Hydrotalkit

Hydrotalkit ist ein Schichtmineral mit der chemischen Formel Mg₆Al₂(CO₃)(OH)₁₆ • 4 H₂O. Es besitzt die Fähigkeit durch graduelle Abgabe von Aluminiumhydroxid Säuren zu binden und findet deshalb vielfältigen Einsatz in der Industrie und als Arzneimittel. Der internationale Freiname (INN) lautet Hydrotalcit.

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Daneben wird mit Hydrotalkit auch die Mineralgruppe der Hydrotalkite bezeichnet. Bei der Mineralgruppe der Hydrotalkite handelt es sich um natürliche und synthetische Varietäten des basischen Doppelsalzes Hydrotalkit. Die ersten umfassenden Arbeiten zu dieser Mineralgruppe leisteten FRONDEL (1941) mit seiner Klassifizierung der Pyroaurit- und der Sjögrenit-Gruppe, sowie FEITKNECHT und GERBER (1942) mit ihrer Arbeit über Magnesium-Aluminium-Doppelhydroxid. Erstmals beschrieben wurde der natürliche Hydrotalkit von CARL HOCHSTETTER (1842) an einer Steatit-Probe aus Snarum in Norwegen.

Allgemein wird diese Mineralgruppe in der neueren Literatur als Layered Double Hydroxides, LDH, bezeichnet. Daneben findet man sie aber auch als anionische Tonminerale (engl.: anionic clays), da sie, anders als silikatische Tonminerale, keinerlei Kieselsäure, SiO₂, enthalten.

Zu den Hydrotalkiten gehören neben Pyroaurit und Sjögrenit auch Manasseit, Stichtit sowie weitere Vertreter (siehe Tabelle), die sich teilweise nur durch unterschiedliche Stapelfolgen der Oktaederschichten voneinander unterscheiden. Daraus ergibt sich entweder ein hexagonales (2H) oder ein rhomboedrisches (3R) Kristallgitter.

Neben den in der Tabelle angegebenen größtenteils natürlichen Vertretern der Hydrotalkit-Familie, die als Zwischenschichtanionen ausschließlich CO₃^2--Anionen und OH-Gruppen enthalten, lassen sich synthetisch auch Hydrotalkite mit anderen Zwischenschichtanionen darstellen. So beschreibt ALLMANN (1968) einen leicht verzerrten Ca₂Al(OH)₆½SO₄*3H₂O-Hydrotalkit. Ein Mg/Zn-Misch-Hydrotalkit mit Sulfat-Anionen wurde von KOOLI, KOSUGE, HIBINO und TSUNASHIMA (1993) synthetisiert. Ebenfalls von KOOLI, KOSUGE und TSUNASHIMA (1995a) wurden auch Hydrotalkite mit gemischter Me³⁺-Position synthetisiert und untersucht (Ni-Al/Cr-CO₃ und Ni-Al/Fe-CO₃). Gerade die Ni-Hydrotalkite sind Gegenstand der Forschung (z.B. FAURE, BORTHOMIEU, DELMAS (1991), CLAUSE, M.GAZZANO, TRIFIRO, VACCARI, ZATORSKI (1991), EHLSISSEN, DELAHAYE-VIDAL, GENIN, FIGLARZ, WILLMANN (1993)), vor allem wegen ihrer Bedeutung als Elektrodenmaterial in modernen Energiespeicherzellen.

Neben der medizinischen Verwendung von synthetischem Hydrotalkit als Antacidum (Mg₂Al(OH)₆½CO₃, Talcid^® der Bayer AG (WIECHERT 1976) oder Altacit^® von Roussel Lab. (PLAYLE 1974) werden LDH in der angewandten Chemie auch noch als Katalysator benutzt, um diverse organische Verbindungen herzustellen oder auch, um organische Lösungen oder schwermetallhaltige Abfälle zu binden.

Tabelle natürlicher Hydrotalkite

(nach HOFMEISTER, VON PLATEN (1992))

Literatur und Quellen

• C.Frondel: Constitution and polymorphism of the pyroaurite and sjögrenite groups. American Mineralogist, 26(5). 1941, 295-315
• W.Feitknecht, M. Gerber: Zur Kenntnis der Doppelhydroxide und basischen Doppelsalze III: über Magnesium-Aluminiumdoppelhydroxyd. Helvetica Chimica Acta, 25. 1942, 131-137
• C.Hochstetter: Untersuchung über die Zusammensetzung einiger Mineralien. Journal für praktische Chemie, 27. 1842, 375-378
• R. Allmann: Die Doppelschichtstruktur der plättchenförmigen Calcium-Aluminium-Hydroxisalze am Beispiel des 3CaO*Al₂O₃*CaSO₄*12H₂O. Neues Jahrbuch für Mineralogie, Monatshefte, 1968, 140-144
• F. Kooli, K. Kosuge, T. Hibinos, A.Tsunashima: Synthesis and Properties of Mg-Zn-Al-SO₄ Hydrotalcite-like Compounds. Journal of Materials Science, 28. 1993, 2769-2773
• F.Kooli, K. Kosuge, A. Tsunishima: New Ni-Al-Cr and Ni-Al-Fe Carbonate Hydrotalcite-like Compounds: Synthesis and Characterization. Journal of Solid State Chemistry, 118. 1995 285-291
• C.Faure, Y. Borthomieua, C. Delmas: Infrared characterization of turbostratic á- and well crystallized á*-cobalted nickel hydroxides. Journal of Power Sources, 36. 1991, 113-125
• O.Clause, M. Gazzano, F. Trifiro, A. Vaccar, L. Zatorski: Preparation and thermal reactivity of nickel/chromium and nickel/aluminium hydrotalcite-like precursors. Applied Catalysis, 73. 1991, 217-236
• T.K. Ehlissen, A. Delahaye-Vidal, P. Genin, M. Figlarz, P. Willmann: Preparation and Characterization of Turbostratic Ni/Al Layered Double Hydroxides for Nickel Hydroxide Electrode Applications. Journal of Materials Chemistry, 3(8). 1993, 883-888
• A.C.Playle: The in vitro antacid and anti-pepsin activity of hydrotalcite. Pharmaceutica Acta Helvetica, 49. 1974, 298-302
• E. Wiecher: Talcid, a new antacid. Report on an open ‘Clinical Test’. Med. Welt, 27. 1976, 2489-2491
• Giulini Chemie GmbH: Fine chemicals catalogue. 1989
• W. Hofmeister, H. von Platen: Crystal Chemistry and Atomic Order in Brucite-Related Double-Layer Structures. Crystallography Reviews, 3. 1992, 3-29
• F. Rennemann: Untersuchung zur Protonenmobilität in synthetischen Hydrotalkiten. (PDF; 11,40 MB) Dissertation, Universität Mainz 1997