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Vorlesung: Silicatchemie

8. Gerüst(Tecto)-Silicate

8.7. Clathrasile


Die Clathrasile sind keine echten Silicate, denn es handelt sich um SiO2-Formen mit sehr großen Hohlräumen und neutralen Gerüsten und die Bildung erfolgt nur mit den Gästen in den Hohlräumen. Dann sind diese Phasen auch thermodynamisch stabil. Die meist organischen Template steuern die Bildung bestimmter Hohlräume. Typische Synthesebedingungen sind 475 K und 15 MPa Druck, wobei darauf geachtet werden muß, dass die als Template fungierenden organischen Moleküle bei diesen Bedingungen stabil sein müssen.

Übersicht zu den drei Clathrattypen und den in ihnen auftretenden Lücken: (PSP=Anordnung der Polyederschwerpunkte)

Käfige: M12 M12b M14 M16 M20
[512] [435663] [51262] [51264] [51268]
Gäste: N2, Ar, Xe, CH4 N2, Ar, Xe, CH4 N2O, CO2, Kr, Xe, CH3NH2 SF6, Kr, Xe, CH3NH2, (C2H5)2NH, Thiophen, Pyridin, Pyrolidin (C2H5)2NH, Cyclohexylamin, Adamantylamin
Clathrasil PSP Zahl der Käfige SiO2/EZ
Melanophlogite Cr3Si 2 - 6 - - 46
Dodecasil 1H CaCu5 3 2 - - 1 34
Dodecasil 3C MgCu2 16 - - 8 - 136

Tab. 8.7.1. Lückenpolyeder in Clathraten

Die einzelnen vorkommenden großen Polyeder und ihre Formen sind (s.a. Tab. 8.7.1.):

Die Füllung der Lücken ist von der Größe der Gäste abhängig: Zu den Clathrasilen gehören die folgenden drei Strukturtypen:

Struktur:
VRML Clahtrat I Dodecasil 1H Dodecasil 3C

Abb. 8.7.1. Strukturen der wichtigsten Clathrate

Unter dem Begriff Dodecasil werden zwei weitere nur synthetisch herstellbare SiO2-Formen mit großen Hohlräumen zusammengefaßt. Als strukturelle Gemeinsamkeiten treten wiederum Pentagondodekaeder auf, die in unterschiedlicher Weise gestapelt sind:

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