Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Ортокремниевая кислота
Ортосиликат-кислота-3D-шары.png
Имена
Название ИЮПАК
Ортокремниевая кислота
Другие имена
Кремниевая кислота
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
ChemSpider
ECHA InfoCard100.030.421 Отредактируйте это в Викиданных
Номер ЕС
  • 233-477-0
UNII
  • InChI = 1S / H4O4Si / c1-5 (2,3) 4 / h1-4H проверитьY
    Ключ: RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N проверитьY
  • InChI = 1S / H4O4Si / c1-5 (2,3) 4 / h1-4H
    Ключ: RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N
  • InChI = 1 / H4O4Si / c1-5 (2,3) 4 / h1-4H
    Ключ: RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYAS
  • O [Si] (O) (O) O
Характеристики
H 4 O 4 Si
Молярная масса96,113  г · моль -1
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N ( что есть   ?)проверитьY☒N
Ссылки на инфобоксы

Ортокремниевая кислота - это химическое соединение с формулой Si (OH).
4. Он был синтезирован с использованием неводных растворов . Предполагается, что он присутствует, когда диоксид кремния (кремнезем) SiO
2 растворяется в воде на уровне миллимолярной концентрации.

Введение [ править ]

Термин кремниевая кислота традиционно используется в качестве синонима для диоксида кремния , SiO 2 . Строго говоря, кремнезем - это ангидрид ортокремниевой кислоты Si (OH) 4 .

Si (OH) 4 ⇌ SiO 2 ↓ + 2H 2 O

Растворимость диоксида кремния в воде сильно зависит от его кристаллической структуры. Растворимость аморфного кремнезема при давлении пара растворов от 0 до 250 ° C определяется уравнением

журнал C = -731/Т + 4,52

где C - концентрация кремнезема в мг / кг, а T - абсолютная температура в градусах Кельвина. [1] Это соответствует максимальной растворимости около 2 ммоль / л при температуре окружающей среды. Попытки получить более концентрированные растворы приводят к образованию силикагеля . [2] Поскольку концентрация ортокремниевой кислоты в воде настолько мала, соединения, присутствующие в растворе, не были полностью охарактеризованы. Линус Полинг предсказал, что кремниевая кислота будет очень слабой кислотой. [3]

Si (OH) 4 ⇌ Si (OH) 3 O - + H +

Ситуация изменилась в 2017 году, когда мономер ортокремниевой кислоты был получен гидрогенолизом тетракис (бензоилокси) силана, (Si (OCH 2 C 6 H 5 ) 4 , в растворе в диметилацетамиде или родственных растворителях. Была определена кристаллическая структура этого соединения. методом рентгеновской кристаллографии . Нейтронографию также использовали для определения местоположения атомов водорода. Дисиликоновая кислота была синтезирована путем гидрирования ее гексакис (метилфенокси) производного, (CH 3 C 6 H 4 O) 3 SiOSi (OC 6 H4 кан. 3 ) 3 . Циклическая трисиликоновая кислота Si 3 O 3 (OH) 6 и циклическая тетрасиликоновая кислота Si 4 O 4 (OH) 8 были синтезированы вариациями этого метода. [4]

С этими новыми открытиями термин кремниевая кислота стал неоднозначным: помимо традиционного использования в качестве синонима кремнезема, SiO 2 , теперь его можно использовать для соединения Si (OH) 4 . В этой статье сохранено традиционное употребление цитат из цитируемых публикаций, в которых оно используется.

Производное Si (OH) 3 F охарактеризовано в водных растворах, содержащих кремниевую кислоту и фторид- ион.

Si (OH) 4 + F - ⇌ Si (OH) 3 F + OH -

Фторид- ионный селективный электрод использовали для определения его константы стабильности . [5]

Кремниевая кислота океаническая [ править ]

В самом верхнем слое воды поверхностный океан недонасыщен по отношению к растворенному кремнезему, за исключением Антарктического циркумполярного течения к югу от 55 ° ю. тихий океан. [6] [7]

  • Концентрация растворенного кремнезема в верхней пелагиали . [8]

  • Концентрация растворенного кремнезема на глубине 10 м. [9] [10]

  • Концентрация растворенного кремнезема на глубине 1000 м. [9] [10]

Теоретические расчеты показывают, что растворение кремнезема в воде начинается с образования SiO
2· 2 H
2O комплекс, который превращается в ортокремниевую кислоту. [11]

