Kieselsäure

Kieselsäure, chemisch orthosilicic acid (H4SiO4), bezeichnet die hydratisierte Form des Siliziums in wässriger Lösung. In Wasser liegt sie überwiegend als H4SiO4 vor; bei steigendem pH-Wert wird sie schrittweise deprotoniert zu H3SiO4− und weiter zu H2SiO4^2−. Die Reaktionstäufigkeit ist stark pH-abhängig; die ersten Deprotonationen erfolgen erst bei relativ hohen pH-Werten, wodurch Kieselsäure eine sehr schwache Säure bleibt.

Chemisch neigt Kieselsäure zur Kondensation: Si–O–Si-Verknüpfungen bilden sich durch Abspaltung von Wasser, wodurch auslösende Netzwerke entstehen. In Lösung treten oft Monosilicinsäure und deren Polymerisationsprodukte auf; bei Verdunstung oder Abkühlung können kolloidale Silikate oder Gelstrukturen (Silikagel) entstehen. Diese Eigenschaften machen Kieselsäure zu einem Schlüsselbaustein in Sol-Gel-Prozessen und in der Bildung von Silikatschichten und Glasvorstufen.

Vorkommen und biologische Bedeutung: Kieselsäure ist kein eigenständiges Mineral, kommt aber durch Lösung aus Silikatgesteinen in Böden und Gewässern vor. In vielen Ökosystemen dient sie als wichtiger Nährstoff, insbesondere für Diatomeen und andere Silikatsforscher; Pflanzen nehmen monosilicic acid in der Regel in geringen Mengen auf und nutzen Silizium zur Strukturstärkung ihrer Gewebe.

Verwendung: In der Industrie finden Silikagel, kolloidale Silikate und Sol-Gel-Systeme breite Anwendung in Desiccants, Trenntechniken, Beschichtungen, Glas- und Keramikherstellung. In der Landwirtschaft ist Siliziumnahrung als Ergänzung in einigen Pflanzenschutz- und Düngekonzepten von Bedeutung.

Zusammenfassung: Kieselsäure ist die wässrige Form von Silizium (H4SiO4), die bei Polymerisation zu Silikaten und Gelstrukturen übergeht und sowohl in der Natur als auch in Industrieprozessen eine zentrale Rolle spielt.