Chemische Zusammensetzung
Zunächst einmal muss klargestellt werden, dass weißer Ruß und Siliciumdioxid die gleiche chemische Zusammensetzung aufweisen und die chemische Formel SiO₂ lautet. Weißer Ruß ist eine spezielle Form von Siliciumdioxid und seine Zusammensetzung lässt sich durch SiO₂ · nH₂O darstellen, wobei nH₂O in Form von Oberflächenhydroxylgruppen vorliegt.
Aussehen und Eigenschaften
Weißer Ruß und Siliciumdioxid unterscheiden sich auch hinsichtlich Aussehen und Eigenschaften. Siliciumdioxid ist ein amorphes, weißes Pulver, ungiftig, geruchlos und umweltfreundlich. Seine Mikrostruktur ist kugelförmig, flockig oder netzartig; es ist wasserunlöslich. Weißer Ruß hingegen ist ein weißes, körniges oder unregelmäßig geformtes Pulver, löslich in Natronlauge und Fluorwasserstoffsäure, unlöslich in Wasser, Lösungsmitteln und Säuren (außer Fluorwasserstoffsäure). Er ist hochtemperaturbeständig, nicht brennbar, geruchlos und besitzt gute elektrische Isolationseigenschaften.
Anwendungsgebiet
Weißer Ruß und Siliciumdioxid weisen auch hinsichtlich ihrer Anwendung spezifische Eigenschaften auf. Siliciumdioxid ist ein wichtiger Rohstoff, der in der Herstellung von Glas, Quarzglas, Natriumsilikat, optischen Fasern, wichtigen Elektronikkomponenten, optischen Instrumenten, Kunsthandwerk und feuerfesten Materialien weit verbreitet ist. Weißer Ruß findet breite Anwendung in Gummiprodukten, Agrochemikalien, Haushaltschemikalien, Kunststoffen, Beschichtungen, Harzverbundwerkstoffen und Papierfüllstoffen. Darüber hinaus wird weißer Ruß häufig als Ersatz für Ruß in Gummiprodukten verwendet.
Zubereitungsmethode
Weißer Ruß und Siliciumdioxid unterscheiden sich auch hinsichtlich ihrer Herstellungsverfahren. Weißer Ruß kann durch Fällung oder Gasphasenverfahren hergestellt werden, wobei die verschiedenen Verfahren zu zwei unterschiedlichen Produkten mit derselben Summenformel führen.
Leistungsmerkmale
Hinsichtlich der Leistungseigenschaften bestehen Unterschiede zwischen weißem Ruß und Siliciumdioxid. Weißer Ruß ist ein poröses Material mit einer Aggregatmorphologie und Mikrostruktur, die der von normalem Ruß ähnelt. Nanosiliciumdioxid hingegen ist ein ungiftiges, geruchloses und umweltfreundliches, weißes, anorganisches, nichtmetallisches Material mit einer geringen Partikelgröße (0–100 nm) und einer großen spezifischen Oberfläche. Es weist extrem hohe Reflexionseigenschaften für ultraviolettes, infrarotes und sichtbares Licht auf. Der Volumeneffekt und der Quantentunneleffekt von Nanosiliciumdioxid bewirken einen Perkolationseffekt, der die Bildung einer räumlichen Netzwerkstruktur mit organischen Molekülverbindungen ermöglicht. Dies verbessert die mechanische Festigkeit, Zähigkeit, Verschleißfestigkeit und Alterungsbeständigkeit von Polymerwerkstoffen erheblich.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass weißer Ruß und Siliciumdioxid zwar die gleiche chemische Zusammensetzung aufweisen, sich aber in Aussehen, Eigenschaften, Anwendungsgebieten und Herstellungsverfahren unterscheiden.