Биогеохимический цикл кремнезема регулируется водорослями, известными как диатомовые водоросли . [12] [13] Эти водоросли полимеризуют кремниевую кислоту до так называемого биогенного кремнезема , который используется для построения их клеточных стенок (так называемых панцирей ). [14]

Растения и животные [ править ]

Вне морской среды соединения кремния имеют очень небольшую биологическую функцию. Небольшие количества кремнезема абсорбируются из почвы некоторыми растениями, а затем выводятся в виде фитолитов . [15]

Было обнаружено, что подкожные инъекции растворов ортокремниевой кислоты (около 1%) мышам вызывают локальное воспаление и отек . Перитонеальные инъекции 0,1  мл свежеприготовленной кислоты часто приводили к летальному исходу. Токсичность заметно снижалась по мере старения раствора, до такой степени, что после того, как раствор превратился в гель, он не оказывал никакого воздействия, кроме механического. Растворы были столь же токсичны при внутривенном введении , но приправленные или гелеобразные растворы были примерно так же токсичны, как и свежие. [2]

Исследования, касающиеся взаимосвязи алюминия и болезни Альцгеймера, включали способность кремниевой кислоты в пиве снижать поглощение алюминия пищеварительной системой, а также увеличивать выведение алюминия почками. [16] [17]

