KWAS KRZEMOWY: WŁAŚCIWOŚCI, REAKCJE I ZASTOSOWANIA - CHEMIA - 2025

Kwas krzemowy jest hydrat tlenku krzemu. Jest to ogólna nazwa rodziny związków chemicznych składających się z krzemu oraz pewnej ilości cząsteczek wodoru i tlenu.

Ogólny wzór tych kwasów to _n , a najczęstszą formą, w jakiej zwykle występuje, jest kwas ortokrzemowy H ₄ SiO ₄ .

Rysunek 1: Struktura kwasu krzemowego.

Kwas krzemowy należy do rodziny różnych krzemianów. Oznacza to, że największym metalicznym oksoanionem jest krzemian i nie jest do niego przyłączony żaden niemetaliczny atom. Istnieją pojedyncze przypadki, w których mają jeden atom niemetaliczny, ale nigdy więcej niż jeden.

Właściwości fizyczne kwasu krzemowego

Kwas krzemowy występuje tylko w dwóch stanach, bezpostaciowym i krystalicznym. Pierwszy jest uzyskiwany w procesie wytrącania, a drugi jest przedstawiany jako kryształ górski.

Kwas krzemowy w postaci amorficznej (SiO ₃ ) jest biały, bez smaku, nierozpuszczalny w wodzie i nie tworzy ze swoimi cząsteczkami żadnej spójnej masy plastycznej, jak to ma miejsce w przypadku aluminium.

W stanie krystalicznym nie jest rozpuszczany przez żaden tlenokwas. Gdy bardzo rozcieńczony roztwór krzemionki zostanie potraktowany kwasem siarkowym, azotowym lub solnym, kwas krzemowy nie wytrąca się. Zamiast tego wydaje się, że rozpuszcza się w wodzie w postaci hydratu.

Gdy roztwór kwasu lub kwasu dodaje się do roztworu krzemianu, hydrat wytrąca się w postaci galaretowatej, która po wysuszeniu i następnie ogrzaniu z dużą energią staje się substancją nierozpuszczalną.

Reakcje chemiczne

Kwas krzemowy jest wyjątkowo słaby i traci tylko pierwszy proton, gdy zbliża się do pH 10. Tylko 3 znane reakcje z tym kwasem zachodzą w normalnych fizjologicznych warunkach życia.

1. Reakcja z samym sobą, gdy rozpuszczalność zostanie przekroczona, tworząc bezpostaciowy hydrat krzemionki.
2. Jego reakcja z wodorotlenkiem glinu z wytworzeniem wodorotlenku krzemianu glinu.
3. Reakcja z nadmiarem molibdenianu z utworzeniem heteropolikwasów, takich jak silikomolibdenian.

Gdzie znajduje się kwas krzemowy?

Po tlenie najpowszechniejszym pierwiastkiem w przyrodzie jest krzem, występujący w postaci kryształów. W środowisku wodnym staje się niejonizujący, więc sole krzemu w oceanie mogą zakwaszać krzem i tworzyć kwas krzemowy.

Stwierdzono, że wkład netto kwasu krzemowego do światowego oceanu wynosi 6,1 ± 2,0 teramoli krzemu rocznie (1 teramol = 1012 moli). Prawie 80% tego wkładu pochodzi z rzek, których średnie stężenie na świecie wynosi 150 mikromoli (stężenie w wodzie).

W nowoczesnych osadach morskich uzysk netto biogennego krzemu (przemiana rozpuszczonego krzemianu w cząsteczkowy materiał szkieletowy) wynosi 7,1 ± 1,8 teramola na rok.

Produkcja brutto krzemionki biogennej w wodach powierzchniowych wynosi 240 ± 40 teramoli krzemu rocznie, a współczynnik zachowania (nagromadzenie opalesów w osadach / produkcja brutto w wodach powierzchniowych) wynosi 3%.

We florze występuje w roślinie Borago officinalis (Borraje), która w swoim składzie zawiera do 2,2% kwasu krzemowego.

