ケイ酸 ケイ酸イオン

ケイ酸

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2021/07/04 22:34 UTC 版)

ケイ酸イオン

最も簡単な構造のものはオルトケイ酸イオン(—さん—、orthosilicate, SiO4−
4
)であり、形式的にはオルトケイ酸の四段目解離により生成するが、水溶液中ではたとえ強塩基性であってもこのようなイオンは確認されず、マグネシウム塩すなわち橄欖石のような天然鉱物中に存在し、ネソケイ酸塩と呼ばれる。正四面体型構造で、鉄橄欖石結晶中においてSi−O結合距離は164pmである。

縮合して2個のSiO4四面体を酸素で架橋した二ケイ酸イオン(Si2O6−
7
)を含む鉱物はソロケイ酸塩と呼ばれ緑簾石などがある。

さらにSiO4四面体が鎖状に結合したイノケイ酸塩((SiO3)2n−
n
, (Si4O11)6n−
n
)、環状構造のサイクロケイ酸塩((SiO3)12−)
6
、層状構造のフィロケイ酸塩((Si2O5)2n−
n
)および三次元構造のテクトケイ酸塩((AlxSi4-xO8)xn−
n
)が存在する。

ケイ酸塩

ケイ酸塩(—さんえん、silicate)はケイ酸イオンを含むイオン結晶であり、多くの鉱物の成分となるものである。

二酸化ケイ素と炭酸ナトリウムまたは水酸化ナトリウムを高温で融解するとケイ酸ナトリウムが得られるが、これはオルトケイ酸ナトリウム(Na4SiO4)その他のケイ酸塩の混合物であり、ケイ酸ナトリウムの濃厚水溶液をオートクレーブ中で加熱処理すると水飴状の粘度の高い液体が得られ、水ガラス(みず—)と呼ばれる。

海洋での生成

2009年の外洋表層でのケイ酸濃度[5]

海洋では、その表層近くで二酸化ケイ素から水和プロセスによってケイ酸が生成し

北極・南極での沈み込みによって深海へ輸送される。人間活動による擾乱を受けることもあるが、表層のケイ酸濃度の上昇は、ケイ酸が自発的に二酸化ケイ素と水に分解することで抑制されている。ケイ酸は主にオルトケイ酸 (H4SiO4) の形で存在し、その生物地球化学的循環珪藻によって制御されている[6][7]。珪藻はケイ酸を重合させて生物源シリカ英語版とし、その細胞壁フラスチュール英語版)の素材とする。

生理作用

アルミニウムアルツハイマー型認知症の関連については長年調査が続けられているが、その一環として、消化管からのアルミニウム吸収を抑制し、腎排泄を促進するためにケイ酸入り飲料を用いることが検討されている[8][9][10]

また、in vitroでのヒト骨芽細胞様細胞を用いた研究で、オルトケイ酸の細胞内への蓄積は、I型コラーゲンの合成と骨芽細胞への分化を促進することが示された[11]

栄養補助食品として、コリン安定化オルトケイ酸が利用できる。この物質には、皮膚・爪・毛髪の脆化を防ぎ、機械的強度を維持する作用がある[12][13][14]。また、高齢の卵巣摘出ラットを用いた実験では、大腿骨の骨減少を一部抑制することが示され[15]、仔牛に対して用いた場合でもコラーゲン量の上昇が観察された[16]。骨減少症のヒト女性においても、骨のコラーゲン形成によい影響を与える可能性がある[17]


