Perowskit

  Perowskit (oder Perovskit) ist ein Mineral mit der chemischen Formel CaTiO₃. Perowskit wurde 1839 von Gustav Rose im Ural-Gebirge entdeckt und nach dem russischen Mineralogen Lew Alexejewitsch Perowski (1792–1856) benannt. Es wird des Öfteren auch als Calciumtitanat bezeichnet, wobei dieser Name irreführend ist, da es sich nicht um ein Salz der Titansäure handelt. Die systematische Bezeichnung lautet Calciumtitantrioxid. Es hat eine Mohs-Härte von 5,5 und glänzt metallisch. Es kommt meistens in den Farben schwarz oder rotbraun vor und ist manchmal etwas lichtdurchlässig. Seine Dichte beträgt 4,0 g/cm³.

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Perowskit kann synthetisch aus Calciumoxid (CaO) und Titandioxid (TiO₂) hergestellt werden.

Die Kristallstruktur des rhombischen Perowskits hat ihr den Namen Perowskit-Typ eingebracht; in ihr kristallisieren eine Reihe von ternären Mineralien, v. a. industriell bedeutsame Ferroelektrika wie Bariumtitanat (BaTiO₃), aber auch andere Oxide wie CaZrO₃ oder CaSnO₃ sowie Fluoride und Nitride der Zusammensetzungen KNiF₃ und ThTaN₃.

Die Struktur besteht aus einer kubisch dichtest gepackten Kugelpackung (kubisch flächenzentriert) von Calcium- und Sauerstoffatomen, ein Viertel der entstehenden Oktaederlücken werden von den Titanatomen besetzt.

Interessanterweise ist der für den Strukturtyp namensgebende Perowskit selbst leicht verzerrt, da Calcium ein zu kleines Element ist; eine optimale, unverzerrte Struktur findet sich stattdessen im SrTiO₃. Die Stärke der Verzerrung einer allgemeinen ABO₃-Struktur kann anhand des Toleranzfaktors t abgeschätzt werden, der wie folgt definiert ist:

wobei r_A der Radius des A-Kations, r_B der Radius des B-Kations und r_O der Radius des Anions (meist Sauerstoff) sind. Die Perowskit-Struktur existiert für 0,89, wobei t=1 der unverzerrten Struktur (also SrTiO₃) entspricht.

Im Perowskit gibt es nur eine Sorte von A-Atomen. Tauscht man die Hälfte aller A-Atome systematisch (also jedes zweite) gegen ein Atom A' aus, so erhält man die Elpasolith-Struktur (AA'BO₆). Deren Elementarzelle entspricht der achtfachen des Perowskits.

Ein Hauptbestandteil des unteren Erdmantels (zwischen 660 und 2900 km Tiefe) wird ebenfalls als Perowskit bezeichnet. Es handelt sich hierbei um Eisen- und Magnesium-haltiges Silikatgestein in der Zusammensetzung (Mg,Fe)SiO₃.