Siliciumdioxide

In de natuur komt siliciumdioxide in diverse vormen voor, zowel in kristallijne als niet-kristallijne (amorfe) vorm. Siliciumdioxide is de meest voorkomende siliciumverbinding en ook het hoofdbestanddeel van de aardkorst, hetzij in vrije vorm als kwarts of als onderdeel van silicaten zoals in veldspaat en kleimineralen.

Amorf (niet gehydrateerd) siliciumdioxide wordt industrieel bereid door verdampen van siliciumdioxide bij zeer hoge temperaturen of door oxidatie van silicium of siliciumverbindingen:

${\displaystyle \mathrm {Si\ +\ O_{2}\ \longrightarrow \ SiO_{2}} }$

Het resultaat is een zeer volumineus en fijn verdeeld poeder. Gehydrateerd amorf siliciumdioxide wordt gemaakt in water, uit oververzadigde oplossingen van kiezelzuur. Afhankelijk van de condities ontstaat colloïdaal silica, als sol of gel, waaruit dan weer na droging geprecipiteerd siliciumdioxide gemaakt kan worden.

De oxidatie van silaan bij 450 °C levert zuiver siliciumdioxide:

${\displaystyle \mathrm {SiH_{4}\ +\ O_{2}\ \longrightarrow \ SiO_{2}\ +\ 2\ H_{2}} }$

Een alternatief is de thermolyse van tetraethylorthosilicaat bij 680–730 °C:

${\displaystyle \mathrm {Si(OC_{2}H_{5})_{4}\ +\ 3\ O_{2}\ \longrightarrow \ SiO_{2}\ +\ 8\ H_{2}O\ +\ 4\ C_{2}H_{4}} }$

De belangrijkste toepassing van siliciumdioxide ligt bij het produceren van glas. Glas ontstaat door een mengsel van zand en natriumcarbonaat te verhitten. Soms worden ook andere oxiden (zoals ijzer(II)oxide, aluminiumoxide, lood(II)oxide of zinkoxide) toegevoegd om bepaalde eigenschappen aan het glas te geven. Omdat siliciumdioxide in een "allotrope = polymorfe = meervormige" toestand voorkomt, kan het ook geschikt gemaakt worden voor zonnepanelen.

Siliciumdioxide is een belangrijk ingrediënt van Portlandcement. De hittebestendige keramische tegels op de onderkant van de spaceshuttles bestaan ook hoofdzakelijk uit dit materiaal.

Het mineraal heeft E-nummer E551, omdat het in de voedselindustrie onder andere als anti-klontermiddel wordt toegepast en ook als klaringsmiddel om de troebelheid in wijn en bier te verhelpen.

Silicagel is geen zuiver siliciumdioxide, maar wordt gemaakt door aanzuring van siliciumdioxide en natriumcarbonaat. Het heeft tal van toepassingen: het wordt veelvuldig gebruikt als droogmiddel (in poreuze zakjes bijgevoegd bij elektronische apparatuur, geneesmiddelen of droge voeding), als bindmiddel in tabletten, als schuurmiddel in tandpasta (net zoals titanium(IV)oxide) en als dragermateriaal voor katalysatoren. Het wordt eveneens aangewend in de chromatografie.

Siliciumdioxide vormt een bestandsdeel van veel moderne en hoogwaardige autowasmiddelen. Het geeft de lak glans en een hydrofobische eigenschap.

Inademing van kristallijn siliciumdioxide-poeder kan leiden tot stoflongen. Naar oordeel van IARC (International Agency for Research on Cancer) is kristallijn siliciumdioxide kankerverwekkend, hoewel er nog verschil van mening bestaat over de vraag of daarvoor wel of niet eerst longfibrose (stoflong) nodig is. Voor zover bekend veroorzaken de amorfe vormen van siliciumdioxide deze gezondheidseffecten niet. Niettemin moet inademing van amorf siliciumdioxide stof evengoed vermeden worden vanwege de acute irritatie en ontsteking van de luchtwegen die het kan veroorzaken.

• (en) R.K. Iler, The Chemistry of Silica - ISBN 0-471-02404-X

• (en) Gegevens van Siliciumdioxide in de GESTIS-stoffendatabank van het Duitse Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (IFA) (JavaScript vereist)
• (en) MSDS van siliciumdioxide