Kwasy krzemowe

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania

Kwasy krzemowe (tlenowe kwasy krzemu) – nieorganiczne związki chemiczne powstałe z połączenia krzemu, tlenu i wodoru o ogólnym wzorze chemicznym [SiOx(OH)4−2x]n. Kwasy tlenowe krzemu otrzymuje się w reakcjach hydrolizy krzemianów.

Zestawienie niższych kwasów krzemowych[1]

  • kwas metakrzemowy, H2SiO3, CAS 7699-41-4
  • kwas ortokrzemowy (lub kwas krzemowy), H4SiO4, CAS 10193-36-9
  • kwas metadikrzemowy, H2Si2O5
  • kwas dikrzemowy (lub kwas pirokrzemowy), H6Si2O7, CAS 20638-18-0

Otrzymywanie[edytuj | edytuj kod]

Ditlenek krzemu jest bezwodnikiem kwasowym, jednakże nie ulega bezpośredniej reakcji z wodą. Uwodnienie SiO2 udaje się przeprowadzić tylko okrężną drogą, np. przez stapianie go z NaOH w celu otrzymania dobrze rozpuszczalnych krzemianów sodu (np. ortokrzemianów sodu Na4SiO4). Produktem reakcji protolitycznych są kwasy krzemowe i polikrzemowe o różnym składzie, trudne do rozdzielenia. Pierwszym produktem jest kwas ortokrzemowy (H4SiO4), który wykazuje tendencję do odszczepiana cząsteczek wody i kondensowania z utworzeniem kwasów polikrzemowych.

Proces kondensacji[edytuj | edytuj kod]

Kondensacja kwasu ortokrzemowego prowadzi nie tylko do wytworzenia prostych, ale także i rozgałęzionych łańcuchów. Przez wielokrotne powtórzenie tego procesu mogą się tworzyć nawet struktury trójwymiarowe. Procesowi kondensacji towarzyszy zatem tworzenie się coraz większych cząsteczek. Szybkość procesu kondensacji w bardzo dużym stopniu zależy od pH. Jest ona największa, gdy pH wynosi około 6-7 i wyraźnie maleje, jeśli kwasowość wzrasta lub się zmniejsza. Galaretowaty żel wydzielający się z roztworu w wyniku procesu kondensacji jest skomplikowaną mieszaniną kwasów polikrzemowych. Nie udaje się wydzielenie poszczególnych czystych kwasów krzemowych o określonym składzie chemicznym. Suszenie żelu kwasów polikrzemowych w powietrzu prowadzi do otrzymania żelu krzemionkowego – silikażelu

Rozpuszczalność kwasów krzemowych[edytuj | edytuj kod]

Tylko najprostsze kwasy krzemowe tworzą roztwory rzeczywiste. Wyższe dają tylko roztwory koloidalne. Jeszcze wyższe wydzielają się w postaci galaretowatego osadu, przy czym cały roztwór może zakrzepnąć w żel.

Kwas krzemowy w żywności[edytuj | edytuj kod]

Kwas krzemowy naturalnie występuje w żywności: zbożach, warzywach, owocach, piwie oraz wodach mineralnych[2]. Kwas krzemowy cechuje się wysoką biodostępnością – ok. 43% zostaje przyswojone przez organizm człowieka[3]. Kwas krzemowy uważany jest za najlepsze źródło krzemu dla człowieka[4]. Fakt, że krzem jest pierwiastkiem niezbędnym do prawidłowego funkcjonowania organizmu (np. wpływa na utrzymanie odpowiedniego poziomu gęstości mineralnej kości[5]), a zawartość krzemu we współczesnej diecie się zmniejsza[2], opracowywane są suplementy diety wzbogacone w krzem. Jednak zastosowanie kwasu krzemowego do ich produkcji ogranicza efekt polimeryzacji. Przy stężeniu powyżej 0,1% molekuły kwasu krzemowego łączą się, tworząc kwas polikrzemowy o znacznie mniejszej przyswajalności. W celu zapobiegania polimeryzacji monomerów kwasu krzemowego opracowano kilka metod stabilizacji:

  • metylosilanotriol, MeSi(OH)
    3
    (MMST, tzw. „krzem organiczny”) jest pochodną kwasu krzemowego, do której wprowadzono grupę metylową[6]
  • kwas krzemowy stabilizowany choliną (ch-OSA, choline-stabilised orthosilicic acid)[7]
  • kompleks kwasu krzemowego z waniliną (OSA-VC, orthosilicic acid-vanillin complex)[8]

Wszystkie trzy rodzaje są dopuszczone do stosowania w suplementach diety.

Przypisy[edytuj | edytuj kod]

  1. Baza Reaxys
  2. a b Publikacja w otwartym dostępie – możesz ją bezpłatnie przeczytać Ravin Jugdaohsingh i inni, Dietary silicon intake and absorption, „The American Journal of Clinical Nutrition”, 75 (5), 2002, s. 887–893, DOI10.1093/ajcn/75.5.887, PMID11976163 (ang.).
  3. Publikacja w płatnym dostępie – wymagana płatna rejestracja lub wykupienie subskrypcji Forrest H. Nielsen, Update on the possible nutritional importance of silicon, „Journal of Trace Elements in Medicine and Biology”, 28 (4), 2014, s. 379–382, DOI10.1016/j.jtemb.2014.06.024 [dostęp 2020-01-29] (ang.).
  4. Publikacja w płatnym dostępie – wymagana płatna rejestracja lub wykupienie subskrypcji K. Van Dyck i inni, Bioavailability of silicon from food and food supplements, „Fresenius' Journal of Analytical Chemistry”, 363 (5-6), 1999, s. 541–544, DOI10.1007/s002160051243.
  5. Publikacja w otwartym dostępie – możesz ją bezpłatnie przeczytać Ravin Jugdaohsingh i inni, Dietary silicon intake is positively associated with bone mineral density in men and premenopausal women of the Framingham Offspring cohort, „Journal of Bone and Mineral Research: The Official Journal of the American Society for Bone and Mineral Research”, 19 (2), 2004, s. 297–307, DOI10.1359/JBMR.0301225, PMID14969400 (ang.).
  6. Publikacja w otwartym dostępie – możesz ją bezpłatnie przeczytać Safety of organic silicon (monomethylsilanetriol, MMST) as a novel food ingredient for use as a source of silicon in food supplements and bioavailability of orthosilicic acid from the source, „EFSA Journal”, 14 (4), 2016, s. 4436, DOI10.2903/j.efsa.2016.4436 (ang.).
  7. Publikacja w otwartym dostępie – możesz ją bezpłatnie przeczytać Choline-stabilised orthosilicic acid added for nutritional purposes to food supplements, „EFSA Journal”, 7 (2), 2009, art. nr 948, DOI10.2903/j.efsa.2009.948 [dostęp 2020-01-29].
  8. Publikacja w otwartym dostępie – możesz ją bezpłatnie przeczytać Maged Younes i inni, Safety of orthosilicic acid-vanillin complex (OSA-VC) as a novel food ingredient to be used in food supplements as a source of silicon and bioavailability of silicon from the source, „EFSA Journal”, 16 (1), 2018, art. nr e05086, DOI10.2903/j.efsa.2018.5086 (ang.).

Bibliografia[edytuj | edytuj kod]