Axit silic

Axit silic là một loại hợp chất hóa học. Tên gọi axit silic dùng để chỉ một nhóm hợp chất hóa học trong đó nguyên tử silic liên kết với oxit và nhóm hydroxyl. Công thức chung của các hợp chất này là [SiO_x(OH)_4-2x]_n. Một số axit silic đơn giản đã được xác định, nhưng chỉ tồn tại trong dung dịch nước loãng, chẳng hạn như axit metasilic (H₂SiO₃), axit octosilic (H₄SiO₄, pK_a1 = 9,84, pK_a2 = 13,2 ở 25°C), axit đisilic (H₂Si₂O₅), và axit pyrosilic (H₆Si₂O₇); tuy nhiên, ở dạng rắn, chúng có thể kết hợp để tạo thành các axit silic polyme với cấu trúc phức tạp.

Phản ứng hóa học

Phản ứng của axit silic thường khó kiểm soát. Chẳng hạn, việc loại bỏ một phần nước từ axit metasilic là thách thức vì phản ứng thường tạo ra silic dioxide (SiO₂) và nước.

Phản ứng axit-base

Axit silic, giống như các silanol khác, là một axit yếu. Nó có thể bị khử proton trong dung dịch, và có thể tạo thành silicat base.

Quá trình sản xuất

Axit silic được Jöns Jacob Berzelius phát hiện trong khoảng thời gian từ năm 1810 đến 1836 khi ông nghiên cứu silic sinh ra từ các thí nghiệm của mình. Tuy nhiên, ông không nhận ra sự khác biệt giữa axit silic và silic dioxide.

Hydrat hóa

Axit silicic tự nhiên hình thành qua quá trình phi sinh học gọi là hydrat hóa, nhờ sự tham gia của nước và thạch anh, các chất phổ biến trên Trái Đất. Phản ứng tạo ra axit silic từ thạch anh và nước có thể được biểu diễn như sau:

Thạch anhSiO
₂ + Nước2 H
₂O → Axit octosilicicH
₄SiO
₄.

Nếu sản phẩm tiếp xúc với không khí, sẽ hình thành sản phẩm khô.

Tổng hợp

Axit silicic có thể được tạo ra bằng cách axit hóa natri silicat trong dung dịch nước. Một thách thức lớn khi sử dụng axit silicic trong tổng hợp hóa học là chúng dễ bị mất nước, dẫn đến sự hình thành silica gel polyme ngẫu nhiên, một dạng của silic dioxide. Quá trình này thường kéo theo hiện tượng ngưng tụ.

Axit silicic đại dương

Silica hòa tan (DSi, từ tiếng Anh dissolved silica) là thuật ngữ dùng trong hải dương học để chỉ silica hòa tan trong nước dưới dạng silic hydroxide, có thể đo được bằng các phương pháp phân tích tiêu chuẩn (như Strickland & Parsons, 1972). Thuật ngữ silica hòa tan không bao gồm silicat dưới dạng khoáng vật silicat, mà là các khoáng vật tạo thành vòng, tấm, chuỗi và khối tứ diện. Thuật ngữ này cũng khác với silicon, các polyme hữu cơ của silic. Trong nước tự nhiên tồn tại ba loại DSi khác biệt.

• SiO₂(OH)₂
• SiO(OH)₃
• Si(OH)₄

DSi (ở đây là axit silicic) hình thành gần bề mặt đại dương qua quá trình hydrat hóa. Sau đó, nó được vận chuyển đến các vùng biển sâu bởi nước chảy từ các vùng cực. Sự tích tụ của axit silicic trong đại dương được điều chỉnh tự nhiên, tuy nhiên, hoạt động của con người có thể làm thay đổi sự cân bằng này. Axit silicic chủ yếu bị loại bỏ qua chuyển hóa thành silic dioxide và nước. Trong các đại dương, silic chủ yếu tồn tại dưới dạng axit octosilicic (H₄SiO₄) và chu trình sinh địa hóa của nó được điều tiết bởi nhóm tảo cát, mà polyme hóa axit silicic thành silica sinh học để xây dựng vách tế bào của chúng (vỏ tảo cát).

Các loại tảo cát đại dương vận chuyển Si(OH)₄.

Ở các tầng nước sâu nhất, bề mặt đại dương thường không bão hòa với DSi, ngoại trừ ở Hải lưu vòng Nam Cực, phía nam vĩ độ 55° nam.

DSi được tái sinh khi độ sâu nước tăng lên, và nồng độ DSi cao dọc theo hành trình từ Đại Tây Dương qua Ấn Độ Dương đến Thái Bình Dương.

Nghiên cứu về sinh học

Các nghiên cứu về mối liên hệ giữa nhôm và bệnh Alzheimer cho thấy axit silicic trong bia có thể giảm hấp thu nhôm qua hệ tiêu hóa và tăng thải nhôm qua thận.

Axit octosilicic, khi được ổn định bằng choline (ch-OSA), là một loại thực phẩm chức năng có khả năng chống lại sự gãy rụng của tóc, cải thiện tình trạng da và các thuộc tính cơ học của da, cũng như làm giảm tình trạng móng tay, móng chân giòn, ngăn ngừa mất xương đùi ở chuột cắt buồng trứng già, tăng cường collagen ở bắp chân, và hỗ trợ hình thành collagen xương ở phụ nữ loãng xương.

Liên kết ngoài

• Trang web của nhóm nghiên cứu hóa sinh vô cơ về nhôm và silic