Niobate de potassium

Le niobate de potassium est un composé chimique de formule KNbO3. Il se présente comme une céramique ferroélectrique incolore cristallisée dans une structure pérovskite. Il présente des propriétés intéressantes en optique non linéaire et est utilisé pour le doublement de fréquence de certains lasers.

Niobate de potassium
__ K+     __ Nb5+     __ O2−
Structure cristalline du niobate de potassium dans sa phase pérovskite cubique. Le cube noir indique la maille élémentaire conventionnelle.
Identification
No CAS 12030-85-2
No ECHA 100.031.573
No CE 234-744-4
No RTECS TT3500000
PubChem 23689307
SMILES
InChI
Propriétés chimiques
Formule KNbO3
Masse molaire[1] 180,002 9 ± 0,001 g/mol
K 21,72 %, Nb 51,61 %, O 26,67 %,
Propriétés physiques
T° fusion 1 100 °C[2]
Masse volumique 4,62 g·cm-3[3]
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

À température ambiante, le niobate de potassium cristallise dans le système orthorhombique avec des paramètres cristallins valant a = 569,7 pm, b = 397,1 pm et c = 572,2 pm[3], avec une dureté de 5 sur l'échelle de Mohs[4], dans le groupe d'espace Amm2. Au-dessus de 225 °C, les cristaux passent au système quadratique P4mm puis, au-dessus de 435 °C, au système cubique centrosymétrique Pm3m ; en dessous de −50 °C, les cristaux passent au système trigonal R3m. Les qualités optiques du matériau sont optimales dans la plage de températures de −40 à 200 °C. Il est transparent dans les longueurs d'onde de 0,4 à 4,5 µm[4]. Son indice de réfraction dépend de la longueur d'onde et de la direction d'incidence de l'onde dans le cristal : il est voisin de 2,2 et vaut par exemple 2,12 à 1,064 µm dans la direction x et 2,38 dans la direction z. Ce matériau présente également un effet piézoélectrique[5],[6].

Il est possible de faire croître des monocristaux de niobate de potassium à partir d'un polycristal fondu, qui s'analyse comme un mélange de pentoxyde de niobium Nb2O5 et d'oxyde de potassium K2O en léger excès. Ce matériau peut également être obtenu en faisant fondre du carbonate de potassium K2CO3 avec du Nb2O3 :

K2CO3 + Nb2O5 ⟶ 2 KNbO3 + CO2↑.

Notes et références
  1. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
  2. (en) David R. Lide, « Physical Constants of Inorganic Compounds », CRC Handbook of Chemistry and Physics, 90e éd., CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL, 2010, p. 4-83.
  3. (en) « Potassium Niobate Crystal KNbO3 », sur /http://www.photox.co.uk/ (consulté le ).
  4. (en) « Crystals >>> Nonlinear Crystals >> KNbO3 Crystal », sur http://knbo3.optical-components.com/, (consulté le ).
  5. (en) Satoshi Wada, Kazuma Muraoka, Hirofumi Kakemoto, Takaaki Tsurumi et Hirohiko Kumagai, « Preparation of Potassium Niobate Single-Domain Crystals and Their Piezoelectric Properties », Ferroelectrics, vol. 292, no 1,‎ , p. 127-136 (DOI 10.1080/00150190390222916, lire en ligne)
  6. (en) S. Wada, K. Muraoka, H. Kakemoto, T. Tsurumi et H. Kumagai, « Piezoelectric properties of potassium niobate single crystals by domain engineering », Journal of the Korean Physical Society, vol. 46, no 1,‎ , p. 73-76
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