Холин -stabilized ортокремниевая кислота (CH-OSA) является пищевой добавкой . Было показано, что он предотвращает потерю прочности на растяжение в человеческих волосах; [18] положительно влияет на поверхность и механические свойства кожи, а также на ломкость волос и ногтей; [19] для уменьшения синдрома ломкости ногтей; [20] для частичного предотвращения потери бедренной кости у старых овариэктомированных крыс ; [21] для увеличения концентрации коллагена у телят; [22] и потенциально благоприятно влиять на образование коллагена в костях женщин с остеопенией. [23]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Фурнье, Роберт О.; Роу, Джек Л. (1977). «Растворимость аморфного кремнезема в воде при высоких температурах и высоких давлениях» (PDF) . Американский минералог . 62 : 1052–1056.
  2. ^ а б Гай, МЫ; Парди, WJ (1922). «Ядовитые свойства коллоидного кремнезема. I: эффекты парентерального введения больших доз» . Британский журнал экспериментальной патологии . 3 (2): 75–85. PMC 2047780 . 
  3. ^ Полинг, Линус (1960). Природа химической связи (3-е изд.). Итака, Нью-Йорк: Издательство Корнельского университета. п. 557 .
  4. ↑ Игараси, Масаясу; Мацумото, Томохиро; Ягахаши, Фудзио; Ямасита, Хироши; Оххара, Такаши; Ханасима, Такаясу; Накао, Акико; Мойош, Такето; Сато, Кадзухико; Симада, Сигеру (2017). «Неводный селективный синтез ортокремниевой кислоты и ее олигомеров» . Nature Communications . 8 (1): 140. Bibcode : 2017NatCo ... 8..140I . DOI : 10.1038 / s41467-017-00168-5 . PMC 5529440 . PMID 28747652 .  
  5. ^ Чаватта, Либерато; Юлиано, Мауро; Порту, Рафаэлла (1988). «Фторсиликатные равновесия в растворе кислоты». Многогранник . 7 (18): 1773–1779. DOI : 10.1016 / S0277-5387 (00) 80410-6 .
  6. ^ Цифры здесь были получены с использованием интерактивного веб-сайта, который использует годовые значения DSi из LEVITUS94: World Ocean Atlas 1994, атласа объективно проанализированных полей основных параметров океана в годовом, сезонном и месячном временных масштабах . Заменено WOA98. Отредактировал Сид Левитус.
  7. ^ "Атлас Мирового океана 1994" .
  8. ^ Информация, Министерство торговли США, Национальные экологические центры NOAA. «Атлас Мирового океана 2009» . www.nodc.noaa.gov . Проверено 17 апреля 2018 года .
  9. ^ a b Приведенные здесь цифры были составлены с использованием интерактивного веб-сайта, который использует годовые значения DSi из LEVITUS94: World Ocean Atlas 1994, атласа объективно проанализированных полей основных параметров океана в годовом, сезонном и месячном масштабах . Заменено WOA98. Отредактировал Сид Левитус.
  10. ^ a b "Атлас Мирового океана 1994" .
  11. ^ Мондал, Бхаскар; Гош, Дипанвита; Дас, Абхиджит К. (2009). «Термохимия реакции образования кремниевой кислоты: Прогнозирование нового пути реакции». Письма по химической физике . 478 (4–6): 115–119. Bibcode : 2009CPL ... 478..115M . DOI : 10.1016 / j.cplett.2009.07.063 .
  12. ^ Сивер, Р. (1991). Кремнезем в океанах: биогеологическое взаимодействие. В: Schneider, SH, Boston, PH (ред.), Scientists On Gaia , MIT Press, Кембридж, Массачусетс, США, стр. 287-295.
  13. ^ Treguer П., Нельсон, DM, Ван Беннеком, AJ, DeMaster, ди - джей, Leynaert, А. Queguiner, B. (1995). «Баланс кремнезема в мировом океане: переоценка». Наука . 268 (5209): 375–379. Bibcode : 1995Sci ... 268..375T . DOI : 10.1126 / science.268.5209.375 . PMID 17746543 . S2CID 5672525 .  CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  14. ^ Del Amo, Ю. и М. А. Бжезинский. 1999. Химическая форма растворенного Si, усваиваемая морскими диатомовыми водорослями. J. Phycol. 35: 1162-1170. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1046/j.1529-8817.1999.3561162.x/abstract
  15. Перейти ↑ Snyder, GH (2001). «Методы анализа содержания кремния в растениях, почвах и удобрениях». Исследования в области растениеводства . 8 : 185–196. DOI : 10.1016 / S0928-3420 (01) 80015-X .
  16. ^ Exley С, Корчажкина О, Работа Д, Стрекопытовского S, Polwart А, Кроум Р (2006). «Неинвазивная терапия для снижения нагрузки алюминия на организм при болезни Альцгеймера» . J. Alzheimers Dis . 10 (1): 17–24, обсуждение 29–31. DOI : 10.3233 / JAD-2006-10103 . PMID 16988476 . S2CID 10817452 .  
  17. ^ Гонсалеса-Муньос MJ, Пенья A, Meseguer I (2008). «Роль пива как возможного защитного фактора в предотвращении болезни Альцгеймера». Food Chem. Toxicol . 46 (1): 49–56. DOI : 10.1016 / j.fct.2007.06.036 . PMID 17697731 . 
  18. ^ Wickett RR, Kossmann E, Barel A и др. (2007). «Влияние перорального приема ортокремниевой кислоты, стабилизированной холином, на прочность на разрыв и морфологию волос у женщин с тонкими волосами». Arch. Дерматол. Res . 299 (10): 499–505. DOI : 10.1007 / s00403-007-0796-z . PMID 17960402 . S2CID 37258319 .  
  19. ^ Барел А, Каломм М, Тимченко А и др. (2005). «Влияние перорального приема ортокремниевой кислоты, стабилизированной холином, на кожу, ногти и волосы у женщин с фотоповрежденной кожей». Arch. Дерматол. Res . 297 (4): 147–53. DOI : 10.1007 / s00403-005-0584-6 . PMID 16205932 . S2CID 59944678 .  
  20. ^ Scheinfeld N, Dahdah MJ, Scher R (2007). «Витамины и минералы: их роль в здоровье и болезнях ногтей». J Drugs Dermatol . 6 (8): 782–7. PMID 17763607 . 
  21. ^ Calomme M, Geusens P, Demeester N и др. (2006). «Частичная профилактика долговременной потери бедренной кости у старых овариэктомированных крыс с добавлением ортокремниевой кислоты, стабилизированной холином». Calcif. Tissue Int . 78 (4): 227–32. DOI : 10.1007 / s00223-005-0288-0 . PMID 16604283 . S2CID 19175032 .  
  22. ^ Calomme MR, Ванден Берге DA (1997). «Добавление телят стабилизированной ортокремниевой кислоты. Влияние на концентрации Si, Ca, Mg и P в сыворотке крови, а также на концентрацию коллагена в коже и хрящах». Biol Trace Elem Res . 56 (2): 153–65. DOI : 10.1007 / BF02785389 . PMID 9164661 . S2CID 6162455 .  
  23. ^ Спектор Т.Д., Каломм М.Р., Андерсон С.Х. и др. (2008). «Добавка стабилизированной холином ортокремниевой кислоты в качестве дополнения к кальцию / витамину D3 стимулирует маркеры костеобразования у женщин с остеопенией: рандомизированное плацебо-контролируемое исследование» . BMC Musculoskelet Disord . 9 : 85. DOI : 10,1186 / 1471-2474-9-85 . PMC 2442067 . PMID 18547426 .