Orthokieselsäure - Orthosilicic acid
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| Namen | |
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IUPAC-Name
Orthokieselsäure
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| Andere Namen
Kieselsäure
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| Bezeichner | |
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3D-Modell ( JSmol )
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| ChEBI | |
| ChemSpider | |
| ECHA-InfoCard |
100.030.421 
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| EG-Nummer | |
| 2009 | |
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PubChem- CID
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| UNII | |
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CompTox-Dashboard ( EPA )
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| Eigenschaften | |
| H 4 O 4 Si | |
| Molmasse | 96,113 g·mol -1 |
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Sofern nicht anders angegeben, beziehen sich die Daten auf Materialien im Standardzustand (bei 25 °C [77 °F], 100 kPa). |
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 ( was ist ?)
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| Infobox-Referenzen | |
Orthokieselsäure ist eine chemische Verbindung mit der Formel Si(OH)
4. Es wurde unter Verwendung nichtwässriger Lösungen synthetisiert . Es wird angenommen, dass es vorliegt, wenn Siliziumdioxid (Silica) SiO
2 löst sich in Wasser in millimolarer Konzentration auf.
Einführung
Der Begriff Kieselsäure wird traditionell als Synonym für Kieselsäure , SiO 2 verwendet . Genau genommen ist Kieselsäure das Anhydrid der Orthokieselsäure, Si(OH) 4 .
- Si(OH) 4 ⇌ SiO 2 ↓ + 2H 2 O
Die Löslichkeit von Siliziumdioxid in Wasser hängt stark von seiner Kristallstruktur ab. Die Löslichkeit von amorpher Kieselsäure beim Dampfdruck von Lösungen von 0 bis 250 °C und 200 bis 1379 bar ergibt sich aus der Gleichung
- log C = − 731/T + 4,52
wobei C die Kieselsäurekonzentration in mg/kg und T die absolute Temperatur in Kelvin ist. Dies entspricht einer maximalen Löslichkeit von ca. 2 mmol/L bei Umgebungstemperatur. Versuche, konzentriertere Lösungen herzustellen, führen zur Bildung von Kieselgel . Aufgrund der geringen Konzentration von Orthokieselsäure in Wasser sind die in Lösung vorliegenden Verbindungen nicht vollständig charakterisiert. Linus Pauling sagte voraus, dass Kieselsäure eine sehr schwache Säure sein würde.
- Si(OH) 4 ⇌ Si(OH) 3 O − + H +
Die Situation änderte sich 2017, als das Orthokieselsäuremonomer durch Hydrogenolyse von Tetrakis(benzoyloxy)silan, (Si(OCH 2 C 6 H 5 ) 4 , in Lösung in Dimethylacetamid oder verwandten Lösungsmitteln erhalten wurde. Die Kristallstruktur dieser Verbindung wurde bestimmt durch Röntgenkristallographie . Neutronenbeugung wurde auch verwendet, um die Position der Wasserstoffatome zu bestimmen. Dikieselsäure wurde durch Hydrierung ihres Hexakis(methylphenoxy)-Derivats, (CH 3 C 6 H 4 O) 3 SiOSi(OC 6 H 4 . ) synthetisiert CH 3 ) 3. Cyclische Trikieselsäure, Si 3 O 3 (OH) 6 und cyclische Tetrakieselsäure, Si 4 O 4 (OH) 8 wurden durch Variationen dieses Verfahrens synthetisiert.
Mit diesen neuen Erkenntnissen ist der Begriff Kieselsäure mehrdeutig geworden: Neben der traditionellen Verwendung als Synonym für Kieselsäure, SiO 2 , kann er nun auch für die Verbindung Si(OH) 4 verwendet werden . Die traditionelle Verwendung wird in diesem Artikel für Zitate aus zitierten Veröffentlichungen beibehalten, die sie verwenden.
Das Derivat Si(OH) 3 F wurde in wässrigen Lösungen charakterisiert, die Kieselsäure und das Fluoridion enthalten .
- Si(OH) 4 + F − ⇌ Si(OH) 3 F + OH −
Eine ionenselektive Fluoridelektrode wurde verwendet, um ihre Stabilitätskonstante zu bestimmen .
Ozeanische Kieselsäure
In der obersten Wassersäule der Oberfläche Ozean ist in Bezug auf gelöste Kieselsäure untersättigt, mit Ausnahme des antarktischen Zirkumpolarstroms südlich von 55 ° S. Die gelösten Kieselsäurekonzentration steigt mit zunehmender Wassertiefe und entlang des Förderbandes vom Atlantik über das Indischen in der Pazifische Ozean.
Gelöste Kieselsäurekonzentration in der oberen pelagischen Zone .
Gelöste Kieselsäurekonzentration in 10 m Tiefe.
Gelöste Kieselsäurekonzentration in 1000 m Tiefe.
Theoretische Rechnungen zeigen, dass die Auflösung von Siliciumdioxid in Wasser mit der Bildung eines SiO . beginnt
2·2 H
2O- Komplex, der in Orthokieselsäure umgewandelt wird.
Der biogeochemische Kieselsäurekreislauf wird von den Algen , den Kieselalgen, reguliert . Diese Algen polymerisieren die Kieselsäure zu sogenannter biogener Kieselsäure , die zum Aufbau ihrer Zellwände (sogenannten Frustules ) verwendet wird.
Pflanzen und Tiere
Außerhalb der Meeresumwelt haben Siliziumverbindungen nur eine sehr geringe biologische Funktion. Einige Pflanzen nehmen kleine Mengen Kieselsäure aus dem Boden auf, um dann in Form von Phytolithen ausgeschieden zu werden .
Es wurde festgestellt, dass subkutane Injektionen von Orthokieselsäurelösungen (etwa 1 %) bei Mäusen lokale Entzündungen und Ödeme verursachten . Peritoneale Injektionen von 0,1 ml frisch zubereiteter Säure waren oft tödlich. Die Toxizität nahm mit zunehmender Alterung der Lösung merklich ab, bis die Lösung, nachdem sie sich in ein Gel verwandelt hatte, keine anderen Wirkungen als die mechanischen hatte. Die Lösungen waren bei Verabreichung durch intravenöse Injektion gleich toxisch , aber gewürzte oder gelierte Lösungen waren ungefähr so toxisch wie frische.
Untersuchungen zum Zusammenhang von Aluminium und Alzheimer-Krankheit haben die Fähigkeit von Kieselsäure in Bier umfasst, die Aluminiumaufnahme im Verdauungssystem zu reduzieren sowie die renale Ausscheidung von Aluminium zu erhöhen.
Cholin stabilisiertes Orthosäure (ch-OSA) ist ein Nahrungsergänzungsmittel . Es hat sich gezeigt, dass es den Verlust der Zugfestigkeit in menschlichem Haar verhindert; die Oberfläche und die mechanischen Eigenschaften der Haut sowie die Brüchigkeit von Haaren und Nägeln positiv zu beeinflussen; um das Syndrom der brüchigen Nägel zu lindern; um den Femurknochenverlust bei alten ovariektomierten Ratten teilweise zu verhindern ; um die Kollagenkonzentration bei Kälbern zu erhöhen; und eine potenziell positive Wirkung auf die Bildung von Kollagen in den Knochen von Frauen mit Osteopenie haben.