stringtranslate.com

Compuesto de clatrato

Un clatrato es una sustancia química que consiste en una red que atrapa o contiene moléculas. La palabra clatrato se deriva del latín clathratus ( clatratus ), que significa 'con barras, enrejado '. [1] La mayoría de los compuestos de clatrato son poliméricos y envuelven completamente a la molécula huésped, pero en el uso moderno los clatratos también incluyen complejos huésped-anfitrión y compuestos de inclusión . [2] Según la IUPAC , los clatratos son compuestos de inclusión "en los que la molécula huésped está en una jaula formada por la molécula huésped o por una red de moléculas huésped". [3] El término se refiere a muchos huéspedes moleculares, incluidos los calixarenos y las ciclodextrinas e incluso algunos polímeros inorgánicos como las zeolitas .

Cavidades de clatrato. Por ejemplo, 5 12 (dodecaédrica) y 5 12 6 2 (tetracaidecaédrica) forman una estructura de tipo I (sI). [4]

Los clatratos se pueden dividir en dos categorías: hidratos de clatrato y clatratos inorgánicos. Cada clatrato está formado por un armazón y huéspedes que residen en el armazón. Las estructuras cristalinas de clatrato más comunes pueden estar compuestas por cavidades como cavidades dodecaédricas , tetracaidecaédricas y hexacaidecaédricas . A diferencia de los hidratos, los clatratos inorgánicos tienen un armazón de átomos inorgánicos unidos covalentemente con huéspedes que normalmente consisten en metales alcalinos o alcalinotérreos . Debido al enlace covalente más fuerte, las jaulas suelen ser más pequeñas que los hidratos. Los átomos huéspedes interactúan con el anfitrión mediante enlaces iónicos o covalentes. Por lo tanto, la sustitución parcial de átomos huéspedes sigue las reglas de Zintl para que se conserve la carga del compuesto general. La mayoría de los clatratos inorgánicos tienen una ocupación completa de sus jaulas de armazón por un átomo huésped para estar en fase estable. Los clatratos inorgánicos se pueden sintetizar por reacción directa utilizando molienda de bolas a altas temperaturas o altas presiones. La cristalización a partir de material fundido es otra vía de síntesis habitual. Debido a la amplia variedad de composición de las especies huésped y anfitriona, los clatratos inorgánicos son mucho más diversos químicamente y poseen una amplia gama de propiedades. En particular, se puede observar que los clatratos inorgánicos son tanto aislantes como superconductores (Ba 8 Si 46 ). Una propiedad común de los clatratos inorgánicos que ha atraído a los investigadores es la baja conductividad térmica . La baja conductividad térmica se atribuye a la capacidad del átomo huésped de "traquetear" dentro de la estructura del anfitrión. La libertad de movimiento de los átomos huéspedes dispersa los fonones que transportan calor. [4]

Estructura cristalina de Na 8 Si 46 . Ejemplo de un clatrato de tipo I que consiste en cavidades de silicio dodecaédricas (naranja) y tetracaidecaédricas (amarillas) que contienen átomos de sodio. [4]

Ejemplos

Porción de la red del clatrato xenón-paraquinol. [5]

Los clatratos se han explorado para muchas aplicaciones, entre ellas: almacenamiento de gas, producción de gas, separación de gas, desalinización , termoelectricidad , energía fotovoltaica y baterías.

Cd(CN) 2 ·CCl 4 : Estructura de clatrato de cianuro de cadmio (en azul) que contiene tetracloruro de carbono (átomos de C en gris y posiciones de Cl desordenadas en verde) como huésped .
MOF-5 , un ejemplo de una estructura organometálica : la esfera amarilla representa la cavidad huésped.

Véase también

Referencias

  1. ^ Diccionario latino Archivado el 14 de abril de 2012 en Wayback Machine.
  2. ^ ab Atwood, JL (2012) "Compuestos de inclusión" en Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry . Wiley-VCH, Weinheim. doi :10.1002/14356007.a14_119
  3. ^ IUPAC , Compendio de terminología química , 2.ª edición (el "Libro de oro") (1997). Versión corregida en línea: (2006–) "clatratos". doi :10.1351/goldbook.C01097
  4. ^ abc Krishna, Lakshmi; Koh, Carolyn A. (febrero de 2015). "Clatratos inorgánicos y de metano: versatilidad de los compuestos huésped-huésped para la recolección de energía". MRS Energy & Sustainability . 2 (1): 8. doi : 10.1557/mre.2015.9 . ISSN  2329-2229.
  5. ^ Birchall, T.; Frampton, CS; Schrobilgen, GJ; Valsdóttir, J. (1989). "Cltrato de xenón de Β-hidroquinona". Acta Crystallographica Sección C Crystal Structure Communications . 45 (6): 944–946. Código Bibliográfico :1989AcCrC..45..944B. doi :10.1107/S0108270188014556.
  6. ^ Nolas, GS; Cohn, JL; Slack, GA; Schujman, SB (13 de julio de 1998). "Clatratos de Ge semiconductores: candidatos prometedores para aplicaciones termoeléctricas". Applied Physics Letters . 73 (2): 178–180. Bibcode :1998ApPhL..73..178N. doi : 10.1063/1.121747 . ISSN  0003-6951.
  7. ^ Beekman, M., Morelli, DT, Nolas, GS (2015). "Mejor termoelectricidad a través de cristales similares al vidrio". Nature Materials . 14 (12): 1182–1185. Código Bibliográfico :2015NatMa..14.1182B. doi :10.1038/nmat4461. ISSN  1476-4660. PMID  26585077.
  8. ^ Pearce, Fred (27 de junio de 2009). «Ice on fire: The next fossil fuel». New Scientist . N.º 2714. págs. 30–33. Archivado desde el original el 13 de abril de 2016. Consultado el 5 de julio de 2009 .