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Lexikon der Chemie: Silicatsynthesen

Silicatsynthesen, Methoden zur labormäßigen und technischen Herstellung von Silicaten, die in der Natur selten oder nicht vorkommen bzw. deren Reinheitsgrad sehr hoch sein soll. Es werden vier Verfahren angewandt. a) Kristallzüchtung aus der Schmelze, die aus den oxidischen Komponenten der zu synthetisierenden Silicate besteht und aus der sich bei Abkühlung in einem Gradientenofen oder an einem die Schmelzoberfläche berührenden Kühlfinger das kristalline Silicat entweder als polykristallines Produkt oder auch als Einkristall abscheidet. Nach der Czochralski-Methode wird ein Einkristall durch Drehung des Kühlfingers aus der Schmelze gezogen. Die Schmelztemperaturen lassen sich durch Anwendung halogenidischer Flußmittel, wie Calciumchlorid, bedeutend erniedrigen. b) Flammenschmelz- oder Verneuil-Verfahren, bei dem das feinteilige Oxidgemenge aus einem perforierten Vorratsbehälter mittels eines Sauerstoffstroms in eine Knallgasflamme transportiert wird und das silicatische Reaktionsprodukt sich in kristalliner Form auf einer nach unten drehbaren Unterlage abscheidet. Dieses Verfahren hat besonders für die Synthese von Edelsteinen auf Korundbasis Bedeutung. c) Hydrothermalsynthese, bei der sich die oxidischen Reaktanten unter hohem hydrostatischem Druck und hoher Temperatur in Wasser lösen und bei etwas niedrigerer Temperatur an einem Impfkristall als Einkristall abscheiden. Die Synthese von reinem Quarz geht von verunreinigtem Siliciumdioxid aus, das sich bei 400 °C und 100 MPa im schwach alkalischen Wasser löst, durch ein Diaphragma transportiert wird und sich im etwas kälteren Teil des Druckbehälters in Form von Quarzkristallen ausscheidet, die eine Masse von mehreren Kilogramm erreichen können. d) Kristallsynthese durch chemische Transportreaktion, bei der die Ausgangsstoffe mit einem Transportgas zu gasförmigen Zwischenprodukten reagieren und an Stellen höherer bzw. niedrigerer Temperatur die Rückreaktion unter Ausbildung von Einkristallen stattfindet. Bedeutung hat das Verfahren zur Reindarstellung von Quarz, wobei die SiO2-Komponente des Ausgangsprodukts bei 1400 °C mit Wasserstoff nach SiO2(s)+ H2(g)

SiO(g) + H2O reagiert und bei 1250 °C die Rückreaktion zu reinen Quarzkristallen stattfindet.



Silicatsynthesen. Abb.: Methoden der Silicatsynthesen.

  • Die Autoren
Dr. Andrea Acker, Leipzig
Prof. Dr. Heinrich Bremer, Berlin
Prof. Dr. Walter Dannecker, Hamburg
Prof. Dr. Hans-Günther Däßler, Freital
Dr. Claus-Stefan Dreier, Hamburg
Dr. Ulrich H. Engelhardt, Braunschweig
Dr. Andreas Fath, Heidelberg
Dr. Lutz-Karsten Finze, Großenhain-Weßnitz
Dr. Rudolf Friedemann, Halle
Dr. Sandra Grande, Heidelberg
Prof. Dr. Carola Griehl, Halle
Prof. Dr. Gerhard Gritzner, Linz
Prof. Dr. Helmut Hartung, Halle
Prof. Dr. Peter Hellmold, Halle
Prof. Dr. Günter Hoffmann, Eberswalde
Prof. Dr. Hans-Dieter Jakubke, Leipzig
Prof. Dr. Thomas M. Klapötke, München
Prof. Dr. Hans-Peter Kleber, Leipzig
Prof. Dr. Reinhard Kramolowsky, Hamburg
Dr. Wolf Eberhard Kraus, Dresden
Dr. Günter Kraus, Halle
Prof. Dr. Ulrich Liebscher, Dresden
Dr. Wolfgang Liebscher, Berlin
Dr. Frank Meyberg, Hamburg
Prof. Dr. Peter Nuhn, Halle
Dr. Hartmut Ploss, Hamburg
Dr. Dr. Manfred Pulst, Leipzig
Dr. Anna Schleitzer, Marktschwaben
Prof. Dr. Harald Schmidt, Linz
Dr. Helmut Schmiers, Freiberg
Prof. Dr. Klaus Schulze, Leipzig
Prof. Dr. Rüdiger Stolz, Jena
Prof. Dr. Rudolf Taube, Merseburg
Dr. Ralf Trapp, Wassenaar, NL
Dr. Martina Venschott, Hannover
Prof. Dr. Rainer Vulpius, Freiberg
Prof. Dr. Günther Wagner, Leipzig
Prof. Dr. Manfred Weißenfels, Dresden
Dr. Klaus-Peter Wendlandt, Merseburg
Prof. Dr. Otto Wienhaus, Tharandt

Fachkoordination:
Hans-Dieter Jakubke, Ruth Karcher

Redaktion:
Sabine Bartels, Ruth Karcher, Sonja Nagel


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