Kwas ortokrzemowy jest głównym związkiem chemicznym z grupy związków znanych jako kwasy krzemowe. Kwasy te zawierają pierwiastek krzemu związany z tlenem i wodorotlenkami o ogólnym wzorze n . Jego wzór chemiczny to H 4 SiO 4, a strukturę przedstawiono na rysunku 1.
Kwas ortokrzemowy jest uwodnioną formą dwutlenku krzemu z rodziny Różne Krzemiany. Są to związki nieorganiczne, w których największym metalicznym oksoanionem jest krzemian, do którego nie jest przyłączony żaden atom lub atom niemetaliczny.
Rysunek 1: Struktura kwasu ortokrzemowego.
Jest uważany za substancję macierzystą, z której pochodzi duża rodzina minerałów (krzemianów), soli i estrów. Kwas można przygotować tylko jako niestabilny roztwór w wodzie;
Jego cząsteczki łatwo ulegają kondensacji, tworząc wodę i trójwymiarowe łańcuchy polimerowe, pierścienie, arkusze lub sieci, które stanowią jednostki strukturalne żelu krzemionkowego i wielu minerałów o bardzo niskiej rozpuszczalności w wodzie (Britannica, 1998).
Kwas ortokrzemowy występuje naturalnie w wodach słodkich i morskich, występuje również w niektórych napojach, takich jak piwo.
Jest wytwarzany w niebiologicznym procesie zwanym hydratacją, który obejmuje wodę i kwarc, o których wiadomo, że są powszechne na Ziemi. Reakcję, w wyniku której powstaje kwas krzemowy z kwarcu, można zapisać jako:
SiO 2 + 2H 2 O → H 4 SiO 4
Związek ten jest powszechnie nazywany rozpuszczalną krzemionką, ponieważ kwas ortokrzemowy jest drogą organizmu do pozyskiwania mineralnego krzemu, który jest niezbędny w syntezie kolagenu i tworzeniu kości.
Pomimo tego, że kwas ortokrzemowy występuje w wodzie, znane są przypadki osób z brakiem krzemu. W rezultacie wzrosło stosowanie suplementów kwasu ortokrzemowego (kwas ortokrzemowy, SF).
Fizyczne i chemiczne właściwości
Kwas ortokrzemowy to białe bezpostaciowe (niekrystaliczne) ciało stałe bez charakterystycznego zapachu (National Center for Biotechnology Information, 2017). Jego wygląd pokazano na rysunku 2.
Rysunek 2: wygląd kwasu ortokrzemowego.
Jego masa cząsteczkowa wynosi 60,06 g / mol, gęstość 1,8 g / ml, jest nierozpuszczalny w zimnej wodzie i rozpuszczalny w gorącej wodzie i etanolu (Royal Society of Chemistry, 2015).
Związek jest niekompatybilny z fluorkami, takimi jak fluorowodór, sześciofluorek zenonu, difluorek tlenu i trifluorek chloru. Substancja może eksplodować po zamoczeniu i podgrzaniu magnezem.
Reaktywność i zagrożenia
Kwas ortokrzemowy jest klasyfikowany jako stabilny związek, jednakże stwierdzono działanie mutagenne na komórki somatyczne niektórych ssaków innych niż ludzie.
Substancja działa jako środek osuszający i może powodować podrażnienia, wysuszenie skóry, a także powodować wysuszanie i podrażnienie błon śluzowych i dróg oddechowych w przypadku silnego narażenia.
W przypadku kontaktu z oczami nie oczekuje się żadnych negatywnych skutków, ale pył może powodować mechaniczne podrażnienie.
W przypadku spożycia w dużych ilościach może być szkodliwy. Jednak nie oczekuje się żadnych negatywnych skutków w przypadku przemysłowej obróbki numerycznej. Badania epidemiologiczne wskazują na niski potencjał negatywnego wpływu na zdrowie (karta charakterystyki substancji niebezpiecznej Kwas krzemowy, 2013).
Aplikacje
Kwas ortokrzemowy jest główną formą biodostępnego krzemu. Zaproponowano, że stosunkowo nierozpuszczalne formy krzemionki mogą również uwalniać małe, ale znaczące ilości krzemu do przedziałów biologicznych.
Na przykład koloidalny kwas krzemowy, żel krzemionkowy i zeolity, chociaż stosunkowo nierozpuszczalne w wodzie, mogą zwiększać stężenie rozpuszczalnej w wodzie krzemionki i uważa się, że zależą one od określonych właściwości fizykochemicznych struktury (Lela Munjas Jurkić, 2013) .
