Kieselsäurehydrate

Kieselsäurehydrate bezeichnet in der Chemie die hydratisierten Formen der Kieselsäure, die sich in wässriger Lösung als orthosilicigsäure oder als deren Polymerisationsprodukte darstellen. Dabei ist die allgemein vertretene Grundform die Verbindung H4SiO4 (in Praxis oft als Si(OH)4 geschrieben), die in Wasser in geringen Konzentrationen existiert. In wässriger Lösung liegt Kieselsäure in Form verschiedener Silikate und Silikationen vor, je nach pH-Wert und Konzentration; bei höheren pH-Werten deprotoniert sie zu Silikationen (z. B. H3SiO4−, H2SiO4^2−).

In der Lösung neigen Silicaisäure-Moleküle zur Kondensation zu Si–O–Si-Verknüpfungen. Dadurch entstehen kolloidale Silikate, Gelstrukturen oder amorphe Silica-Schichten, die als Kieselsäuregel (Silica Gel) bezeichnet werden. Der Prozess ist örtlich reversibel, wenn Wasser entzogen wird; Trockenmittel oder Hitze führen zur Bildung von wasserfreiem Siliziumdioxid (SiO2). In der Natur und in Lösungen tritt Kieselsäure in verschiedenen Hydratationsstufen auf und spielt eine Rolle im geochemischen Kreislauf von Silizium.

Vorkommen findet man in natürlichen Wässern, Böden und Gesteinen, wo Kieselsäure durch Auflösung von Silikatmineralen freigesetzt wird. Industriell nutzt man Kieselsäurehydrate in Formen wie Gel oder kolloidales Siliciumdioxid als Desikant, Trägerstoff, Verdickungsmittel oder Füllstoff. Silicathaltige Materialien finden zudem Anwendung in der Glas- und Keramikherstellung sowie in verschiedenen chemischen Trenn- und Beschichtungssystemen.

Sicherheitstechnisch gilt Silica in feiner Form potenziell reizend oder inhale mittel bis hoch giftig, während kolloidale oder gelartige Formen in der Regel als weniger gefährlich eingeschätzt werden; ausreichender Schutz und Belüftung sind bei der Verarbeitung wichtig.