Kieselsäure

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Strukturformel
Keine Strukturformel vorhanden
Allgemeines
Name	Kieselsäure
Andere Namen	Kieselerde
Summenformel	SiO2 · n H2O
CAS-Nummer	-
Kurzbeschreibung	-
Eigenschaften
Molmasse	- g/mol
Aggregatzustand	-
Dichte	- kg/m³
Schmelzpunkt	- °C
Siedepunkt	- °C
Dampfdruck	- Pa (x °C)
Löslichkeit	-
Sicherheitshinweise
Gefahrensymbole
Bild:Gefahrensymbol T.png Bild:Gefahrensymbol F.png T Giftig F+ Hochentzündlich
R- und S-Sätze	R: S:
MAK	-
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

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 Ablagerungen 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.

Inhaltsverzeichnis 1 Kieselerde 2 Industrielle Nutzung 3 Anwendungen pyrogener Kieselsäuren 4 Anwendungen gefällter Kieselsäuren 5 Ernährung

Kieselerde

Kieselerde besteht zu etwa 94 Prozent aus Siliziumdioxid. Weitere Bestandteile sind kleinere Mengen Eisen, Kalzium, Magnesium, Phosphor und Aluminium. Kieselerde wird aus sedimentierten Kieselalgen hergestellt (abgebaut, gereinigt und gemahlen). Es wird allgemein angenommen, daß Kieselerde hilfreich für die Neubildung von Haut, Haaren, Nägeln, Zähnen, Knochen und (Binde-)Gewebe ist. Der wissenschaftliche Nachweis hierüber ist jedoch bisher nicht erbracht. Die vom Körper benötigte Menge Siliziumdioxid sollte normalerweise über die normale Ernährung gedeckt sein. Eine Überdosierung könnte eventuell die Bildung von Nierensteinen begünstigen. Der wissenschaftliche Nachweis hierüber ist jedoch ebenfalls bisher nicht erbracht.

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)

• Kolloidales Nano-Silizium der Fa. bnw-natur

Gefällte und pyrogene Kieselsäuren (Fa. Degussa AG, Frankfurt [2]Pyrogene Kieselsäure unter dem Markennamen AEROSIL® [3], gefällte Kieselsäure unter dem Markennamen SIPERNAT®, ULTRASIL® und SIDENT® [4] / Produktionsstandorte u.a. Wesseling bzw. Rheinfelden (Baden)), pyrogene Kieselsäuren (Fa. Wacker-Chemie GmbH, München [5]Pyrogene Kieselsäuren unter dem Markennamen HDK® [6], / Produktionsstandorte u.a. Burghausen (Bayern) und Nünchritz (Sachsen)). Pyrogene Kieselsäuren benötigen keine Gefahrenkennzeichnung.

Anwendungen pyrogener Kieselsäuren

Anwendungen finden pyrogene Kieselsäuren 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.
• Pulver aus pyrogener Kieselsäure (fumed silica) wird als Stützkern bei der Herstellung von evakuierten Dämmmaterialien verwendet (VIP = Vakuum Isolations Paneele bzw. VIS = Vakuum Isolation Sandwichelemente). Das hochporöse Material erreicht schon bei relativ niedrigen Anforderungen an das anliegende Vakuum (etwa unterhalb 10 mbar) hervorragende Wärmeleitfähigkeitswerte.

Anwendungen gefällter Kieselsäuren

Typische Anwendungen für gefällte Kieselsäuren sind z.B.:

• Folien für Batterieseperatoren
• Zusätze zu Reifen, Schuhsolen und anderen Gummiartikeln (z.B. auch Handytastaturen) um Abriebsfestigkeit zu erhöhen und Nassrutschverhalten und Rollwiderstand zu verbessern
• Zusätze, die das Fließverhalten von Futtermitteln, Suppen- und Getränkepulvern oder anderen Substanzen, die nicht verbacken sollen (zum Beispiel das Pulver in Feuerlöschern), verbessern
• Beschichtungen für Inkjetpapiere, die schnelles Trocknen und eine bessere Druckqualität ermöglichen
• Entschäumer in Waschmitteln
• Proteinabsorber bei der Bierherstellung

Ernährung

Silizium geht in die Bildung von Haut, Haaren und Bindegewebe ein.

Vorkommen: Vollkorngetreide (z.b. Hafer, Gerste, Hirse, Weizen), Kartoffeln, ferner ballaststoffreiches Gemüse und Obst sowie den Sprossen des Bambus.

Traditionell wird Kieselerde als Nahrungsergänzung angeboten.