Номер 4, страница 74, часть 2 - гдз по химии 9 класс учебник Оспанова, Аухадиева

4. Попытайтесь объяснить, почему кремний, который входит в состав земной коры (занимает 2-е место по распространенности), практически не входит в состав нашего организма.

4. Несмотря на то, что кремний (Si) является вторым по распространенности элементом в земной коре после кислорода, он практически не входит в состав живых организмов, в отличие от углерода (C), который является основой жизни. Это объясняется несколькими фундаментальными причинами, связанными с химическими свойствами этих элементов.

Во-первых, важна биодоступность и форма существования элемента. В природе кремний в основном существует в виде очень стабильных и труднорастворимых соединений, таких как диоксид кремния $SiO_2$ (кварц, песок) и различных силикатов. Эти соединения инертны и практически нерастворимы в воде, что делает кремний недоступным для усвоения большинством организмов. Углерод, напротив, присутствует в атмосфере в виде углекислого газа $CO_2$, который растворим в воде и легко усваивается растениями в процессе фотосинтеза, попадая таким образом в пищевые цепи.

Во-вторых, ключевую роль играют свойства химических связей. Углерод способен образовывать прочные и стабильные ковалентные связи с самим собой (C-C), а также с другими ключевыми элементами жизни (H, O, N, S, P). Это позволяет создавать длинные цепи, разветвленные структуры и кольца — основу для огромного разнообразия органических молекул (белков, жиров, углеводов, нуклеиновых кислот). Кремний также может образовывать связи с самим собой (Si-Si), но эти связи значительно слабее, чем C-C, и нестабильны в присутствии воды или кислорода. Зато связь кремния с кислородом (Si-O) чрезвычайно прочна, что и приводит к образованию инертных минералов, а не сложных и динамичных биологических молекул.

В-третьих, одним из самых веских аргументов является природа оксидов. Оксид углерода, $CO_2$, — это газ. Для организма это идеальный конечный продукт метаболизма (дыхания), поскольку его можно легко вывести из организма через легкие или клеточные мембраны. Оксид кремния, $SiO_2$, — это твердое вещество. Если бы жизнь была основана на кремнии, то продуктом "дыхания" был бы, по сути, песок, который невозможно было бы транспортировать по организму и эффективно выводить наружу. Это создало бы непреодолимые проблемы для метаболизма.

Конечно, кремний не является абсолютно чуждым для жизни. Он важен как микро- или ультрамикроэлемент для некоторых организмов. Например, диатомовые водоросли строят свои панцири из диоксида кремния. Некоторые растения, такие как хвощи, бамбук и злаки, накапливают кремний для придания жесткости стеблям. У человека кремний в следовых количествах содержится в соединительной ткани и костях. Однако его роль несравнима с центральной ролью углерода.

Таким образом, именно химические свойства углерода — способность образовывать разнообразные и стабильные, но при этом реакционноспособные соединения, а также газообразная форма его оксида — делают его идеальным элементом для построения сложных и динамичных живых систем.

Ответ: Кремний практически не входит в состав нашего организма, несмотря на его распространенность, из-за своих химических свойств, которые делают его непригодным для основы жизни в сравнении с углеродом. Основные причины: 1) низкая биодоступность из-за нахождения в форме нерастворимых минералов ($SiO_2$, силикаты); 2) слабость связей Si-Si и чрезмерная прочность связей Si-O, что мешает созданию разнообразных и динамичных молекул; 3) продукт окисления кремния — твердое вещество ($SiO_2$), которое невозможно эффективно выводить из организма в ходе метаболизма, в отличие от газообразного $CO_2$.