Elektolyse mit Quarz

[Andres]

Hallo Leute,

ich wollte mal (vorallem die Chemieinteressierten) fragen, es möglich wäre aus Quarz Silicium zu gewinnen. Wenn ja hätte ich mir das nämlich so vorgestellt:

Ein kleiner Gusseimer mit konz. Schwefelsäure und 2 Graphitkathoden, die man mit deinem Netzteil unter Storm stellt und dann noch eben ein derbes Stück Quarz.

Könnte das funktionieren oder müsste der Quarz erst zerbröselt werden oder geht das überhaupt nicht oder nur unter anderen Bedingungen?

MfG Andres

PS: Ich hoffe das mein Post nicht gekillt wird, weil nicht so viel mit Mineralien direkt zu tun hat

[wolfilain]

Hallo

Der Eimer wird sich im Gegensatz zum Quarz an den Elektroden niederlassen.

 

[Andres]

was für ein gefäß kann man dann  nehmen?

[Hg]

Hallo,
das wird so niemals funktionieren, weil die Bindungen zwischen Si und O viel zu stark sind. Welche Funktion soll denn hier die Schwefelsäure haben?
In der Technik macht man das folgendermaßen:

Man erhält Silizium durch Metallothermie, d.h. durch Reduktion von Quarz mit Magnesium oder Aluminium. In der Technik reduziert man Quarz Hilfe von Kohle in elektrischen Lichtbogenöfen . Reinstes Silizium wird nach Reduktion von Chlorsilanen mittels H₂ u.a. durch Zonenschmelzen oder verschiedene Verfahren der Einkristall-Züchtung erhalten.
Also Reduktion von SiO₂ mit C zu CO₂ und Si, und anschließende Reingung über SiCl₄ und Zonenschmelzverfahren 
So wird reines Si im mio-Tonnenmaßstab gewonnen.

siehe auch http://www.mineralienatlas.de/lexikon/index.php/Silizium

Gruß
Andreas

[aca]

Hallo,

gar kein Gefäss.

Quarz ist kein klassisches Salz. Es besteht nicht aus einzelnen isolierten Ionen.
Wenn es sich in Wasser löst, dann unter Bildung von Kieselsäure (H4SiO4).
Die liesse sich ungefähr so gut elektrolysieren wie Mineralwasser (mit Kohlensäure H2CO3).

Was würde passieren:
H₂O + H₄SiO₄ -> H₃SiO₄^- + H₃O⁺

negative Elektrode:
2 H₃O⁺ + 2 e^- -> 2 H₂O + H₂

positive Elektrode:
2 H₃SiO₄^- + 2 H₂O -> 2 H₄SiO₄  + O₂ +  2 e^-

In beiden Fällen wird das Wasser gespalten, nicht die störrische Si-O-Bindung.

Weil sich Quarz so phantastisch langsam und wenig in Wasser löst:
Probier mal aus, ob sich bei der Elektrolyse von Mineralwasser auf den Elektroden Kohlenstoff niederschlägt.
Wenn man das versucht, würden an den Elektroden solange Wasserstoff und Sauerstoff abgeschieden,
bis nur noch CO2 übrig ist, nach dem gleichen Schema wie oben.
Sonst würde man mit Sonnenkollektoren die Luft vom CO2 befreien können, wäre ja cool.

Si⁴⁺-Ionen, die sich elektrolytisch abscheiden liessen, gibt es so in Verbindungen nicht (auch wenn es in vielen Mineralogiebüchern seltsamerweise so dargestellt wird), vielleicht in der Sonnencorona oder einem Plasma, aber nicht in einer Quarzschmelze, noch nicht mal in Quarz-Dampf.

Und wie Andreas (Hg)  zwischenzeitlich schon angedeutet hat, die Schwefelsäure bringt da auch nichts.

Gruss
Amir

[aca]

Mir ist noch doch noch ein passendes Gefäss für die "Elektrolyse" von Quarz eingefallen:
Eine magnetische Flasche - für das Plasma 
Ist natürlich etwas energieaufwendig und gibt Probleme mit dem Bauamt...

