Химия кремнезема ч.2 - Айлер Р.
Скачать (прямая ссылка):
Губки
Кремнезем губок также оказывается источником образования некоторых кремнеземных минералов. Содержание кремнезема в губках изменяется в широких пределах от 1 до 90 % [4а]. Сообщается, что твердые, жесткие губки имеют скелеты, состоящие из спикул, или игл, или кристаллического «кубического опала», или кремневой кислоты с кубической симметрией. Стеклянные губки очень богаты кремнеземом. Скелет губок состоит из «кубического опала», сцементированного белковым веществом — спонгином. В четырехлучевых губках содержится «тетра-эдрический опал». Предполагается, что прочный, плотный неорганический природный материал — кремень, из которого раньше изготовлялись наконечники стрел, получил свое происхождение от кремнеземистых спикул ископаемых губок [62]. Такой кремнезем может казаться «кристаллическим» только по внешнему виду.
Губки способны поглощать так много кремнезема, что понижают его содержание в воде внутренних морей. Вотинцев [63] сообщает, что в воде озера Байкал содержится меньше 5Ю2 (2—4 мг/л), чем в воде его притоков (7—10 мг/л), благодаря присутствию в озере кремнеземистых губок. Содержание кремнезема в таких губках составляет примерно 30 % массы сухого органического вещества, и мертвые остатки губок образуют
1018
Глава 7
типичный кремнистый осадок на дне озера. Кремнезем губок в основном аморфен, несмотря на то что форма частиц заставляет делать предположения о возможном существовании кристаллов. В одном из видов губок веосНа цЛЬегояа содержатся небольшие шарики размером 55 мкм с твердым стекловидным слоем на поверхности, покрытым небольшими выростами длиной 3,5 мкм; такие шарики были предложены для наполнения хро-матографических колонок [64]. В некоторых разновидностях губок аморфный кремнезем оказывается вмурованным в белковую массу [65]. Длина спикул возрастала с понижением их числа на поверхности отдельной губки по мере того, как увеличивалось силикатное содержание в среде, в которой происходил рост губок, что было показано на примере роста пресноводных губок [66].
Кремнистые валуны, залегающие на определенных уровнях в меловых пластах в Англии, несомненно, сформировались в результате постепенного синерезиса скелетов древних губок. Каждый отдельный скелет постепенно подвергался усадке и превращался в валун округлой формы. Данный случай необычен в том отношении, что понижение величины удельной поверхности происходило в течение периода, равного 80 млн. лет, и сопровождалось очень небольшим уменьшением поверхностной энергии на границе раздела фаз. Внутри валунов, как было отмечено Айлером, обнаруживаются замурованные белемниты, устрицы и другие остатки.
Брюхоногие моллюски, голотурии
У моллюсков, называемых блюдечками (Р. ии/?а/а), как было показано в [67], зубцы терки состоят из богатых кремнеземом волокон длиной 80 нм, вероятно связанных вместе посредством Ре203. У голотурий Мо1расНа (НоЫгшгЫаеа) кремнезем встречается в гранулах в форме сферических частиц диаметром 100—190 нм, находящихся в наружном слое организма, смешанных со сферическими частицами такого же размера, 'но состоящими из «ферритина». Последний представляет собой основной кальциймагнийжелезофосфат [68]. Биологическая роль кремнезема в голотуриях неизвестна, но поскольку ферритин может служить в качестве источника железа для такого организма, то", вероятно, кремнезем также может в нем сохраняться как запасной источник питания. Это означает, что в метаболизме подобного организма кремнезем способен играть необычную роль [69].
Кремнезем в биосфере
101 9
Растения
Вероятно, кремнезем является веществом, необходимым для энергичного роста большинства растений, тем не менее, по-видимому, он часто определяет вторичные эффекты. Например, в некоторых растениях кремнезем участвует в построении определенных частей структуры, для других растений характерно поглощение кремнезема из почвы, несмотря на то что кремнезем, казалось бы, и не выполняет какой-либо полезной функции. Вопрос о значении кремнезема в питании растений остается невыясненным вследствие того факта, что его присутствие в некоторых растениях, по-видимому, усиливает их сопротивляемость по отношению к грибковым заболеваниям, что способствует оздоровлению таких растений. Кроме того, на некоторых почвах добавление растворимых силикатов ускоряет рост растений косвенным путем вследствие выделения фосфатных ионов, адсорбированных на частицах почвы, и таким образом, повышает суммарное количество усвояемого растением фосфата. Необходимость в кремнии для растений не была доказана, за исключением лишь нескольких отдельных примеров, поскольку оказывается трудно удалить все следовые примеси кремния из искусственных сред, создаваемых для ' выращивания растений [70]. Шпрехер [71] считал, что кремнезем выполняет важную биологическую функцию в стимулировании роста растений и, вероятно, имеет некоторое значение при поддержании «физиологического равновесия» в питательных растворах в почве.
Обычно бывает трудно подтвердить, что кремний существенно влияет на рост растений. Однако, по крайней мере"для свеклы (Beta vulgaris), кремний, согласно данным Рэлея [72], является важным элементом роста. Важность кремнезема в физиологии риса и ячменя была подчеркнута Окавой [73]. Например, было показано, что кремнезем полезен для молодых растений как питательное вещество. Кремнезем также нужен для того, чтобы побеги риса смогли быстрее распуститься, и в общем случае, по-видимому, необходим для нормального роста риса, особенно при формировании колосьев. По невыясненной причине побеги молодого ячменя, вероятно, способны противостоять похолоданиям, если в растворе, питающем эту культуру, присутствует кремневая кислота в коллоидной форме. Липман сообщил, что подсолнечник, по-видимому, также нуждается в кремнеземе; в присутствии кремнезема повышался урожай его семян. Дас и Мотирамани [75] в своих наблюдениях указали на возможность того, что кремний мог поглощаться растениями при замещении бора. Так, для маш-фасоли было обнаружено, что при заболевании — пожелтении растения обогащались крем-