Kwas ortokrzemowy jest najpowszechniejszą formą kwasu krzemowego, który można znaleźć w wielu różnych miejscach. Największe dostępne biologicznie źródła tego kwasu znajdują się w wodzie, czy to w wodzie morskiej, czy w innych napojach, takich jak piwo.

Aby uzyskać go w laboratorium, postępuje się zgodnie z tą samą zasadą, co w oceanie, można go otrzymać przez zakwaszenie krzemianu sodu w roztworze wodnym.

Zastosowania w życiu codziennym

Pasta do zębów

Jest to żel ścierny stosowany w paście do zębów lub w przezroczystej części pasty porysowanej, ponieważ w połączeniu z węglanem wapnia pomaga bezpiecznie usunąć płytkę nazębną szczoteczką.

Jest zarejestrowany jako bezpieczny związek w Amerykańskiej Agencji ds. Żywności i Leków i nie ma znanej toksyczności ani rakotwórczości.

Osuszacz

Po wysuszeniu w piekarniku traci wodę i staje się środkiem osuszającym (substancją, która zasysa wodę z powietrza). Dlatego małe opakowania kryształów żelu krzemionkowego można znaleźć w pojemnikach, których zawartość może zostać uszkodzona przez wilgoć, takich jak butelki z witaminami, elektronika, buty lub produkty skórzane.

Inne zastosowania

Można go znaleźć w sklepach z pamiątkami, takich jak magiczne kamienie, ogród chemiczny lub ogród kryształowy. Jego suchą postać miesza się z solami różnych metali.

Sód wrzucony do wody zostaje zastąpiony metalem, a ponieważ krzemian metalu nie jest rozpuszczalny w wodzie, tworzy się osad o charakterystycznym kolorze metalu. Krzemian metalu również rozszerza się w postaci żelu i rośnie w wodzie jako kolorowe stalagmity.

Korzyści medyczne dotyczące kwasu ortokrzemowego (OSA)

Kwas ortokrzemowy jest najlepszym biologicznie przyswajalnym podłożem silikonowym dla ludzi. Może być stosowany w leczeniu różnych schorzeń, takich jak choroba Alzheimera, zapalenie stawów, miażdżyca tętnic, nadciśnienie, choroby serca, osteoporoza, udar i włosy.

Zdrowe kości

W badaniu z 2008 roku na 136 kobietach z osteopenią podawano im kwas ortokrzemowy wraz z wapniem i witaminą D lub placebo codziennie przez rok. Po roku uczestnicy, którzy otrzymali kwas, poprawili tworzenie kości.

Naukowcy twierdzą, że jest to spowodowane zdolnością kwasu ortokrzemowego do stymulowania produkcji kolagenu (białka znajdującego się w tkance łącznej) i promowania rozwoju komórek budujących kości.

Zdrowie włosów

Małe badanie opublikowane w 2007 roku sugeruje, że kwas ten może pomóc poprawić jakość i zdrowie włosów. W badaniu 48 kobiet z „cienkimi włosami” podzielono na dwie grupy i przez dziewięć miesięcy podawano placebo lub ortosilikon.

Naukowcy odkryli, że kwas ortosalicylowy wydaje się zwiększać wytrzymałość i grubość włosów. Ogólnie jakość włosów poprawiła się również dzięki suplementacji kwasem ortosalicylowym.

Bibliografia

1. Narodowe Centrum Informacji Biotechnologicznej. Baza danych PubChem Compound; CID = 14942. Odzyskany z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Graham, T. (1863). O właściwościach kwasu krzemowego i innych analogicznych substancji koloidalnych. Proceedings of the Royal Society of London, 13, 335-341. Odzyskane z: jstor.org.
3. The Editors of Encyclopedia Britannica (1998) Silicic Acid Chemical Compound. Encyklopedia Britannica. Odzyskany z: britannica.com.
4. Tomsofmaine.com. (2017). Hydrated Silica - Tom's of Maine. Odzyskany z: tomsofmaine.com.
5. William Thomas Brande, Alfred Swaine Taylor. Chemia. Blanchard i Lea. Pobrane 21 marca 2017 r. Z books.google.co.ve.id.
6. Field, S. (2017). Uwodniona krzemionka. Pobrane 22 marca 2017 z: sci-toys.com.