Kieselsäure
Als Kieselsäuren werden die Sauerstoffsäuren des Siliziums (SiO2 · n H2O) bezeichnet. Im Deutschen hat es sich eingebürgert, auch alle möglichen Formen von synthetischem Siliziumdioxid allgemein als Kieselsäure zu bezeichnen
Orthokieselsäure Si(OH)4 ist eine sehr schwache Säure. Sie entsteht durch Zersetzung von Siliciumtetrahalogeniden mit Wasser. Weitere Wasserabspaltungen führen zur Orthodikieselsäure H6Si2O7 und zur Metakieselsäure (H2SiO3)n. Wird auch das letzte Wasser entfernt, entsteht das Kieselsäureanhydrid SiO2.
In der Natur kommen Stützgerüste aus Kieselsäure in pflanzlichen und tierischen Lebewesen vor, etwa bei den im Meer weit verbreiteten Kieselalgen (Diatomeen) und beim Schachtelhalm. Die Kieselsäureskelette abgestorbener Kieselalgen sinken auf den Meeresgrund, reichern sich dort an und bilden Ablagerugen aus Kieselgur oder Diatomeenerde. Ablagerungen aus dem Miozän enthalten 70-90% SiO2, 3-12% Wasser und Spuren von Metalloxiden.
Kieselsäure kommt auch im Grundwasser vor. Das Regen- oder Sickerwasser, das durch die Bodenschichten nach unten rinnt, nimmt die Kieselsäure auf. Daher enthält Trinkwasser auch geringe Mengen an Kieselsäure. Als Lebensmittelzusatzstoff trägt es die Bezeichnung E 551.
Als Kieselgel bezeichnet man eine kolloide Kieselsäure von elastischer bis fester Beschaffenheit, meist in Pulverform vorliegend. Sie wird z.B. als Trocknungsmittel für flüssige Medien eingesetzt.
Industrielle Nutzung
Industriell werden Kieselgele, gefällte Kieselsäuren und pyrogene Kieselsäuren großtechnisch hergestellt.
Kieselgele und gefällte Kieselsäuren erhält man durch Reaktion von Wasserglas mit Schwefelsäure in saurem bzw. basischen Milieu.
Reaktion: Na2SiO3 + H2SO4 --> SiO2 + Na2SO4
Pyrogene Kieselsäuren werden durch Reaktion von Siliziumtetrachlorid mit Wasser, welches in einer Wasserstoffflamme gebildet wird, hergestellt.
Reaktion: SiCl4 + 2 H2O --> SiO2 + 4 HCl
Hersteller sind beispielsweise:
Kieselgele (Fa. Grace [1] / Worms)
Gefällte und pyrogene Kieselsäuren (Fa. Degussa AG, Frankfurt [2]Pyrogene Kieselsäure unter dem Markennamen AEROSIL® [3], gefällte Kieselsäure unter dem Markennamen SIPERNAT® [4] / Produktionsstandorte u.a. Wesseling bzw. Rheinfelden (Baden)).
Anwendungen pyrogener Kieselsäure
Anwendungen findet pyrogene Kieselsäure z.B. in Kunststoffen und Klebstoffen zur Verdickung/Thixothropierung, als Antiabsatzmittel, zur Verstärkung und Antiblocking. In Farben und Lacken auch als Korrosionsschutz und zur Verbesserung der Kratzfestigkeit. In Druckfarben zur Verbesserung der Druckschärfe und zur Pigmentdispergierung. In Pharmazie und Kosmetik als Konsistenzregler, Fließregulierungsmittel und zur Verbesserung des Freisetzverhalten von Tabletten und Kapseln.
Medizinische Verwendung
Eine große Menge Silizium finden wir in der Haut, den Nägeln und den Haaren. Silizium trägt dazu bei, dass die Haut straff und das Bindegewebe fest bleibt. Organische Quellen der Kieselsäure sind Vollkorngetreide, ballaststoffreiches Gemüse und Obst und Kartoffeln. Die enthaltende Menge Silizium in der heutigen Nahrung ist im Vergleich zu früher geringer, da die Produkte heutzutage oft bearbeitet oder raffiniert sind, wodurch die enthaltene Menge Silizium verringert wird.