Kieselsäure

Was ist Kieselsäure?

Kieselsäure ist eine chemische Verbindung, die aus Silizium und Sauerstoff besteht. Sie ist in der Natur weit verbreitet und tritt in verschiedenen Formen auf, einschließlich amorpher (nicht-kristalliner) Kieselsäure und kristalliner Kieselsäure.

Amorphe Kieselsäure: Amorphe Kieselsäure liegt in Form von Kieselsäuregel oder Kieselsäurehydrat vor. Es handelt sich um eine amorphe Substanz, die aus winzigen Partikeln besteht und in der Regel eine poröse Struktur aufweist. Kieselsäuregel wird oft in Industrie und Technologie verwendet, zum Beispiel als Füllstoff, Verdickungsmittel oder Bindemittel in Lacken, Farben, Klebstoffen und kosmetischen Produkten. Es wird auch in der Lebensmittelindustrie als Zusatzstoff eingesetzt, um die Textur oder Stabilität von Lebensmitteln zu verbessern.

Kristalline Kieselsäure: Kristalline Kieselsäure tritt in verschiedenen Formen auf, darunter Quarz, Tridymit und Cristobalit. Diese Formen unterscheiden sich in ihrer Kristallstruktur und physikalischen Eigenschaften. Quarz ist die häufigste Form von kristalliner Kieselsäure und wird in vielen industriellen Anwendungen, wie zum Beispiel der Glas- und Keramikherstellung, verwendet. Es ist auch ein Bestandteil vieler Gesteine und Mineralien.

Kieselsäure ist bekannt für ihre hohe Beständigkeit gegenüber chemischen Angriffen und hohe Schmelztemperatur. Sie findet auch in der Industrie vielfältigen Einsatz, wie in der Elektronik als Isolationsmaterial, in der Metallurgie als Schlackenbildner, in der Chemie als Katalysator und in der Bauindustrie als Baustoff.

In bestimmten Formen, wie feinem Staub, kann Kieselsäure als gesundheitsschädlich eingestuft werden und potenzielle Risiken für die Atemwege bergen. Bei der Handhabung von Kieselsäure und Produkten, die sie enthalten, sollten entsprechende Sicherheitsvorkehrungen getroffen werden.

Vorkommen in der Natur

Kieselsäure findet man in der Natur u. a. als Stützgerüste aus Kieselsäureanhydrid in pflanzlichen und tierischen Lebewesen, wie den Kieselalgen (Diatomeen) und Strahlentierchen (Radiolarien) und Glasschwämmen (Hexactinellida).

Silizium ist ein essentielles Spurenelement, in jeder Zelle vorhanden, für viele Prozesse im Körper unentbehrlich und aktiviert nachweislich den Zellstoffwechsel sowie den Zellaufbau.

Im menschlichen Körper ist Silizium für verschiedene Prozesse bedeutend:

• Elastizität von Bindegewebe und Sehnen
• Haut-Stoffwechsel (Feuchtigkeit speichern)
• Wachstum von Haar und Nägeln
• Knochenbildung, Knorpelgesundheit
• Immunsystem und Krankheitsabwehr
• Zellstoffwechsel und Wundheilung

Kieselsäure in der Verfahrenstechnik

Die besonderen chemischen und physikalischen Eigenschaften von Kieselsäure machen sie zu einem vielseitig einsetzbaren Material in verschiedenen Industriezweigen:

1. Katalysatorträger: Kieselsäure wird häufig als Trägermaterial für Katalysatoren verwendet. Die poröse Struktur und die hohe spezifische Oberfläche der Kieselsäure ermöglichen eine effiziente Verteilung des Katalysatormaterials und verbessern damit die Reaktionsgeschwindigkeit und -effizienz in chemischen Prozessen.
2. Adsorptionsmittel: Kieselsäure wird als Adsorptionsmittel in Trennprozessen eingesetzt. Sie kann unerwünschte Verunreinigungen oder Schadstoffe aus Flüssigkeiten oder Gasen adsorbieren und somit die Reinheit und Qualität des Endprodukts verbessern.
3. Trenntechniken: Kieselsäure wird z. B. auch in der Chromatographie eingesetzt. Hier wird die poröse Struktur der Kieselsäure genutzt, um Moleküle aufgrund ihrer unterschiedlichen Wechselwirkungen mit der Kieselsäure zu trennen.
4. Baustoffe: Kieselsäure findet Anwendung in der Baustoffindustrie, insbesondere bei der Herstellung von Beton und Mörtel. Durch die Zugabe von Kieselsäure kann die Festigkeit, Haltbarkeit und Beständigkeit von Beton verbessert werden.
5. Beschichtungen: Kieselsäure-basierte Beschichtungen werden in der Verfahrenstechnik eingesetzt, um Oberflächen zu schützen, zu versiegeln oder spezifische Eigenschaften wie Rutschfestigkeit oder Hitzebeständigkeit zu verleihen. Solche Beschichtungen finden Anwendung in verschiedenen Industriebereichen, von Lebensmittelverarbeitung bis hin zur Chemieindustrie.
6. Pharmazeutische Anwendungen: In der pharmazeutischen Industrie wird Kieselsäure als Hilfsstoff in Tabletten und Kapseln verwendet. Sie dient als Füllstoff, Trennmittel oder Fließverbesserer, um die Dosierungsgenauigkeit, Stabilität und Freisetzung von Wirkstoffen zu optimieren.