  1. ^ “2.6 Oxygen Acids of Silicon. Silicates and Silicones”. Inorganic Chemistry. Academic Press. (2001/1995). p. 261-263. ISBN 3-11-012641-9 
  2. ^ Igarashi, M., Matsumoto, T., Yagihashi, F., Yamashita, H., Ohhara, T., Hanashima, T., Nakao, A., Moyoshi, T., Sato K., Shimada, S., Non-aqueous selective synthesis of orthosilicic acid and its oligomers. Nat. Commun. 8, 140, 1-8
  3. ^ 200年にわたる謎に終止符、ガラスの基本単位の構造を決定-オルトケイ酸を用いた高機能・高性能ケイ素材料の創出に期待-日本原子力研究開発機構、2017年7月27日、2019年3月21日閲覧
  4. ^ FA コットン, G. ウィルキンソン著, 中原 勝儼訳 『コットン・ウィルキンソン無機化学』 培風館、1987年,原書:F. ALBERT COTTON and GEOFFREY WILKINSON, Cotton and Wilkinson ADVANCED INORGANIC CHEMISTRY A COMPREHENSIVE TEXT Fourth Edition, INTERSCIENCE, 1980.
  5. ^ http://www.nodc.noaa.gov/OC5/WOA09/pr_woa09.html
  6. ^ Siever, R. (1991). Silica in the oceans: biological-geological interplay. In: Schneider, S. H., Boston, P. H. (eds.), Scientists On Gaia, The MIT Press, Cambridge MA, USA, pp. 287-295.
  7. ^ Treguer, P., Nelson, D. M., Van Bennekom, A. J., DeMaster, D. J., Leynaert, A. and Queguiner, B. (1995). The silica balance in the world ocean: A reestimate. Science 268, 375-379.
  8. ^ Exley C, Korchazhkina O, Job D, Strekopytov S, Polwart A, Crome P (2006). “Non-invasive therapy to reduce the body burden of aluminium in Alzheimer's disease”. J. Alzheimers Dis. 10 (1): 17-24; discussion 29-31. PMID 16988476. 
  9. ^ González-Muñoz MJ, Peña A, Meseguer I (2008). “Role of beer as a possible protective factor in preventing Alzheimer's disease”. Food Chem. Toxicol. 46 (1): 49-56. doi:10.1016/j.fct.2007.06.036. PMID 17697731. 
  10. ^ Gonzalez-Muñoz MJ, Meseguer I, Sanchez-Reus MI et al. (2008). “Beer consumption reduces cerebral oxidation caused by aluminum toxicity by normalizing gene expression of tumor necrotic factor alpha and several antioxidant enzymes”. Food Chem. Toxicol. 46 (3): 1111-8. doi:10.1016/j.fct.2007.11.006. PMID 18096288. 
  11. ^ Reffitt DM, Ogston N, Jugdaohsingh R et al. (2003). “Orthosilicic acid stimulates collagen type 1 synthesis and osteoblastic differentiation in human osteoblast-like cells in vitro”. Bone 32 (2): 127-35. doi:10.1016/S8756-3282(02)00950-X. PMID 12633784. 
  12. ^ Wickett RR, Kossmann E, Barel A et al. (2007). “Effect of oral intake of choline-stabilized orthosilicic acid on hair tensile strength and morphology in women with fine hair”. Arch. Dermatol. Res. 299 (10): 499-505. doi:10.1007/s00403-007-0796-z. PMID 17960402. 
  13. ^ Barel A, Calomme M, Timchenko A et al. (2005). “Effect of oral intake of choline-stabilized orthosilicic acid on skin, nails and hair in women with photodamaged skin”. Arch. Dermatol. Res. 297 (4): 147-53. doi:10.1007/s00403-005-0584-6. PMID 16205932. 
  14. ^ Scheinfeld N, Dahdah MJ, Scher R (2007). “Vitamins and minerals: their role in nail health and disease”. J Drugs Dermatol 6 (8): 782-7. PMID 17763607. 
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  16. ^ Calomme MR, Vanden Berghe DA (1997). “Supplementation of calves with stabilized orthosilicic acid. Effect on the Si, Ca, Mg, and P concentrations in serum and the collagen concentration in skin and cartilage”. Biol Trace Elem Res 56 (2): 153-65. doi:10.1007/BF02785389. PMID 9164661. 
  17. ^ Spector TD, Calomme MR, Anderson SH et al. (2008). “Choline-stabilized orthosilicic acid supplementation as an adjunct to Calcium/Vitamin D3 stimulates markers of bone formation in osteopenic females: a randomized, placebo-controlled trial”. BMC Musculoskelet Disord 9: 85. doi:10.1186/1471-2474-9-85. PMC: 2442067. PMID 18547426. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2442067/. 


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