Siliciumdioxid

Siliziumdioxid ist der Sammelbegriff für chemische Verbindungen mit der Summenformel SiO₂. Die reine Verbindung schmilzt bei 1723°C, der Siedepunkt liegt bei 2230°C. Es gibt verschiedene kristalline Formen und auch amorphes SiO₂. Die bekannteste kristalline Form ist das Quarz-Mineral, weitere Polymorphe sind Cristobalit und Tridymit. 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.

Technische Herstellung

Synthetisches SiO₂, welches meist amorph vorliegt, wird großtechnisch in unterschiedlichen Prozessen in großen Mengen erzeugt und beispielsweise als 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 zum Beispiel 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/ [1] [2], Wacker-Chemie, Rhodia, Grace und andere.

Technische Anwendung

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 Isolierschichten in ICs (integrierten Schaltkreisen).