Kieselsäure: Eigenschaften, Reaktionen und Verwendungen

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

Die allgemeine Formel für diese Säuren lautet [SiO _x (OH) _4-2x ] _n, und die gebräuchlichste Form, in der sie üblicherweise gefunden wird, ist die Orthokieselsäure H ₄ SiO ₄ .

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

Physikalische Eigenschaften von Kieselsäure

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

Kieselsäure in ihrer amorphen Form (SiO ₃ ) ist weiß, geschmacksneutral, wasserunlöslich und bildet mit eigenen Molekülen keine zusammenhängende Kunststoffmasse wie mit Aluminium.

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

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

Chemische Reaktionen

Kieselsäure ist extrem schwach und verliert erst bei Erreichen des pH-Wertes 10 ihr erstes Proton. Mit dieser Säure sind nur 3 Reaktionen bekannt, die unter normalen physiologischen Lebensbedingungen ablaufen.

1. Die Reaktion mit sich selbst bei Überschreitung der Löslichkeit zu amorphem Kieselsäurehydrat.
2. Seine Reaktion mit Aluminiumhydroxid zu Aluminiumsilikathydroxid.
3. Die Reaktion mit überschüssigem Molybdat zur Bildung von Heteropolysäuren wie Silicomolybdat.

Wo ist Kieselsäure?

Silizium ist nach Sauerstoff das häufigste Element der Natur und liegt in Form von Kristallen vor. Wenn es sich in einem wässrigen Medium befindet, wird es nicht ionisierend, sodass Siliziumsalze im Ozean das Silizium ansäuern und Kieselsäure erzeugen können.

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

In modernen marinen Sedimenten beträgt die Nettoausbeute an biogenem Silizium (Umwandlung des gelösten Silikats in Skelettpartikel) 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 findet sich in der Pflanze Borago officinalis (Borrage), die in ihrer Zusammensetzung bis zu 2, 2% Kieselsäure enthält.

Orthokieselsäure ist die häufigste Form der Kieselsäure, die an verschiedenen Orten vorkommt. Die wichtigsten bioverfügbaren Quellen dieser Säure befinden sich in Wasser, entweder in Meerwasser oder in anderen Getränken wie Bier.

Um es im Labor nach dem gleichen Prinzip wie im Ozean zu erhalten, kann es durch Ansäuern des Natriumsilikats in einer wässrigen Lösung erhalten werden.

Verwendet im Alltag

Zahnpasta

Es ist das Schleifgel, das in der Zahnpasta oder im klaren Teil der Zahnpasta verwendet wird, da es in Kombination mit Calciumcarbonat dazu beiträgt, die Platte beim Putzen sicher zu entfernen.

Es ist als sichere Verbindung bei der Food & Drug Administration der USA registriert und hat keine bekannte Toxizität oder Karzinogenität.

Trockenmittel

Wenn es in einem Ofen trocknet, verliert es Wasser und wird zu einem Trockenmittel (Stoff, der Wasser aus der Luft anzieht). Daher befinden sich kleine Packungen mit Kieselgelkristallen in Behältern, deren Inhalt durch Feuchtigkeit beschädigt werden kann, wie z. B. Vitaminflaschen, Elektronik, Schuhe oder Lederprodukte.

Andere Verwendungen

Es kann in Souvenirläden wie magischen Steinen, chemischen Gärten oder Glasgärten gefunden werden. Seine trockene Form wird mit Salzen verschiedener Metalle gemischt.

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

Medizinische Vorteile von Orthokieselsäure (OSA)

Orthokieselsäure ist das beste bioverfügbare Mittel für Silizium beim Menschen. Dies kann verwendet werden, um verschiedene Gesundheitszustände wie Alzheimer, Arthritis, Atherosklerose, Bluthochdruck, Herzerkrankungen, Osteoporose, Schlaganfall und Haare zu behandeln

Knochengesundheit

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

Wissenschaftler sagen, dass dies auf die Fähigkeit von Orthokieselsäure zurückzuführen ist, die Produktion von Kollagen (ein Protein, das im Bindegewebe vorkommt) zu stimulieren und die Entwicklung von knochenbildenden Zellen zu fördern.

Gesundheit im Haar

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 erhielten neun Monate lang ein Placebo oder ein orthosilicisches Präparat.

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