Формирование экологических знаний при изучении темы "Кремниевая кислота. Соли кремниевой кислоты"

Просвечивающие кристаллы дымчатого кварца и морион используется в ювелирных изделиях, глиптике и мужественно - декоративных работах.

Аметист выделяется среди прочих разновидностей кварца особой красотой. Его цветовая гамма колеблется от нежно-сиреневой до темно-фиолетовой. Встречаются отдельные разновидности, сияющие пурпурным «огоньком». Особенно хорош аметист на солнечном свету. При искус

ственном освещении он проигрывает в яркости и красоте окраски. Аметистовые щетки используются в ювелирной промышленности для вставок в купоны, серьги, кольца, броши, и как декоративный материал для шкатулок, письменных приборов и сувениров.

Халцедон представляет собой скрытокристаллический кварц микроволокнистого строения. В зависимости от цвета, структуры и текстуры различается несколько разновидностей халцедона. Собственно Халцедон имеет цвета от серого до молочно-белого с характерным восковым или матовым блеском. Встречается халцедон в природе чаще всего в желваках или шарообразных натечных телах, особенно часто в эффузивных породах в виде миндалин. Свое название халцедон получил от древнего г. Халкедона в Малой Азии, откуда он расходился по странам Средиземноморья.

Ценные технические качества халцедона (однородность структуры, отсутствие спайности, высокая твердость, малая истираемость и т.п.) делают его незаменимым материалом для изготовления опорных камней для точных приборов, гладильных досок для бумагоделательных машин и др.

Родонит относится к триклинным пироксенам. По составу это метасиликат марганца (MnSiO3). Твердость родонита 5.5-6.5, уд. вес 3.4-3.8, спайность совершенная. Живые узоры из черных ветвистых прожилок окислов и гидроокислов марганца оживляют этот камень, создавая на нем фантастические рисунки и даже пейзажи. Родонит прекрасно поддается обработке. Будучи очень плотным, он легко режется алмазной пилой, хорошо шлифуется и отлично принимает зеркальную полировку. Его способность просвечивать в тонких пластинках, окрашенных в яркий малиново-красный цвет, используется при создании витражей. Перечень из родонита очень богат: различные шкатулки, брелоки, пресс-папье, печатки, пепельницы, вазочки, тарелочки, чаши, разрезные ножи, броши, запонки и т.д. Уральские кустари издавна обрабатывали родонит и добились изумительной техники, имитируя ягоды малины, плоды и фрукты, украшавшие шкатулки в виде накладок.

Нетрудно понять, что в будущем применение силикатов станет еще большим. Металлов в земной коре не так уж много. Углерод, который служит основой органических полимеров и пластмасс, составляет всего лишь 0,1% земной коры по массе. Производство древесины ограничено скоростью прироста леса. А использование силикатов практически не ограничено ничем. По силикатному сырью, можно сказать, мы ходим. Правда имеется существенный недостаток у силикатных изделий. Они обладают большой хрупкостью, но этот недостаток в принципе преодолим. Ведь изобрели же японцы небьющийся фарфор. А на сковородках из мелкокристаллического стекла - ситалла еще двадцать лет назад жарили картошку. Прочность таких сковородок близка к чугунным, и бьются они значительно меньше, чем обычное стекло.

Впрочем, о силикатах можно говорить бесконечно. Сведений о них так много, что химия силикатов давно выделилась в большую самостоятельную отрасль химического знания.

Сколько в нас кремния?

Наше обычное равнодушие к горным породам и кирпичам, которому способствует традиционное размежевание между неорганической и органической химией (а также теория витализма), обусловливает игнорирование возможностей роли кремния в живых организмах. Таким образом, 12% (или около этого) SiO2, обнаруженного в золе после сгорания соломы, длительное время считали случайным загрязнением от силикатов в почве. В действительности кремний играет более активную роль в жизни растений и животных. Ваннагат отмечает, что содержание кремния в живых организмах уменьшается с ростом «сложности» организма: отношение кремния к углероду составляет 250:1 в земной коре, 15:1 – черноземе, 1:1 – в планктоне, 1:100 в папоротнике (мужском) и 1:5000 – у млекопитающих. Может создаться впечатление, что содержание кремния в живых организмах незначительно, однако общее количество кремния, которое содержится в 1012 тоннах живых организмов на земле (если преобразовать в кварцевый песок и погрузить в вагоны), составило бы подвижной состав, который пять раз опоясал бы экватор! Такое игнорировать нельзя.

В организме человека содержится обычно только 10-15 г кремния, который можно было бы рассматривать как случайный остаток растворенной в воде кремниевой кислоты и вдыхаемой нами силикатной пыли. Тем не менее, большее количество кремния в волосах и ногтях наталкивает на мысль, что кремний должен быть связан с их ростом. Оказалось, что это соответствует действительности. Например, русская фармацевтическая целебная мазь, основанная на азотистом циклическом органическом эфире кремния, вызвала рост волос у молодых людей, которые лишились их вследствие хронической болезни. Аналогичный препарат, введенный морским свинкам, вызвал рост волосяного покрова у этих грызунов на 13 см.

Возможно, именно это поможет ответить на вопрос, почему человекообразные обезьяны, которые попали в неволю, теряют свой волосяной покров зимой и жадно едят глину или суглинок весной, чтобы восстановить его (возможно именно поэтому собаки иногда едят траву). Все это еще ждет исчерпывающего объяснения.

Зависимость между кремнием и формированием скелета также «окутана таинственностью», но в то же время известно, что при переломах костей происходит 50-кратное увеличение содержания кремния в соединительной ткани вокруг места перелома. Кремний служит структурным элементом вокруг соединительной ткани, связывая макромолекулы мукополисахаридов и коллагена, играет существенную роль в метаболизме многих растений и морских организмов, оказывает влияние на скорость минерализации и мешает возникновению атеросклероза.

Соединения кремния относятся к токсичным веществам: вдыхание мельчайших частиц пыли диоксида кремния и других соединений кремния (например, асбеста) вызывает опасную профессиональную болезнь – силикоз.

Внесение в почву кремния в виде силиката натрия повышает усвоение фосфатов из бедных ими почв.

Применение кремния во многом определяется его полупроводниковыми свойствами, что широко используется в электронике; приборы на его основе работают при температурах до 200° С; кремний используют для изготовления интегральных схем, диодов, транзисторов, солнечных батарей, фотоприемников, детекторов частиц в ядерной физике и других областях; из кремния также готовя линзы в приборах инфракрасной техники. В металлургии кремний применяют в качестве восстановителя, при производстве ферросилиция, для раскисления (удаления растворенного в расплавленных металлах кислорода); кремний является компонентом электротехнических и других сортов стали, чугунов, бронзы, силуминов; большое количество кремния и его производных расходуется на получение кремнийорганических соединений и силицидов ряда металлов; α-SiH применяют для изготовления солнечных батарей, полевых транзисторов и других изделий. Кремний в виде силикатов находит широкое применение в строительстве – цемент, кирпич, оконное стекло, фарфор и т.д., что было описано выше.