Meine Merkliste
my.chemie.de  
Login  

Galliumorthophosphat



Galliumorthophosphat
GaPO4 Kristall
Chemismus GaPO4
Mineralklasse Oxide/Hydroxide
Kristallsystem trigonal
Kristallklasse trigonal-trapezoedrisch, 32 (D3)
Farbe farblos
Strichfarbe weiß
Mohshärte 5.5
Dichte (g/cm³) 3.57 g/cm3
Glanz
Transparenz durchsichtig
Bruch muschelig, spröde
Spaltbarkeit keine
Habitus
Häufige Kristallflächen \{ 10\bar{1}1 \} ,~ \{01\bar{1}1\} ,~ \{0001\}
Zwillingsbildung überwiegend Zwillingslamellen
Kristalloptik
Brechzahl no = 1.605
ne = 1,623
Doppelbrechung
(optische Orientierung)
Δn = 0.018 ; positiv
Pleochroismus
Winkel/Dispersion
der optischen Achsen
2vz ~
Weitere Eigenschaften
Phasenumwandlungen Übergang in cristobalit ähnliche Struktur oberhalb 970 °C
Schmelzpunkt
Chemisches Verhalten nicht löslich in pH = 5 - 8
Ähnliche Minerale Quarz
Radioaktivität nicht radioaktiv
Magnetismus nicht magnetisch
Besondere Kennzeichen homöotyp zu Quarz

Galliumorthophosphat (GaPO4 oder Galliumphosphat) ist ein farbloser, im trigonalen Kristallsystem kristallisierender Kristall mit der Härte 5.5 nach der Mohs’schen Härteskala. GaPO4 ist isotyp zu Quarz, wobei die Siliziumatome abwechselnd durch Gallium und Phosphor ersetzt werden. Deshalb besitzt dieser Kristall nahezu dieselben Eigenschaften wie Quarz, jedoch bei doppelt so großem Piezoeffekt. Durch diese Verdopplung ergeben sich für viele technische Anwendungen Vorteile gegenüber Quarz, wie zum Beispiel eine höhere Kopplungskonstante bei Resonatoren.

Im Gegensatz zu Quarz kommt GaPO4 jedoch nicht in der freien Natur vor, sondern muss synthetisch hergestellt werden. Wie bei synthetischem Quarz erfolgt die Zucht hydrothermal.

Weiteres empfehlenswertes Fachwissen

Inhaltsverzeichnis

Modifikationen

GaPO4 hat im Gegensatz zu Quarz keinen α-β Phasenübergang, so dass die Tieftemperaturphase des GaPO4 (Struktur wie α-Quarz) bis 970°C stabil ist und damit auch die physikalischen Eigenschaften des Kristalls. Bei 970°C findet jedoch eine Phasenumwandlung in eine cristobalit-ähnliche Struktur statt.

Struktur

Analog zu Quarz ist GaPO4 aus GaO4 und PO4 -Tetraedern aufgebaut, die gegeneinander etwas verkippt sind. Die spiralenförmige Anordnung entlang der c-Achse führt zu optisch rechts- und linksdrehenden Kristallen (Enantiomorphie).

Vorkommen

Da GaPO4 in der Natur nicht vorkommt, kann der Kristall nur synthetisch hergestellt werden. Zur Zeit wird GaPO4 nur von einer Firma in Österreich kommerziell hergestellt.

Technische Bedeutung

Drucksensoren auf Quarzbasis müssen für Anwendungen bei höheren Temperaturen (ab 300°C) mit Wasser gekühlt werden. Der Wunsch diese vergleichbar großen Sensoren durch miniaturisierte, ungekühlte zu ersetzen, konnte 1994 erstmals erfüllt werden, als es gelang, Quarz in piezoelektrischen Drucksensoren durch GaPO4 zu ersetzen.

GaPO4 besitzt neben dem nahezu temperaturunabhängigen Piezoeffekt auch ausgezeichnete elektrische Isolationswerte bei hohen Temperaturen. Ebenso existieren temperaturkompensierte Kristalschnitte bis über 500°C und mit Quarz vergleichbare Resonatorgüten. GaPO₄wird aufgrund dieser Materialeigenschaften insbesondere für piezoelektrische Hochtemperatur-Drucksensoren sowie in Hochtemperatur- Mikrowaagen eingesetzt.

Literatur

G. Gautschi: „Piezoelectric Sensorics“, Springer Verlag

 
Dieser Artikel basiert auf dem Artikel Galliumorthophosphat aus der freien Enzyklopädie Wikipedia und steht unter der GNU-Lizenz für freie Dokumentation. In der Wikipedia ist eine Liste der Autoren verfügbar.
Ihr Bowser ist nicht aktuell. Microsoft Internet Explorer 6.0 unterstützt einige Funktionen auf Chemie.DE nicht.