Monosilicinsäure

Monosilicinsäure, auch Orthosilicinsäure genannt, ist die wasserlösliche, monomere Form des Siliziums und die Trägerform des gelösten Siliziums in vielen wässrigen Systemen. Ihre chemische Formel lautet H4SiO4. In wässriger Lösung liegt sie überwiegend als H4SiO4 vor; durch Abgabe von Protonen entstehen H3SiO4− und H2SiO4^2−. Die ersten zwei Säuredissoziationen haben typischerweise pKa-Werte von etwa 9,5 bzw. 13,0, weshalb die speicherraktive Dominanz von H4SiO4 bei neutralem bis leicht basischem pH zunimmt.

Monosilicinsäure besitzt eine tetraedische Struktur um das zentrale Siliciumatom, das von vier Hydroxygruppen umgeben ist. Sie neigt zur Kondensation zu Silikatstrukturen, wobei Wasser freigesetzt wird und Si–O–Si-Brücken entstehen. Dadurch bildet sie in Lösung oder Gelzuständen Silikatz-Netzwerke unterschiedlicher Dichte.

Vorkommen und Bedeutung: In Böden und Gewässern liegt gelöstes Silizium meist als Monosilicinsäure vor; Diatomeen und andere siliciumhaltige Organismen verwenden es für den Aufbau ihrer Skelette. Geochemisch dient H4SiO4 als Transport- und Speziesform des gelösten Siliziums.

Herstellung und Anwendungen: In der Chemie entsteht Monosilicinsäure durch Hydrolyse von Siliziumverbindungen oder durch Abbau gelöster Silikate. Sie dient als Referenzspezies in der Siliziumgeochemie und wird zur Herstellung von Silikaterzeugnissen in bestimmten technischen Anwendungen genutzt.

Sicherheit: Gelöste Monosilicinsäure gilt als relativ wenig toxisch, jedoch können stark verdünnte Lösungen Haut oder Augen reizend wirken; wie bei Siliziumverbindungen ist das Einatmen feiner Siliziumdioxid-Stäube gesundheitsschädlich.