Энциклопедический словарь нанотехнологий

КЛАТРАТ

Термин
клатрат
Термин на английском
clathrate
Синонимы
соединение включения, клатратная структура
Аббревиатуры
Связанные термины
ван-дер-ваальсово взаимодействие, водородная связь, супрамолекулярная химия, хроматография
Определение
Соединение, в котором молекулы одного сорта ("гости") заключены в полости, образованные молекулами другого сорта ("хозяевами").
Описание

Клатраты подразделяют на два больших класса в зависимости от свойств соединения-хозяина. Молекулярные клатраты образуются "хозяевами", имеющими внутримолекулярные полости (рис. 1); такие клатраты могут существовать как в растворе, так и в кристаллическом состоянии. Если "хозяин" способен образовывать только межмолекулярные или кристаллические полости, то из него получаются решетчатые клатраты (рис. 2) - они устойчивы лишь в твердом состоянии.

В любых клатратах между "хозяевами" и "гостями" образуются слабые межмолекулярные связи - ван-дер-ваальсовы или водородные. Клатраты - нестехиометрические соединения, в которых соотношение между числом молекул "гостя" и "хозяина" не обязательно целое, например, Cl2•5,75H2O.

Важный пример решетчатого клатрата - гидрат метана, в котором молекулы метана заключены в пустоты кристаллической решетки льда. Это соединение широко распространено в природе; запасы метана на дне океанов, вероятно, значительно превышают запасы газа в свободном состоянии.

Образование клатратов используется в хроматографии, для хранения газов и высокотоксичных веществв, опреснения морской воды и разделения соединений, близких по свойствам, но отличающихся геометрией молекул, например, цис-транс-углеводородов.В последнее время активно исследуется возможность применения клатратов на основе воды и металлоорганических каркасов для аккумулирования и хранения водорода.

Авторы
  • Еремин Вадим Владимирович, д.ф.-м.н.
Ссылки
  1. Стид Дж.В., Этвуд Дж.Л. Супрамолекулярная химия. Т. 1 в 2-х т. - М.: Академкнига, 2007 - 479 с.
  2. Клатраты/Химическая энциклопедия. Т. 2 в 5 т. - М.: Большая Российская Энциклопедия, 1990 - с.403 - 404.
  3. Манаков А.Ю., Скиба С.С. Использование клатратных соединений для хранения водорода// Российский химический журнал. - 2006. Т. 50, № 6. - с. 73-82.
Иллюстрации

Рис. 1. Циклодекстрин способен образовывать молекулярные клатраты

Рис. 2. Гидрат метана - пример решетчатого клатрата


Теги
Разделы
Водород-абсорбирующие наноматериалы (гидридообразующие интерметаллиды и аналоги)
(Источник: «Словарь основных нанотехнологических терминов РОСНАНО»)


Ещё