Wie ist Silicagel aufgebaut?

Silicagel besteht aus Siliziumdioxid (SiO₂) – also dem gleichen Grundstoff wie Sand oder Quarz – nur in einer völlig anderen Struktur. Es ist chemisch inert (reagiert kaum mit anderen Stoffen) und bleibt fest und trocken, egal wie viel Wasser es aufnimmt. 

Silica Gel wird hergestellt, indem Wasserglas (flüssiges Natriumsilikat) mit Säure versetzt wird. Das entstandene Gel wird gewaschen und getrocknet. Beim Trocknen zieht sich die Struktur zusammen und es entstehen unzählige Hohlräume = Poren. Der entscheidende Schritt: Durch Veränderung des pH-Werts während der Wäsche lässt sich die Größe dieser Poren gezielt steuern.

Das fertige Silicagel ist ein hartes Kügelchen, dass im Kern aus einem Schwammnetzwerk aus winzigen Poren und Kanälen besteht. Diese Struktur ist amorph, d.h. die Poren sind unregelmäßig verteilt und verschieden groß. 

An den Porenwänden befinden sich Silanolgruppen (–Si–OH). Diese haben eine polare Struktur. Wasser (H₂O) ist ebenfalls polar. Dadurch ziehen sich Silanolgruppe und Wassermolekül gegenseitig an. Dieser Vorgang passiert rein physikalisch, ohne chemische Reaktion und wird Adsorption genannt.

Wie wirkt sich die Porengröße auf die Trocknungseigenschaften aus?

Die Porengröße beeinflusst zwei physikalische Mechanismen gleichzeitig: die spezifische Oberfläche und den Kapillarkondensationsdruck.

Spezifische Oberfläche

Die Aufnahme von Feuchtigkeit passiert an der Oberfläche der Porenwände. Je enger die Poren, desto mehr Wandfläche steckt im gleichen Volumen. Engporiges Silicagel hat deshalb 650–800 m²/g, weitporiges nur 350–500 m²/g. 

Mehr Oberfläche bei engen Poren bedeutet viele schnell erreichbare Andockstellen für Wassermoleküle, aber kleineres Gesamtporenvolumen – der Tank ist also kleiner, aber reagiert bereits bei niedriger Luftfeuchte. Umgekehrt kann weitporiges Silica Gel mehr Wasser insgesamt aufnehmen, reagiert aber weniger empfindlich. ​

Kapillarkondensation

Wasserdampf kondensiert in einer Pore, sobald der relative Dampfdruck p/p₀ einen bestimmten Schwellenwert überschreitet. Dieser Schwellenwert hängt direkt vom Porenradius ab: je kleiner der Radius, desto niedriger der Schwellenwert. Das bedeutet:​

• Engporig: Kondensation beginnt schon bei ~10–20% relativer Luftfeuchtigkeit. Das Material ist früh aktiv, sättigt sich aber auch früh
• Weitporig: Kondensation setzt erst bei ~50–70% rF ein. Das Material wartet länger, kann dann aber mehr Wasser auf einmal aufnehmen

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