Gerüstsilikate

Erweitert man die Schichtstruktur der Blattsilikate räumlich nach oben und unten durch weiteren Anbau von SiO₄-Pyramiden in alle Richtungen, so gelangt man zur Struktur des Gerüstsilikats. Dies ist die Struktur des reinen Quarzes mit perfekter Kristallstruktur, der Struktur des Bergkristalls. Die Summenformel des reinen Bergkristalls wird mit SiO₂ angegeben. Das liegt daran, daß die im Kristall verbundenen Tetraeder gemeinsame Ecken besitzen und damit jedem Silizium- Atom nur 2 eigene Sauerstoffatome zuzuordnen sind. Auf jedes Siliziumatom fallen also in der Gesamtformel nur 2 Sauerstoffatome, deswegen SiO₂.
Weitere wichtige Gerüstsilikate sind z.B.

Feldspäte mit allgemeiner Formel (Ba,Ca,Na,K,NH₄)(Al,B,Si)₄O₈

und Zeolithe mit allgemeiner Formel Mⁿ⁺_x/n [(AlO₂)⁻_x (SiO₂)_y] ^. z H₂O

Sie beinhalten einige der Hauptelemente der Erdkruste, Aluminium, Magnesium, Natrium und Calcium. Siliziumatome werden im Kristallgitter häufig durch dreiwertige Aluminiumatome ersetzt.

• Der Faktor n ist die Ladung des Kations M und beträgt meistens 1 oder 2.
• M ist typischerweise Na⁺, K⁺, Ca²⁺ und Mg²⁺ . Diese Kationen werden zum elektrischen Ladungsausgleich der negativ geladenen Aluminium-Tetraeder benötigt und nicht in das Haupt-Gitter des Kristalls eingebaut, sondern halten sich in Hohlräumen des Gitters auf und sind daher auch leicht innerhalb des Gitters beweglich und auch im Nachhinein austauschbar.
• Der Faktor z gibt an, wie viele Wassermoleküle vom Kristall aufgenommen wurden. Zeolithe können Wasser und andere niedermolekulare Stoffe aufnehmen und beim Erhitzen wieder abgeben, ohne dass ihre Kristallstruktur dabei zerstört wird.
• Das molare Verhältnis von SiO₂ zu AlO₂ bzw. y/x in der Summenformel wird als Modul bezeichnet. Es kann aufgrund der Löwenstein-Regel nicht kleiner als 1 werden.

Zeolithe weisen eine regelmäßige Anordnung von Hohlräumen und Kanälen auf. Je nach Porengröße spricht man von Mikro- oder Mesoporen. Solche Materialien besitzen eine außerordentlich große innere Oberfläche, von zum Teil weit über 1.000 Quadratmetern pro Gramm. Dadurch eignen sie sich für vielfältige technische Anwendungen, etwa als Katalysatoren für zahlreiche chemische Industrie-Prozesse, als Materialien zur Trennung von chemischen Substanzen oder auch als Wasserenthärter in Waschmitteln. Zeolithe werden deshalb in großer Formenvielfalt synthetisch hergestellt.