
  8. ↑ J. K. Hulm: Dielectric Properties of Single Crystals of Barium Titanate. In: Nature. Band 160, 1947, S. 127–128, doi:10.1038/160127a0.
  9. ↑ Helen D. Megaw: Origin of ferroelectricity in barium titanate and other perovskite-type crystals. In: Acta Crystallographica. Band 5, 1952, S. 739–749, doi:10.1107/s0365110x52002069.
  10. ↑ H. F. Kay, P. Vousden: XCV. Symmetry changes in barium titanate at low temperatures and their relation to its ferroelectric properties. In: The London Edinburgh and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science. Band 40, Nr. 309, 1949, S. 1019–1040, doi:10.1080/14786444908561371.
  11. ↑ G. Shirane, H. Danner, R. Pepinsky: Neutron Diffraction Study of Orthorhombic BaTiO3. In: Physical Review A. Band 105, Nr. 3, 1957, S. 856–860, doi:10.1103/PhysRev.105.856.
  12. ↑ R. H. Buttner, E. N. Maslen: Structural parameters and electron difference density in BaTiO3. In: Acta Crystallographica. B48, Nr. 6, 1992, S. 764–769, doi:10.1107/S010876819200510X.
  13. ↑ a b G. H. Kwei, A. C. Lawson, S. J. L. Billinge, S.-W. Cheong: Structures of the ferroelectric phases of barium titanate. In: The Journal of Physical Chemistry. Band 97, Nr. 10, 1993, S. 2368–2377, doi:10.1021/j100112a043.
  14. ↑ a b Tsuyoshi Tanaka, Kimio Okumura: Ultrafine barium titanate particles in the Allende meteorite. In: GEOCHEMICAL JOURNAL. Band 11, Nr. 3, 1977, S. 137–145, doi:10.2343/geochemj.11.137 (englisch, jstage.jst.go.jp [PDF; 3,8 MB; abgerufen am 19. April 2026]).
  15. ↑ Roger H. Mitchell, Mark D. Welch, Anton R. Chakhmouradian: Nomenclature of the perovskite supergroup: A hierarchical system of classification based on crystal structure and composition. In: Mineralogical Magazine. Band 81, Nr. 3, 2017, S. 411–461, doi:10.1180/minmag.2016.080.156 (englisch, cambridge.org [PDF; 2,3 MB; abgerufen am 19. April 2026]).

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