[Andres]

...und ganz ungefährlich ist das auch nicht 

[joachimotto]

Aber Salz kann man elektrolysieren, und Fluorit, und zwar die Schmelze. Beim Fluorit ensteht dann Fluorgas, das sehr giftig ist und zu üblen Spätfolgen führt. Also alles nicht so einfach und nicht ungefährlich.
Aber Quarz? Hmmmmm.......

[Andres]

Quarz ist kein klassisches Salz. Es besteht nicht aus einzelnen isolierten Ionen.
Wenn es sich in Wasser löst, dann unter Bildung von Kieselsäure (H4SiO4).
Die liesse sich ungefähr so gut elektrolysieren wie Mineralwasser (mit Kohlensäure H2CO3).

Was würde passieren:
H2O + H4SiO4 -> H3SiO4- + H3O+

negative Elektrode:
2 H3O+ + 2 e- -> 2 H2O + H2

positive Elektrode:
2 H3SiO4- + 2 H2O -> 2 H4SiO4  + O2 +  2 e-

In beiden Fällen wird das Wasser gespalten, nicht die störrische Si-O-Bindung.

Weil sich Quarz so phantastisch langsam und wenig in Wasser löst:
Probier mal aus, ob sich bei der Elektrolyse von Mineralwasser auf den Elektroden Kohlenstoff niederschlägt.
Wenn man das versucht, würden an den Elektroden solange Wasserstoff und Sauerstoff abgeschieden,
bis nur noch CO2 übrig ist, nach dem gleichen Schema wie oben.
Sonst würde man mit Sonnenkollektoren die Luft vom CO2 befreien können, wäre ja cool.

Si4+-Ionen, die sich elektrolytisch abscheiden liessen, gibt es so in Verbindungen nicht (auch wenn es in vielen Mineralogiebüchern seltsamerweise so dargestellt wird), vielleicht in der Sonnencorona oder einem Plasma, aber nicht in einer Quarzschmelze, noch nicht mal in Quarz-Dampf.

Ich denke das sagt alles

[Reaktor]

Im Labor (oder halt zu Hause) kann man sich Silicium auch nach dem aluminothermischen Verfahren hestellen, die Synthesevorschrift findet sich in etlichen Büchern zur anorganischen Chemie.

Ganz grob zusammengefaßt:
90g feiner, gut getrockneter Quarz-Sand, 100g Al-Grieß, 120g Schwefel in einem Tiegel mittels entsprechender Zündmischung/Wunderkerzen/o.ä. zur Zündungen bringen. Tiegel nach der Reaktion zerschlagen und den Regulus wässern, mit HCl auskochen und wenn nötig zur SiO2 Entfernung noch mit HF behandeln.

Sollte man natürlich nur mit ensprechender Erfahrung und vor allem im Freien machen und den Ansatz deutlich verkleinern um einen Eindruck von der Reaktion zu bekommen!

[berthold]

Hallo,

... oder halt zu Hause ... noch mit HF behandeln.

 

... ist jetzt nicht ernst gemeint - oder ?

Gruß
Berthold

[Andres]

bei mir im chemiebuch ist etwas ähnliches geschildert

[Andres]

nochmal zur info (ich liebe es wissen zu verbreiten )

HF d.h. Flourwasserstoff ist hochgiftig und ätzend. Hier der Wiki Link:

http://de.wikipedia.org/wiki/Fluorwasserstoff#Erste-Hilfe-Ma.C3.9Fnahmen

[Hg]

Hallo,

nochmal zur info (ich liebe es wissen zu verbreiten )

HF d.h. Flourwasserstoff ist hochgiftig und ätzend. Hier der Wiki Link:

naja.......hier geht es eigentlich um die wässrige Lösung, also Flusssäure. Fluorwasserstoff ist gasförmig.
Siehe auch hier: http://www.mineralienatlas.de/lexikon/index.php/Flusss%E4ure
Aber das Zeug ist nix für den Hausgebrauch!

Gruß
Andreas