Klathrate

Klathrate, in der Fachliteratur meist Clathrate (lat.: clatratus = Käfig) geschrieben, sind nur in fester Phase vorkommende "physikalische" Verbindungen zweier Stoffe, von denen einer (zumeist Wasser) ein Gitter mit Hohlräumen oder Käfigen (lat.: clatratus) bildet, in die der andere, im fraglichen Temperaturbereich gasförmige Stoff physikalisch eingelagert wird. Sie heißen daher auch Einschlussverbindung, Einlagerungsverbindung oder Gashydrate. Bei Clathraten mit Wasser betragt das Molverhältnis Gas/Wasser meist 8/48, bei großen einzulagernden Gasteilchen auch 6/48. Für die leichteren Edelgase bis zum Argon sind sie die einzigen bekannten Verbindungen.

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Methanhydrat entsteht in kalten Meeren in großer Tiefe aus natürlichen Methanquellen. Es ist schwerer als Wasser und bei Temperaturen, die nur wenig über 0 °C liegen, stabil.

In großen Gletschern (z. B. am Südpol) wird Luft (aus dem den Gletscher bildenden Schnee) in einer Tiefe von einigen 100 Metern unter dem dort herrschenden Druck allmählich als Klathrat in das Eis eingebaut.

Außer Wasser können auch einige organische Verbindungen Clathrate bilden, zum Beispiel bildet Hydrochinon mit Argon eine Einschlußverbindung im Verhältnis 3 : 1. In organische Verbindungen lassen sich auch reaktivere Gase wie Halogenwasserstoffe oder Schwefelwasserstoff einlagern.

Zu unterscheiden sind Klathrate von Einlagerungsmischkristallen von Metallen mit Nichtmetallen sowie von Komplexverbindungen, welche echte chemische Verbindungen sind.

Eine weitere mögliche Anwendung der Clathrate ist die Harnstoff-Extraktivkristallisation. Sie dient zur selektiven Abtrennung von n-Paraffinen aus iso-Parffin-, Aromaten-, Naphthen- und n-Praffingemischen (Kerosin). Der Harnstoff bildet während der Kristallisation Kanäle mit einem Durchmesser von 5,3 Angström. Nur n-Paraffine können in diese kleinen Kanäle eindringen und dort gebunden werden. Bei 75°C löst sich der Harnstoffkristall in Wasser wieder auf, und die n-Paraffine werden freigegeben.

Siehe auch

• Metallhydrid
• Wasserstoffversprödung
• Wasserstoffspeicherung
• Einlagerungsmischkristall
• nichtstöchiometrische Verbindungen