Klatrati su spojevi kavezaste strukture u kojima molekule gosta ulaze u šupljine kaveza kojeg tvore molekule domaćina. Molekule domaćina su najčešće voda ili neke organske molekule, dok su molekule gosta u većini slučajeva plinovi. Molekule gosta najčešće su halogeni, ugljikov dioksid i metan, te ugljikovodici (u kojima su molekule s izotopima ugljika ili vodika). U šupljinama također mogu biti smješteni atomi ksenona i njegovi izotopi. Halogeni su važni zbog samih interakcija te su klorovi hidrati prvi otkriveni klatratni hidrati. Izotopi ksenona (atomi gosta) svoj značaj u klatratnim hidridima pronalaze u karakterizaciji i određivanju međumolekulskih interakcija između molekula gosta i domaćina. Sama stabilnost klatrata ovisi o temperaturi i tlaku, a usko je povezana s Gibbsovom energijom, ako je vrijednost Gibbsove energije negativna, nastali klatrat je stabilan. U središtu promatranja su klatratni hidrati ugljikova monoksida i prirodnog plina metana. Oni su od iznimne važnosti naftnim industrijama koje se susreću s problemima koje im uzrokuju, ali ujedno boreći se protiv tih problema pokušavaju osmisliti novi način prijenosa i iskorištenja energije. Klatratni hidrati mogu se karakterizirati difrakcijom rentgenskog zračenja na jediničnom kristalu pomoću koje je određena struktura samih klatrata, primjerice hidrata ugljikova dioksida. Nadalje, koriste se i različite spektroskopske metode kao što su to spektroskopije nuklearne magnetske rezonancije (NMR) te infracrvena (IR) i Ramanova spektroskopija, kojima se pokušavaju izučavati interakcija između samih molekula unutar klatrata. Najpoznatiji klatrati su klatratni hidrati metana u ledu koji topljenjem otpušta prirodni plin u atmosferu te pojačava učinak stakleničkih plinova i time dodatno zagrijava Zemljinu atmosferu. Uz navedene klatrate pojavljuju se i anorganski klatrati kojima je kavez tvoren od elemenata 13. i 14. skupine periodnog sustava elemenata, a molekule gosta najčešće su alkalijski ili zemnoalkalijski metali te neke organske molekule kao na primjer THF. Klatrati svoju primjenu pronalaze i u medicini. Razni spojevi koriste se kao katalizatori ili inhibitori u reakcijama nastanka klatrata koja je također od velike važnosti ponajviše za naftnu industriju. Stabilnost klatrata ovisi o temperaturi, tlaku, vrsti molekule gosta te o obliku šupljine u koju se smještaju.