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규산

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규산
식별자
3D 모델 (JSmol)
ChemSpider
ECHA InfoCard 100.109.340
EC 번호
  • 233-477-0
UNII
  • InChI=1S/H4O4Si/c1-5(2,3)4/h1-4H 예예
    Key: RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 예예
  • InChI=1S/H4O4Si/c1-5(2,3)4/h1-4H
    Key: RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N
  • InChI=1/H4O4Si/c1-5(2,3)4/h1-4H
    Key: RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYAS
  • O[Si](O)(O)O
성질
H4O4Si
몰 질량 96.113 g·mol−1
달리 명시된 경우를 제외하면, 표준상태(25 °C [77 °F], 100 kPa)에서 물질의 정보가 제공됨.
아니오아니오 (관련 정보 예예아니오아니오 ?)
세계의 바다에서의 연간 평균 바다 표면의 규산. 월드 오션 아틀라스 2005에서 가져옴.

규산(硅酸, 영어: silicic acid)은 규소, 수소, 산소의 화합물인 약산들을 두루 일컫는 용어로, 화학식은 [SiOx(OH)4-2x]n이다.[1][2] 좁은 의미에서는 오쏘규산만을 의미하기도 한다.

화학 반응

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규산의 반응은 일반적으로 제어하기 어려운 면이 있다. 예를 들자면, 메타 규산으로의 부분적인 탈수화 반응은 보통 물과 이산화 규소로 진행하기에 제어가 어렵다.

산염기 반응

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다른 실라놀과 같이, 규산은 약산이며, 수용액 상태에서 탈양자화(deprotonated)된다.

제조

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옌스 야코브 베르셀리우스가 1810~1836년 사이에 규산을 발견했다고 알려졌으나, 하지만 이를 이산화 규소와 분리된 것으로는 인지하지 못하였다.

수화 반응

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자연적으로 발생한 규산은 비생물학적인 과정을 통해 석영과 물로부터 생성된다.

SiO
2 + H
2O → H
4SiO
4

실험실 제법

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규산은 규산 나트륨 수용액에 산을 첨가하여 제조될 수 있다. 이 경우 물을 잃고 규산이 실리카 겔을 형성하기도 한다.

바다속 규산

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해양학에서 표준 분석에 의해(예: Strickland and Parsons, 1972) 측정될 수 있는 수산화 규소의 형태로 물에 용해된 실리카의 형태를 Dissolved silica(DSi)라는 용어로 기술한다. 그러나 DSi는 규산염 광물에서 발생하는 규산염을 포함하지 않기에, 따라서 규소의 유기적 중합체를 의미하는 실리콘과는 다르다. 자연상태의 물에 존재하는 세 종류의 DSi는 SiO2(OH)22−, SiO(OH)3−, Si(OH)4가 있다.

수화 반응으로 생성된 DSi(규산의 문맥에서)는 해양의 표면에서 수화 반응을 통해 생성되어, 극지방에서 하강하는 순환에 의해 심해로 운반된다. 그리고 물과 이산화규소로 분리되어 사라진다. 해양에서 주로 오쏘규산의 형태로 존재하며, 이 생물지구화학적 순환과정은 돌말류라고 알려진 조류에 의해서 조절된다. 이 조류는 규산을 중합하여 (규조각 또는 피각이라고 불리는)세포벽을 만드는데 이용한다.[4][5]

해양 돌말류는 Si(OH)4를 운반한다.[6]

DSi는 해양의 상층부에서 대부분 불포화상태이나, 남극 환류는 예외이다.

DSi는 수심이 증가함에 따라 증가하며, DSi값은 대서양에서 인도양을 거쳐 태평양을 이어지는 벨트에서 높게 나타난다.[7][8]

물에의 용해도

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물에서의 용해도는 매우 낮다. pH 7, 25 °C에서 1리터에 최대 0.12g(실리카의 형태로) 용해될 수 있다. 이는 120ppm에 해당한다. pH와 온도를 증가시키면 용해도도 증가한다. 75 °C에서는 330 ppm까지 용해될 수 있다.[9][10]

pH와 온도에 따른 용해도

몸에 끼치는 영향

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알츠하이머와 알루미늄과의 상관관계의 연구에서 규산은 알루미늄 흡수를 방해하고, 배출을 일으키기에[11][12][13]연구되어 왔다.

연구에 따르면 오쏘규산의 생리적 농축에 의해 1형 콜라겐의 합성과 골아세포의 분화를 생체외 실험에서 촉진한다고 한다.[14]

콜린 안정화 오쏘규산(Choline-stabilized orthosilicic acid)은 영양 보충제로서, 이는 머리카락의 인장강도 손실을 방지하고,[15] 피부와 손톱에 긍정적인 영향을 미치며,[16]brittle nail syndrome을 완화시키며,[17] 난소가 적출된 쥐 모델에서 대퇴골 감소를 부분적으로 막아주는 효과가 있었으며,[18] 종아리의 콜라겐 농도를 증가시키는 효과가 있다고 한다.[19]또한 골감소증 여성에게 뼈 콜라겐 형성에 잠재적인 유익한 영향을 끼친다고 알려져있다.[20]

같이 보기

[편집]

각주

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  1. ↑ N. N. Greenwood, A. Earnshaw, Chemistry of the Elements, 2nd ed., Butterworth-Heinemann, Oxford, UK, 1997.
  2. ↑ R. K. Iler, The Chemistry of Silica, Wiley, New York, 1979.
  3. ↑ “Metasilicic Acid Compound Summary”. 《PubChem Open Chemistry Database》.
  4. ↑ 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.
  5. ↑ 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.
  6. ↑ Del Amo, Y., and M. A. Brzezinski. 1999. The chemical form of dissolved Si taken up by marine diatoms. J. Phycol. 35:1162-1170. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1046/j.1529-8817.1999.3561162.x/abstract
  7. ↑ The figures here have been drawn using the interactive web site which feeds on annual DSi values from LEVITUS94: en:World Ocean Atlas 1994, an atlas of objectively analyzed fields of major ocean parameters at the annual, seasonal, and monthly time scales. Superseded by WOA98. Edited by Syd Levitus.
  8. ↑ “World Ocean Atlas 1994”.
  9. ↑ J. Schlomach: Feststoffbildung bei technischen Fällprozessen. 보관됨 2016-03-04 - 웨이백 머신 Dissertation, Universität Fridericiana Karlsruhe, 2006, ISBN 3-86644-024-3S. 9.
  10. ↑ Z. Amjad: Water soluble polymers: solution properties and applications. Verlag Springer, 1998, ISBN 0-306-45931-0
  11. ↑ 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.
  12. ↑ 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.
  13. ↑ Gonzalez-Muñoz MJ, Meseguer I, Sanchez-Reus MI 외 (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.
  14. ↑ Reffitt DM, Ogston N, Jugdaohsingh R 외 (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.
  15. ↑ Wickett RR, Kossmann E, Barel A 외 (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.
  16. ↑ Barel A, Calomme M, Timchenko A 외 (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.
  17. ↑ 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.
  18. ↑ Calomme M, Geusens P, Demeester N 외 (2006). “Partial prevention of long-term femoral bone loss in aged ovariectomized rats supplemented with choline-stabilized orthosilicic acid”. 《Calcif. Tissue Int.》 78 (4): 227–32. doi:10.1007/s00223-005-0288-0. PMID 16604283.
  19. ↑ 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.
  20. ↑ Spector TD, Calomme MR, Anderson SH 외 (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.
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