8.7. Clathrasile

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

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

• Das Pentagondodekaeder (5¹²) (M¹², 20 Ecken) hat 570 pm Durchmesser bei kugelförmiger Gestalt.
• Das 4³5⁶6³-Polyeder ( M^12b) hat ebenfalls 20 Ecken und ebenfalls einen kugelförmigen Durchmesser von ca. 570 pm.
• Der Vierzehn-Flächner (5¹²6²) (M¹⁴, Hexakaidekaeder, 24 Ecken) hat eine elliptische Form mit Durchmessern von 580 und 770 pm.
• Das große 5¹²6⁴-Polyeder (M¹⁶, Ikosioktaeder, 28 Ecken) hat kugelige Form und einen Durchmesser von 750 pm.
• Die größte Lücke liegt im 5¹²6⁸-Polyeder (M²⁰, 36 Ecken) vor. Die Abmessungen des elliptischen Hohlraum betragen 770 und 1120 pm.

• M¹²: N₂, Methan, Edelgase
• M¹⁴: N₂, N₂O, CO₂, Kr, Xe, CH₃NH₂
• M¹⁶: SF₆, Kr, Xe, CH₃NH₂, Cyclopentan,...
• M²⁰: (C₂H₅)₂NH, Adamantylamin, ...

• Die Struktur des Melanophlogit, einem schwarzen Mineral, das organische Reste in den Käfigen enthält und natürlich in Sizilien vorkommt, entspricht der des Cl₂-Hydrats der Zusammensetzung 46 H₂O ^. 8 X₂. Die Lücken, die zugleich Raumteiler sind, sind zwei 12-Flächner (Pentagondodekaeder) und sechs 14-Flächner (Hexakaidekaeder) pro Elementarzelle. Die Anordnung der Schwerpunkte der Polyeder entspricht dem Cr₃Si-Typ.

Struktur:
VRML	Clathrat-I	Dodecasil-1H		Dodecasil-3C

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:

• AA-Stapelung von Pentagondodekaedern liegt im Dodecasil-1H (hexagonal) vor. Zusätzlich entstehen weitere große Hohlräume so daß insgesamt auf 34 SiO₂ drei M¹², zwei M^12b und ein M²⁰-Polyeder kommt. Die Schwerpunkte der M¹²-Polyeder entsprechen den Cu-Positionen in CaCu₅ (identisch übereinander angeordnete Cu-Kagome-Netze. Die Ca-Posititonen sind mit den Schwerpunkten der M²⁰-Polyeder identisch.

  VRML-Bilderserie hierzu:

  • Anordnung der Pentagondodekaeder (AA) in der Zelle (z=0,1)
  • großer Ausschnitt
  • M^12b- und M²⁰-Polyeder bei z=1/2
  • Gesamtstruktur
• Bei ABC-Stapelung von Pentagondodekaedern ergibt sich die Struktur von Dodecasil-3C (kubisch, auch ZSM-39). Auf 136 SiO₂-Einheiten kommen 16 M¹² und 8 M¹⁶-Polyeder. Die Schwerpunkte der 12-er Polyeder entsprechen den Cu-Positionen im MgCu₂-Typ, die M¹⁶-Polyeder nehmen die Mg-Positionen ein.

  VRML-Bilderserie hierzu:

  • kleiner Ausschnitt der Pentagondodekaeder-Anordnung
  • großer Ausschnitt
  • Die M¹⁶-Polyeder bilden ein Diamant-Gitter (bzw. besetzen die Mg-Positionen des MgCu₂-Typs)
  • gekappt-tetraedrisch um M¹⁶ angeordnete M¹²-Polyeder
  • M¹²- und M¹⁶-Polyeder in der Elementarzelle