Klathrat

Clathrate (lat.: clatratus = vergittert; deutsch auch teilweise Klathrate) sind nur in fester Phase vorkommende physikalische Verbindungen zweier Stoffe, von denen einer (zumeist Wasser) ein Gitter mit Hohlräumen oder Käfigen bildet, in die andere, im fraglichen Temperaturbereich oft gasförmige Stoffe, physikalisch eingelagert werden. Sie heißen daher auch Einschlussverbindung, Einlagerungsverbindung oder Gashydrate. Bei Clathraten mit Wasser beträgt das Molverhältnis Gas/Wasser meist 8/48, bei großen einzulagernden Gasteilchen auch 6/48.

Für die leichteren Edelgase bis zum Neon sind sie die einzigen bekannten Verbindungen.

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 Clathrate von Einlagerungsmischkristallen von Metallen mit Nichtmetallen sowie von Komplexverbindungen, welche echte chemische Verbindungen sind.

Technische Anwendung

Clathrate werden technisch in der Harnstoff-Extraktiv-Kristallisation genutzt. Diese dient zur selektiven Abtrennung von n-Paraffinen aus iso-Paraffin-, Aromaten-, Naphthen- und n-Paraffingemischen (Kerosin). Der Harnstoff bildet während der Kristallisation Kanäle mit einem Durchmesser von 0,53 Nanometer. 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


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