Prompt-Beschreibung

Illustriere in einem zweiteiligen Schema die chemische Rolle von Wasser bei feuchtigkeitsregulierten Sol-Gel-Reaktionen eines Mullit (Al-Si)-Vorläufersystems. Linkes Feld (Niedrige Luftfeuchtigkeit): Begrenzte Anzahl an H₂O-Molekülen ist vorhanden, lokalisiert in der Nähe einiger Al- und Si-Zentren. Partielle Hydrolyse führt zu einer spärlichen und ungleichmäßigen Verteilung von Al-OH- und Si-OH-Gruppen. Aufgrund unzureichender Hydratation sind Hydroxylgruppen schlecht stabilisiert, was zu vorzeitiger Kondensation und der Bildung von kurzen, unzusammenhängenden Al-O-Si-kovalenten Bindungen führt. Das resultierende anorganische Netzwerk weist eine geringe Konnektivität, große Hohlräume und eine lockere Struktur auf, was einer geringen Schüttdichte entspricht. Rechtes Feld (Hohe Luftfeuchtigkeit): Reichlich vorhandene H₂O-Moleküle umgeben Al-OH- und Si-OH-Gruppen und bilden Hydratationshüllen, die Hydroxylspezies stabilisieren. Die Hydrolyse ist homogen und umfassend, während die Kondensation kinetisch verzögert wird. Bei der Kondensation bilden sich gleichzeitig mehrere Al-O-Si-Bindungen, wodurch ein hochvernetztes und kontinuierliches anorganisches Netzwerk mit kleinen Hohlräumen entsteht.