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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.

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