Zeolithe

Zeolithe sind eine besonders interessante Familie von Verbindungen, die meistens zur chemischen Familie der Aluminosilicate gehören. Sie bilden grosse Hohlraumstrukturen, in denen Gäste (Kationen, Moleküle, Wasser) Platz finden. Zeolithe von Alkali- und Erdalkalimetallen haben die generelle Zusammensetzung:

$$(M^+ M^{\prime 2+}_{0.5})_x[(AlO_2)_x(SiO_2)](H_2O)_z.$$

Beispiele:

Zeolith A	$Na_{12}[Al_{12}Si_{12}O_{48}](H_2O)_{27}$
Zeolith X	$Na_{43}[Al_{43}Si_{54}O_{192}](H_2O)_{132}$
Zeolith Y	$Na_{28}[Al_{28}Si_{68}O_{192}](H_2O)_{125}$

Durch Verwendung grosser Kationen (z.B. von Ammoniumkationen, $R_4N^+$) können sehr grosse Hohlräume im Aluminosilicatgerüst erzeugt werden.

Die Gäste und das Wasser, nicht aber die Kationen, können thermisch ausgetrieben werden (Calcinierung der Zeolithe). Manche Zeolithgerüste brechen erst oberhalb von 1000$^\circ$C  zusammen, sind also sehr stabil. Heute werden Zeolithe zu etwa 800 000 Jahrestonnen hergestellt und dienen vielfältigen Anwendungen wie Ionenaustausch ( $Na^+ \rightleftharpoons Ca^{2+}$), formselektive Absorptionen, formselektive Trennungen und Katalyse ( $Al^{3+}, Pt, Pd$).
Neuerdings verwendet man tensidartige Kationen, um sogenannte mesoporöse oder Nanogrössen-Strukturen zu erzeugen. Diese sind meist röhrenförmig aufgebaut und haben freie Querschnitte von 30Å bis 100Å. Das Aluminosilicatgerüst ist mehrschichtig.
In Ultramarinen, $Na_4[Al_3Si_3O_{12}]A^-$, sind auch freie Anionen $A^-$ eingelagert. Ist $A^-$ gleich $S_3^{~-}$, so liegt der tiefblaue Ultramarin vor (Lapislazuli). Ist $A^-$ gleich $S_2^{~-}$, so liegt ein grüner und bei $A^-$ gleich $S_4^{~-}$ ein rotvioletter Ultramarin vor.

Abbildung 47: Aluminosilicat

Struktur	Hohräume	Durchmesser	Durchmesser
		des Käfigs in pm	der Kanäle in pm
		660	220
Sodalith	$\beta$-Käfig
		1140	420
Zeolith A	$\alpha$-Käfig
		1270	720
Faujasit	Super-Käfig