Кремний

Кремний является постоянным компонентом химического состава природных вод.Этому способствует в отличие от других компонентов повсеместная распространенность соединений кремния в горных породах, и только малая растворимость последних объясняет малое содержание кремния в воде.

Главным источником соединений кремния в природных водах являются процессы химического выветривания и растворения кремнийсодержащих минералов, например алюмосиликатов:

KMg 3 AlSi 3 O 10 (OH) 2 +7H 2 CO 3 + 1 / 2 H 2 O <=> K + +3Mg 2+ +7HCO 3 - +2H 4 SiO 4 + 1 / 2 Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4

Значительные количества кремния поступают в природные воды в процессе отмирания наземных и водных растительных организмов, с атмосферными осадками, а также со сточными водами предприятий, производящих керамические, цементные, стекольные изделия, силикатные краски, вяжущие материалы, кремнийорганический каучук и т.д.

Формы соединений, в которых находится кремний в растворе, весьма многообразны и меняются в зависимости от минерализации, состава воды и значений рН. Часть кремния находится в истинно растворенном состоянии в виде кремниевой кислоты и поликремниевых кислот:

H 4 SiO 4 <=> H + H 3 SiO 4 -

Соотношение форм производных кремниевой кислоты в воде в зависимости от значений рН, % количества вещества эквивалентов (К1 = 1,41·10 -10 )
Форма	рН
7	8	9	10
[H 4 SiO 4 ]	99,9	98,6	87,7	41,5
[H 3 SiO 4 - ]	0,1	1,4	12,3	58,5

Поликремниевые кислоты имеют переменный состав типа mSiO 2 ·nH 2 O, где m и n - целые числа. Кроме того, кремний содержится в природных водах в виде коллоидов типа xSiO 2 ·yH 2 O.

Концентрация кремния в речных водах колеблется обычно от 1 до 20 мг/дм 3 ; в подземных водах его концентрация возрастает от 20 до 30 мг/дм 3 , а в горячих термальных водах содержание кремния может достигать сотен миллиграммов в 1 дм 3 .

Сравнительно малое содержание кремния в поверхностных водах, уступающее растворимости диоксида кремния (125 мг/дм 3 при 26°С, 170 мг/дм 3 при 38°С), указывает на наличие в воде процессов, уменьшающих его концентрацию. К ним надо отнести потребление кремния водными организмами, многие из которых, например диатомовые водоросли, строят свой скелет из кремния. Кроме того, кремниевая кислота как более слабая вытесняется из раствора угольной кислотой:

Na 4 SiO 4 + 4CO 2 + 4H 2 O = H 4 SiO 4 + 4NaHCO 3
Неустойчивости кремния в растворе способствует и склонность кремниевой кислоты при определенных условиях переходить в гель.

Режим кремния в поверхностных водах до некоторой степени сходен с режимом соединений азота и фосфора, однако кремний никогда не лимитирует развитие растительности.

ПДК в кремния равна 10 мг/дм 3 .