Łącznie dostarczana żywność zapewnia wystarczającą ilość krzemu w wyżej wymienionych formach, aby mógł zostać wchłonięty i znacząco poprawić ogólny stan zdrowia ludzi pomimo negatywnego postrzegania krzemionki jako zagrożenia dla zdrowia.
Dietetyczne źródła biodostępnego krzemu obejmują pełne ziarna, zboża, piwo i niektóre warzywa, takie jak zielona fasola. Krzem w postaci krzemionki lub dwutlenku krzemu (SiO2) jest powszechnym dodatkiem do żywności, ale ma ograniczone wchłanianie w jelitach. (Ray Sahelian, 2016).
Krzem był już kojarzony z mineralizacją kości, syntezą kolagenu, skórą, włosami i paznokciami, miażdżycą tętnic, chorobą Alzheimera, wzmacnianiem układu odpornościowego, a także innymi zaburzeniami czy efektami farmakologicznymi.
Sugeruje się, że krzem odgrywa rolę w tworzeniu tkanki łącznej i jest obecny we włosach w ilości 1-10 ppm.
Kwas ortokrzemowy stabilizowany choliną jest biodostępną formą krzemu, który, jak stwierdzono, poprawia mikrorelief skórny i właściwości mechaniczne skóry u kobiet ze skórą fotostarzoną.
Doustne spożycie stabilizowanego choliną kwasu ortokrzemowego pozytywnie wpłynęło na wytrzymałość na rozciąganie, w tym elastyczność i wytrzymałość na zerwanie włosów, oraz spowodowało ich grubsze (Barel A, 2005).
W badaniu z 2008 roku 136 kobiet z osteopenią codziennie przez rok przyjmowało kwas ortokrzemowy wraz z wapniem i witaminą D lub prostym placebo. Po ukończeniu roku uczestnicy, którzy otrzymywali kwas ortokrzemowy, wykazali większą poprawę w tworzeniu kości.
Naukowcy przypisali to zdolności kwasu ortokrzemowego do stymulowania produkcji kolagenu (białka znajdującego się w tkance łącznej) i wspomagania rozwoju „komórek tworzących kości”.
Jedno z pierwszych badań, przeprowadzone w 1997 roku, dotyczyło wpływu kwasu ortokrzemowego na zdrowie stawów u cieląt.
Naukowcy odkryli, że cielęta karmione suplementem kwasu ortokrzemowego miały zazwyczaj wyższe stężenie kolagenu w chrząstce, co wskazuje na mocniejsze i zdrowsze stawy.
Naukowcy nie byli do końca pewni, czy suplementacja kwasem ortokrzemowym spowoduje takie same skutki u ludzi, chociaż nowsze badania sugerują, że OBS może powtórzyć podobne wyniki.
Bibliografia
-
- Barel A, CM (2005). Wpływ doustnego przyjmowania stabilizowanego choliną kwasu ortokrzemowego na skórę, paznokcie i włosy u kobiet z fotouszkodzoną skórą. Arch Dermatol Res. 297 (4), 147-153. Zaczerpnięte z ncbi.nlm.nih.gov.
- Britannica, TE (20 lipca 1998). Kwas krzemowy. Pobrane z Encyclopædia Britannica: britannica.com.
- Lela Munjas Jurkić, KI (2013). Biologiczne i terapeutyczne efekty kwasu ortokrzemowego i niektórych związków uwalniających kwas ortokrzemowy: Nowe perspektywy terapii. Nutr Metab (Lond). 10: 2. Zaczerpnięte z ncbi.nlm.nih.gov.
- Karta charakterystyki materiału Kwas krzemowy. (21 maja 2013). Pobrane z sciencelab: pobrane z sciencelab.com.
- Narodowe Centrum Informacji Biotechnologicznej. (2017, 4 marca). Baza danych PubChem Compound; CID = 14942 Pobrano z PubChem: Pobrano z pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
- Kwas ortokrzemowy. (SF). Pobrane z suplementpolice: Zrobiono z suplementpolice.com.
- Ray Sahelian, M. (4 marca 2016). Dodatek krzemu - korzyści zdrowotne, ryzyko, skutki uboczne, kwas ortokrzemowy. Odzyskane z raysahelian: Zrobiono z raysahelian.com.
- Królewskie Towarzystwo Chemii. (2015). Kwas krzemowy. Pobrane z chemspider: Zrobione z chemspider.com.