Silica

• Biologie
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 6

Silica

Marit Fischer, Luna ter Heide, Kieke Bossink, Mirthe Krikke, Eline Lutters

Overzicht

 Wat is silica?    

Vormen van silica  

Proces van verwering 

Proces van opaalvorming

Klei  

 Silica kringloop  

  De dode kringloop

De levende kringloop

Fytoliet

De invloed van de mens

Wat is silica?  verbinding van silicium (Si) & zuurstof

komt voor in planten, dieren, gesteente en water

overal dus eigenlijk

95 % van de aardkorst is silica (zand, klei,keramiek, glas, zeolieten)

Si

SiO₂

SiO₄^4-

H₄SiO₄

Silicium

Silica

Silicaat

Kiezelzuur

Silicium wordt alleen silica genoemd als het is gebonden aan een ander element

1. waar
2. niet waar

Proces van verwering

Silicaat mineralen verweren en daarbij vormt H4SiO4

opdracht 

Opdracht: Silicaatmineralen verweren niet allemaal even snel. welke karakteristieken van een silicaat mineraal en welke omgevingsfactoren zijn denk je van belang voor de snelheid van verwering

Proces van opaalvorming

Bij hoge silica concentraties kan het H4SiO4 (kiezelzuur) neerslaan als opaal 

H4SiO4 -> SiO2 + 2H2O

Wat is de functie van opaal in planten?

1. Het zorgt voor de fotosynthese in de plant.
2. Het beschermt de plant tegen ziektes en plagen.
3. Het versterkt de celwanden en zorgt voor stevigheid.
4. Het reguleert de waterhuishouding van de plant.

Opdracht 

Waarom is de concentratie aan opgelost silica in de bodem nooit heel veel hoger dan 2 mM? 

Opdracht 

Waar zul je meer opaal in de bodem vinden: 

- Een grasland in de gematigde streken 

- Een tropisch regenwoud

Geef tenminste 2 redenen in je antwoord. 

In de bodem van graslanden accumuleert veel meer silica dan in bossen

Bij een hoge temperatuur neemt de oplossnelheid van het opaal toe, dat wil zeggen dat er minder opaal in tropische bodem is

Dus: meer opaal in grasland in gematigde streken

Klei

in klei zitten heel veel silicaten.

SiO4 in plaatstructuur

tussen deze platen zit water

Door bakken verandert de structuur en wordt klei hard

Fasen kringloop

1. Dode kringloop

Geen planten en dieren 

2. Levende kringloop

Planten en dieren 

3. Menselijke kringloop

De mens en industriële activiteiten 

De Dode Kringloop

- Precambrium = ontstaan vd aarde t/m ontstaan van meercellig leven

- 4500-543 miljoen jaar geleden bestonden geen planten/dieren die silica opnamen

- Fysische en chemische processen, geen biologische 

- Basis en simpeler dan nieuwere levende kringloop 

Rood = gehaald uit rode kaders

Voor de evolutie van planten waren 3 processen het meest belangrijk in de silicakringloop: 

1. Verwering

- Verwering van gesteente op land- Kiezelzuur komt vrij in grondwater en rivieren

- Verwering = afbraak van gesteentes, bodems en mineralen op aarde als gevolg van contact met de atmosfeer

- Fysische en chemische verwering versterken elkaar (opp vergroten)

	Fysisch	Chemisch	Biologisch
Wat	Schurende werking	Chemische reacties (samenstelling verandert)	Activiteit van organismen
Door wat	Wind, water, hitte, kou, druk	Hydrolyse en oxidatie	Mossen, bacteriën, wormen en schimmels
Gevolg	Gesteentes breken af	Mineralen lossen op/veranderen/worden zwakker	Schimmels krijgen suikers, de planten voedingsstoffen uit mineralen

Rood = gehaald uit rode kaders

2. Vulkaanactiviteit

- Vulkanen waren actiever

- Bron van opgelost silica

-Magma

3. Neerslag

- Neerslag (scheikundig) van opgelost kiezelzuur in de vorm van silicaatmineralen

- Geen planten --> hoge concentraties in bodems en zeewater (1,3mM)

- Neerslag op de zeebodem vormde lagen
(afzettingen) amorf silica

- Chert (vuursteen) // onder druk & temperatuur

- Banded iron: chert, ijzeroxiden,  -mineralen
en -silicaten

-Concreties, in recentere geologische lagen 

Levende kringloop

Versnelling van de verwering van silicaatmineralen

Planten nemen het silica op via hun wortels en gebruiken het om hun cellen te verstevigen

Het is de kringloop, zoals die nu ook is

Kringloop in bossen en graslanden

Verliezen bladeren/naalden -> afgebroken door bacteriën -> fytolieten komen vrij -> ophoping bovenste lagen van de bodem

Oplossen fytoliet gaat sneller bij hoger temperatuur.

Grassen rijker aan silica dan andere planten.

Kringloop in oceanen

Diatomeeën nemen meeste silica op

Andere organismen: sponzen en radiolaria

Fytoliet

Opaal dat door landplanten is gemaakt

Plantensteentjes en microscopisch klein

Nemen de vorm in van de ruimte waarin ze worden gebouwd

Bepaling plantensoorten

Denken jullie dat er door de evolutie van planten meer of minder silica is vrijgekomen?

1. Meer silica vrijgekomen
2. Minder silica vrijgekomen

Opdracht

Waarom vind je minder fytolieten terug in bosbodems in tropsiche streken dan in gematigde streken?

Antwoord

Het oplossen van fytoliet gaat sneller bij hogere temperaturen.

In tropische streken zal het fytoliet dus sneller uitspoelen.

Silica komt voor in..

1. gesteente
2. gesteente en dieren
3. gesteente en planten
4. gesteende, dieren en planten

Formule verblijftijd

Verblijftijd silica in de oceaan

De hoeveelheid silica in de oceaan is 97.000 Tmol

De begravingsflux is 6.5 Tmol/jaar

Verblijftijd van silica in de oceaan is ongeveer 14.900 jaar

Invloed van de mens

Veranderingen op het land

Grote verandering in de wereldbevolking -> meer grote steden

Bossen worden gekapt voor steden -> hierdoor meer fytolieten in de grond. 

Invloed van de mens

Veranderingen in rivieren

rivieren en meren bevatten stikstof en fosfaat

silica zet om in opaal -> dit transporteert minder dan silica

minder silica bereikt de zee

Obstakels voor het transport van silica

Invloed van de mens

Veranderingen in kustzeeën

Ook bij de kustzeeën is er een toename stikstof en fosfaat

silica bereikt nooit de open oceaan -> het blijft op de bodem van de kustzeeën

Opdracht

Mensen hebben een verstorende werking op de silicakringloop. Geef hiervan een voorbeeld

Antwoord

Er zijn verschillende antwoorden mogelijk

-Mensen bouwen dammen waardoor silica minder naar oceanen kan stromen

-Door ontbossing zijn er meer weilanden en minder bossen, hierdoor zit er meer silica in de bodem

Maak nu de volgende vragen

1.4 a&b

1.5

1.10 b&c

1.11 a&b

1.12

1.13 

Eindopdracht hoofdstuk 1