AlO4Tetraedern

AlO4-Tetraeder bezeichnet ein Aluminiumzentrum, das tetraedrisch von vier Sauerstoffatomen umgeben ist. In dieser Koordination hat Aluminium typischerweise eine Vierfachkoordination mit sp3-Hybridisierung, und die Al–O-Bindungen liegen in der Regel um 1,70 Å; die Bindungswinkel nähern sich dem idealen Tetraederwinkel von 109,5°. Im Festkörperchemie kommt das AlO4-Tetraeder häufig als Baustein in Aluminosilikat-Frameworks vor, etwa dort, wo Aluminium die Si4+-Stelle in SiO4-Tetraedern substituiert und so AlO4-Einheiten in das Netz integriert.

Durch die Substitution von Si4+ durch Al3+ entsteht eine negative Rahmenladung von −1 pro AlO4-Einheit. Diese Ladung wird durch Fremdionen wie Na+, K+, Ca2+ oder durch H+ kompensiert. Die negative Rahmenladung beeinflusst die physikalischen Eigenschaften des Materials, insbesondere Ionenaustauschkapazität und Säureeigenschaften.

Vorkommen und Bedeutung: In natürlichen Mineralien treten tetraedrische Aluminiumeinheiten in vielen Aluminosilikaten auf, insbesondere in Feldspäten, Tonmineralen und verwandten Strukturen. Auch in synthetischen Materialien wie Zeolithen, aluminophosphaten und glasartigen Netzwerken spielen AlO4-Einheiten eine zentrale Rolle. Durch die Anwesenheit von AlO4-Einheiten erhält das Material eine Rahmenladung, ermöglicht den Ionenaustausch und, insbesondere bei Zeolithen, Brønsted-Säurezentren, was es zu wichtigen Katalysatoren in der Petrochemie und verwandten Bereichen macht. Aluminium kann auch in anderen Koordinationsformen auftreten, vor allem als AlO6 in vielen Oxiden; das tetraedrische Aluminium ist vor allem typisch für offene, vernetzte Aluminosilikatstrukturen.