Siliciumdioxid

Siliziumdioxid ist der Sammelbegriff für chemische Verbindungen mit der Summenformel SiO₂. Es gibt verschiedene kristalline Formen und auch amorphes SiO₂. Die bekannteste kristalline Form ist Quarz, ein Mineral. Im deutschen wird für Siliziumdioxid auch oft die Bezeichnung Kieselsäure benutzt.

Siliziumdioxid bildet in Form von Silikaten wie z. B. Feldspat, Tonmineralen oder in freier Form als Quarz den Hauptbestandteil der Erdkruste. Diese befinden sich im Kreislauf von Neubildung und Zersetzung: Silikate reagieren mit Kohlendioxid und zerfallen zu Siliziumdioxid und Karbonaten in einem sehr langsamen chemischen Prozess.

Synthetisches SiO₂, welches meist amorph vorliegt, wird großtechnisch in unterschiedlichen Prozessen in großen Mengen erzeugt und als z.B. Füllstoff für Kunststoffe und Gummiartikel, insbesondere für moderne Autoreifen verwendet. Daneben findet es Einsatz in vielfältigen Alltagsanwendungen wie Zahnpasta u.a.

Die großtechnische Herstellung von synthetischem SiO₂ erfolgt hauptsächlich über Fällungsprozesse ausgehend von Wasserglas, welches durch Aufschließen von Quarzsand mit starken Laugen wie z.B. NaOH (Natronlauge) erhältlich ist. So erzeugtes SiO₂ nennt man je nach Prozessbedingungen Fällungskieselsäuren oder Kieselgele. Eine weitere wichtige Herstellungsvariante ist die Erzeugung von sog. pyrogenem SiO₂ in einer Knallgasflamme ausgehend von flüssigen Chlorsilanen wie Siliziumtetrachlorid (SiCl₄). Wichtige Hersteller von synthetischen Kieselsäuren sind Degussa, Rhodia, Grace und andere.

Quarzglas wird in der Optik in Form von Linsen, Prismen, etc. verwendet. In der Mikro- oder Nanosystemtechnik häufig auch als Maskentträger, als Gateoxid im MOSFET und als Isolierschichent in ICs (integrierten Schaltkreisen).