Magnesiumdiborid

Sicherheitshinweise

GHS-Gefahrstoffkennzeichnung

Achtung

H: Gesundheitsschädlich bei Verschlucken.

Nach Gebrauch … gründlich waschen. (Die vom Gesetzgeber offen gelassene Einfügung ist vom Inverkehrbringer zu ergänzen)
Bei Gebrauch nicht essen, trinken oder rauchen.
Bei Verschlucken: Bei Unwohlsein Giftinformationszentrum / Arzt / … anrufen.
Mund ausspülen.
Inhalt / Behälter … zuführen. (Die vom Gesetzgeber offen gelassene Einfügung ist vom Inverkehrbringer zu ergänzen)

Magnesiumdiborid ist eine intermetallische 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).

Kristallstruktur

_ Mg 0 _ B
Allgemeines
Name	Magnesiumdiborid
Andere Namen	Magnesiumborid
Verhältnisformel	MgB₂
Kurzbeschreibung	geruchloses dunkelgraues bis schwarzes Pulver
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer	12007-25-9
EG-Nummer	234-501-2
ECHA-InfoCard	100.031.352
PubChem	15987061
Eigenschaften
Molare Masse	45,93 g/mol
Aggregatzustand	fest
Schmelzpunkt	800 °C (Zersetzung)
Löslichkeit	nahezu unlöslich in Wasser

Gewinnung und Darstellung

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

Herstellung von reinem Magnesiumdiborid

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 Magnesiumdiboridkügelchen 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.

Eigenschaften

Magnesiumdiborid ist ein geruchloses dunkelgraues bis schwarzes Pulver. Untersuchungen zu Magnesiumdiborid wurden erstmals 1954 von Jones und March veröffentlicht. Dieses bislang metallreichste Magnesiumborid (daneben sind bis zum jetzigen Zeitpunkt in der Literatur mit MgB₄, MgB₇, MgB₁₂ und MgB₂₀ vier weitere binäre Magnesiumboride bekannt) kristallisiert im Aluminiumdiboridtyp in der Raumgruppe P6/mmm (Raumgruppen-Nr. 191) 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 Magnesiumatome sich jeweils ober- und unterhalb der Ringzentren befinden und die Boratome trigonal prismatisch von diesen umgeben werden.

Literatur

Paul Canfield, Sergey L. Bud'ko: Heiße Aussichten für Tieftemperatursupraleiter. In: Spektrum der Wissenschaft. Nr. 6, 2005, S. 56ff.

Basierend auf einem Artikel in:

Wikipedia.de