Kwas krzemowy: właściwości, reakcje i zastosowania

Kwas krzemowy jest uwodnioną postacią tlenku krzemu. Jest to ogólna nazwa rodziny związków chemicznych utworzonych przez krzem i pewną ilość cząsteczek wodoru i tlenu.

Ogólny wzór dla tych kwasów to [SiO _x (OH) _4-2x ] _n, a najczęstszą postacią, w której zwykle się znajduje, jest kwas ortokrzemowy H ₄ SiO ₄ .

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

Właściwości fizyczne kwasu krzemowego

Kwas krzemowy występuje tylko w dwóch stanach, bezpostaciowy i krystaliczny. Pierwszy uzyskuje się przez proces wytrącania, a drugi jako kryształ skalny.

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

W stanie krystalicznym nie rozpuszcza się w żadnym kwasie tlenowym. Gdy bardzo rozcieńczony roztwór roztworu krzemionki jest traktowany kwasem siarkowym, azotowym lub chlorowodorowym, kwas krzemowy nie wytrąca się. Zamiast tego wydaje się być rozpuszczony w wodzie jako hydrat.

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

Reakcje chemiczne

Kwas krzemowy jest wyjątkowo słaby i traci swój pierwszy proton tylko przy zbliżaniu się do pH 10. Znane są tylko 3 reakcje tego kwasu, które występują w normalnych warunkach fizjologicznych życia.

1. Reakcja z samym sobą, gdy rozpuszczalność jest przekroczona, aby utworzyć hydrat bezpostaciowej krzemionki.
2. Jego reakcja z wodorotlenkiem glinu z wytworzeniem wodorotlenku krzemianu glinu.
3. Reakcja z nadmiarem molibdenianu z wytworzeniem heteropolikwasów, takich jak krzemianolibdenian.

Gdzie jest kwas krzemowy?

Po tlenie krzem jest najczęstszym elementem natury, ma postać kryształów. Kiedy jest w środowisku wodnym, staje się niejonizujący, więc sole krzemu w oceanie mogą zakwaszać krzem i tworzyć kwas krzemowy.

Wsad netto kwasu krzemowego w oceanie światowym stwierdzono w 6, 1 ± 2, 0 teramoli krzemu rocznie (1 teramol = 1012 mole). Prawie 80% tego wkładu pochodzi z rzek, których średnie globalne stężenie wynosi 150 mikromoli (stężenie w wodzie).

We współczesnych osadach morskich wydajność netto krzemu biogennego (przemiana rozpuszczonego krzemianu w materiał cząsteczkowy szkieletowy) wynosi 7, 1 ± 1, 8 teramoli rocznie.

Produkcja brutto biogenicznej krzemionki w wodach powierzchniowych wynosi 240 ± 40 teramoli krzemu rocznie, a współczynnik zachowania (akumulacja opales w osadach / produkcja brutto w wodach powierzchniowych) wynosi 3 procent.

W florze występuje roślina Borago officinalis (Borrage), która w swoim składzie zawiera do 2, 2% kwasu krzemowego.

Kwas ortokrzemowy jest najczęstszą postacią kwasu krzemowego, który można znaleźć w różnych miejscach. Główne biodostępne źródła tego kwasu znajdują się w wodzie, albo w wodzie morskiej, albo w innych napojach, takich jak piwo.

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

Używa w życiu codziennym

Pasta do zębów

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

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

Osuszacz

Gdy schnie w piecu, traci wodę i staje się środkiem osuszającym (substancja, która przyciąga wodę z powietrza). Dlatego małe opakowania kryształów żelu krzemionkowego można znaleźć w pojemnikach, których zawartość może zostać uszkodzona przez wilgoć, takich jak butelki witamin, elektronika, buty lub wyroby skórzane.

Inne zastosowania

Można go znaleźć w sklepach z pamiątkami, takich jak magiczne kamienie, ogród chemiczny lub szklany ogród. Jego sucha postać jest mieszana z solami różnych metali.

Gdy do wody dodaje się sód, zastępuje się go metalem, a ponieważ krzemian metalu nie rozpuszcza się w wodzie, powstaje osad o charakterystycznym kolorze metalu. Krzemian metalu rozszerza się również w postaci żelu i rośnie jako kolorowe stalagmity w wodzie.

Korzyści medyczne kwasu ortokrzemowego (OSA)

Kwas ortokrzemowy jest najlepszym dostępnym biologicznie środkiem krzemowym dla ludzi. Może być stosowany do leczenia różnych schorzeń, takich jak choroba Alzheimera, zapalenie stawów, miażdżyca, nadciśnienie, choroby serca, osteoporoza, udar i włosy

Zdrowie kości

W badaniu 136 kobiet z osteopenią w 2008 r. Codziennie 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 tworzących kości.

Zdrowie we włosach

Niewielkie badanie opublikowane w 2007 r. Sugeruje, że kwas ten może poprawić jakość i zdrowie włosów. W badaniu 48 kobiet z „cienkimi włosami” podzielono na dwie grupy i podawano im placebo lub suplement ortosilikowy przez dziewięć miesięcy.

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