KIESELSÄURE: EIGENSCHAFTEN, REAKTIONEN UND VERWENDUNGEN - CHEMIE - 2025

Die Kieselsäure ist eine hydratisierte Form von Siliziumoxid. Es ist der allgemeine Name für die Familie der chemischen Verbindungen, die aus Silizium und einer bestimmten Menge an Wasserstoff- und Sauerstoffmolekülen bestehen.

Die allgemeine Formel dieser Säuren lautet _n , und die häufigste Form, in der sie üblicherweise vorkommt, ist die der Orthokieselsäure H ₄ SiO ₄ .

Abbildung 1: Struktur von Kieselsäure.

Kieselsäure gehört zur Familie der verschiedenen Silikate. Dies bedeutet, dass das größte metallische Oxoanion das Silikat ist und dass kein nichtmetallisches Atom daran gebunden ist. Es gibt einige Einzelfälle, in denen sie ein nichtmetallisches Atom haben, aber niemals mehr als ein.

Physikalische Eigenschaften der Kieselsäure

Kieselsäure existiert nur in zwei Zuständen, amorph und kristallin. Das erste wird durch einen Fällungsprozess erhalten und das zweite wird als Bergkristall dargestellt.

Kieselsäure in ihrer amorphen Form (SiO ₃ ) ist weiß, geschmacklos, wasserunlöslich und bildet mit ihren Molekülen keine kohäsive plastische Masse, wie dies bei Aluminium der Fall ist.

In seinem kristallinen Zustand wird es von keiner Oxacid gelöst. Wenn eine sehr verdünnte Lösung einer Kieselsäurelösung mit Schwefel-, Salpeter- oder Salzsäure behandelt wird, fällt die Kieselsäure nicht aus. Stattdessen scheint es als Hydrat in Wasser gelöst zu sein.

Wenn eine Lösung der Säure oder Säure zu einer Silikatlösung gegeben wird, fällt das Hydrat in eine gallertartige Form aus, die beim Trocknen und anschließenden Erhitzen mit großer Energie zu einer unlöslichen Substanz wird.

Chemische Reaktionen

Kieselsäure ist extrem schwach und verliert ihr erstes Proton erst, wenn sie sich pH 10 nähert. Es ist bekannt, dass unter normalen physiologischen Lebensbedingungen nur 3 Reaktionen mit dieser Säure ablaufen.

1. Reaktion mit sich selbst, wenn die Löslichkeit überschritten wird, um amorphes Siliciumdioxidhydrat zu bilden.
2. Seine Reaktion mit Aluminiumhydroxid unter Bildung von Aluminiumsilikathydroxid.
3. Reaktion mit überschüssigem Molybdat unter Bildung von Heteropolysäuren wie Silicomolybdat.

Wo ist Kieselsäure zu finden?

Silizium ist nach Sauerstoff das häufigste Element in der Natur, es liegt in Form von Kristallen vor. In wässrigem Medium wird es nicht ionisierend, sodass die Siliziumsalze im Ozean das Silizium ansäuern und Kieselsäure erzeugen können.

Die Nettoeinträge von Kieselsäure in den Weltozean wurden mit 6,1 ± 2,0 Teramol Silizium pro Jahr (1 Teramol = 1012 Mol) gefunden. Fast 80% dieses Beitrags stammen aus Flüssen mit einer globalen Durchschnittskonzentration von 150 Mikromolar (Konzentration in Wasser).

In modernen marinen Sedimenten beträgt die Nettoausbeute an biogenem Silizium (Umwandlung von gelöstem Silikat in teilchenförmiges Skelettmaterial) 7,1 ± 1,8 Teramol pro Jahr.

Die Bruttoproduktion von biogener Kieselsäure in Oberflächengewässern beträgt 240 ± 40 Teramol Silizium pro Jahr, und das Konservierungsverhältnis (Anreicherung von Opalen in Sedimenten / Bruttoproduktion in Oberflächengewässern) beträgt 3 Prozent.

In der Flora kommt es in der Pflanze Borago officinalis (Borraje) vor, die in ihrer Zusammensetzung bis zu 2,2% Kieselsäure enthält.

Orthokieselsäure ist die häufigste Form von Kieselsäure, die an vielen verschiedenen Orten vorkommt. Die größten bioverfügbaren Quellen dieser Säure befinden sich im Wasser, sei es im Meerwasser oder in anderen Getränken wie Bier.

Um es im Labor zu erhalten, folgt es dem gleichen Prinzip wie im Ozean. Es kann durch Ansäuern von Natriumsilikat in einer wässrigen Lösung erhalten werden.

Verwendet im Alltag

Zahnpasta

Es ist das Schleifgel, das in Zahnpasta oder im klaren Teil von zerkratzter Zahnpasta verwendet wird, da es in Kombination mit Kalziumkarbonat hilft, Plaque beim Bürsten sicher zu entfernen.

Es ist als sichere Verbindung bei der US-amerikanischen Food & Drug Administration registriert und weist keine bekannte Toxizität oder Karzinogenität auf.

Trockenmittel

Wenn es in einem Ofen getrocknet wird, verliert es Wasser und wird zu einem Trockenmittel (eine Substanz, die Wasser aus der Luft zieht). Daher befinden sich kleine Päckchen Kieselgelkristalle in Behältern, deren Inhalt durch Feuchtigkeit wie Vitaminflaschen, Elektronik, Schuhe oder Lederprodukte beschädigt werden kann.

Andere Verwendungen

Es kann in Geschenkartikelläden wie magischen Steinen, chemischen Garten oder Kristallgarten gefunden werden. Seine trockene Form wird mit Salzen verschiedener Metalle gemischt.

Wenn Natrium ins Wasser geworfen wird, wird es durch das Metall ersetzt, und da das Metallsilikat nicht wasserlöslich ist, bildet sich ein Niederschlag mit der charakteristischen Farbe des Metalls. Metallsilikat dehnt sich auch als Gel aus und wächst als bunte Stalagmiten in Wasser.

Medizinische Vorteile von Orthokieselsäure (OSA)

Orthokieselsäure ist das beste bioverfügbare Siliziummedium für den Menschen. Es kann verwendet werden, um verschiedene Gesundheitszustände wie Alzheimer, Arthritis, Atherosklerose, Bluthochdruck, Herzerkrankungen, Osteoporose, Schlaganfall und Haare zu behandeln.

Knochen Gesundheit

In einer Studie von 2008 mit 136 Frauen mit Osteopenie erhielten sie ein Jahr lang täglich Orthokieselsäure zusammen mit Kalzium und Vitamin D oder einem Placebo. Nach einem Jahr verbesserten sich die Knochenbildung der Teilnehmer, die die Säure erhielten.

Wissenschaftler sagen, dass dies auf die Fähigkeit von Orthokieselsäure zurückzuführen ist, die Produktion von Kollagen (einem im Bindegewebe vorkommenden Protein) zu stimulieren und die Entwicklung knochenbildender Zellen zu fördern.

Haargesundheit

Eine kleine Studie aus dem Jahr 2007 legt nahe, dass diese Säure zur Verbesserung der Haarqualität und -gesundheit beitragen kann. In der Studie wurden 48 Frauen mit "feinem Haar" in zwei Gruppen eingeteilt und neun Monate lang mit einem Placebo oder einem Orthosiliciumpräparat behandelt.

Die Forscher fanden heraus, dass Orthosalicylsäure die Haarstärke und -dicke zu erhöhen schien. Im Allgemeinen wurde die Haarqualität auch durch eine Orthosalicylsäure-Supplementierung verbessert.

Verweise

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