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Nachweis von Silicat

Silicat - Wissenswertes

Systematik:
In Silicaten ist jedes Silicium-Atom tetraedrisch von vier Sauerstoff-Atomen umgeben. Diese können sowohl an nur ein Silicium-Atom gebunden sein oder aber zwei Atome verbrücken. Dadurch entstehen Ketten, Ringe, Schichten und dreidimensionale Netze. Gleiches gilt für die entsprechenden Kieselsäuren. Die monomere Orthokieselsäure, H4SiO4, ist nur in einem engen pH-Bereich (~3,2) beständig. Sie zeigt eine ausgeprägte Tendenz zur Kondensation unter Bildung von Isopolysäuren. (Orthosilicate, SiO44, sind monomer und in Form der Salze stabil). Mit wachsender Kettenlänge nähert sich die Formel der Form ( H 2 SiO 3 ) n   = Metapolykieselsäure an. Bei kleinerer Gliedzahl treten auch Ringe auf, z.B. (H2SiO3)3 oder (H2SiO3)4. Durch weitere Vernetzungen werden Band- und Blattstrukturen (Schichten) und schließlich die Raumnetzstruktur des SiO2 gebildet (außerdem existieren noch offene Strukturen: Silicagele, Aerogele usw.). Entsprechend groß ist die Strukturvielfalt der Silicate. Hinweis: Im Folgenden wird als vereinfachte Formel für Silicate häufig SiO32 geschrieben.
Vorkommen/Synthese:
Silicium ist das zweithäufigste Element der Erdkruste. Es kommt dort in einer Vielzahl von verschiedenen Silicaten und als SiO2 vor.Silicate werden teilweise direkt abgebaut oder chemisch durch Behandlung mit Basen oder Säuren noch zusätzlich aufgearbeitet. Lösliche Silicate (Natrium- und Kaliumsilicate) gewinnt man aus Quarzsand, SiO2, durch Aufschließen bei 1400 °C mit Natriumcarbonat oder Kaliumcarbonat in der Schmelze, wobei CO2 entweicht. Die erkaltete Schmelze wird zu Pulver vermahlen und kann anschließend wässrig weiterverarbeitet werden. Man bezeichnet das wasserlösliche Silicat als Wasserglas.
Eigenschaften:
Alle Silicate mit Ausnahme der Alkali- und Bariumsilicate sind schwer löslich. Wegen der starken Kondensationstendenz der Silicat-Tetraeder entstehen aus den löslichen Silicaten in Lösung je nach pH-Wert kolloide bis gelartige Isopolysäuren. An deren Oberfläche können viele Metall-Ionen adsorbiert werden.
Verwendung:
Silicat ist Bestandteil von Gläsern, Porzellan, Keramik, Zement und einigen feuerfesten Materialien. Optische Bauteile sind aus Quarzglas gefertigt. Wegen seiner großen Oberfläche und guten Adsorptionseigenschaften werden Kieselgele als Trenn- oder Trockenmittel verwendet. Organosiliciumverbindungen (Silicone) haben je nach Vernetzungsgrad als Öle, Harze oder Kautschuk vielseitige Verwendungen gefunden. Reines Silicium ist als Halbleiter die Grundlage von Solarzellen. Siliciumcarbid, SiC, ist ein sehr harter Werkstoff mit vielseitigen Anwendungen.
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