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贝壳的化学成分

时间:2016-03-21 08:49:46本文内容及图片来源于读者投稿,如有侵权请联系xuexila888@qq.com 如英 我要投稿

  大家都知道贝壳的主要成分是碳酸钙,那它还有什么其他的化学成分吗?以下是学习啦小编要与大家分享的:贝壳的化学成分,供大家参考!

  贝壳的化学成分一

  一、贝壳的形态、内部结构

  贝壳分左右两片或单片是外套膜所分泌,90%以上为碳酸钙和少量有机质。在贝体的外部起保护内脏作用。从剖面看,其结构一般分为三层,从外向内为角质层。由壳质素构成,色黑褐而薄,由外套膜边缘分泌而成,亦称壳层;其次中层为棱柱层,较厚占壳的大部分,为并列的方解石的石灰质小柱组成,它主要由外套膜缘背面分泌;珍珠质层,是贝壳最内一层,它由叶状的霰石(文石)构成,表面光滑,色泽美丽,具强珍珠光泽,为整个外套膜表面分泌而成。

  二、贝壳的化学成分

  珍珠贝类的贝壳和珍珠同是由一部分性质相同的上皮组织分泌而成,因此,它们的化学成分类似乃至相同,若贝种类不同或生活环境差别很大时,它们的化学成分也会有异。

  贝壳的无机成分主要为碳酸钙,其次为氧化钠、二氧化硅、氧化镁及三氧化二铝等,此外还有10多种微量元素和痕量元素,如锶、镁、铝、硅、钾、铁、钙、铷、铅、锌、铜、锰、铬、钒、磷等。贝壳的有机成分中含有天冬氨酸、甘氨酸、谷氨酸等16种氨基酸,并与珍珠中的氨基酸相近。

  对于贝壳的化学成分特征的研究。人们最感兴趣的是其微量元素和氨基酸组成特点,因为这些是人们开发利用贝壳的关键所在。由于贝壳和珍珠所含的微量元素及氨基酸基本相同且含量相近,而这些微量元素及氨基酸有相当一部分是人体缺乏并需要得到补充的物质,因此贝壳中珍珠层粉是代替天然珍珠当药用的最佳原料,也是人们理想的微量元素供应物。我国贝壳的资源尤为丰富,所以对其成分研究。具有重要的经济意义。

贝壳的化学成分

  贝壳的化学成分二

  珍珠的硬度:在珍珠中,霰石微小的结晶分别与壳角蛋白密切结合,使得珍珠表现出的硬度比无机界的碳酸钙结晶还要高。方解石的硬度为3,而构成珍珠的霰石硬度为3.5至4,而珍珠的硬度一般在3.5至4.5之间。

  珍珠的弹性:珍珠专家们作了这样的实验,采用三粒日本养殖珍珠、两粒澳洲或委内瑞拉珍珠一粒中国珍珠和一粒淡水珍珠;让它们从70厘米的高处,分别依次落在玻璃板上来测定它跳跃的高度。实验的结果是:三粒日本养殖的珍珠平均跳40厘米高;两粒澳洲或委内瑞拉产的珍珠跳40厘米高;中国珍珠跳35厘米高;一般淡水珍珠跳37厘米高。从河蚌珍珠的研究中得知,珍珠的弹性大小取决于壳角蛋白含量的多少。

  珍珠的比重:科学家对60颗色泽、大小不等的珍珠进行测定,得出四个推论:1、珍珠比重近似方解石比重的为多数,相当于霰石的比重反而少见;2、质量良好的珍珠,比方解石的比重大,和霰石比重相近;3、珍珠的色彩和光泽与比重无关,比重并不随珍珠的色彩和光泽而显著变化;4、珍珠的比重与它容积的大小无关。另外,科学家们测得海产优质和壳角蛋白含量多的劣质珍珠比重分别是:优质珍珠为2.850—2.686;劣质珍珠为1.910—2.238。科学工作者对海产和淡水珍珠的比重关系进行测定,发现差异很大。测定时,采取少数个体珍珠的测定数值,没有普遍意义。科学家测得河蚌珍珠的比重为2.742。

  珍珠的折射率:科学家将养殖珍珠切出顶角约30o的三棱体,放在反射测定器上,从钠光测定其最小偏角。三棱体角A=29o48’;最小偏角(左右四次测定的平均值)Dα=16o29’,Dβ=21o23’,Dγ=21o43’。在这种情况下,Dα角的象很明显,而Dβ和Dγ之间可以看到连续反射,由此得出折射率:n=sin(D+A)/2/sin A/2,α=1.5300,β=1.6814,γ=1.6854,γ-α=0.1554。这个结果和含百分之99.91的碳酸钙一霰石的α=1.530,β=1.680,γ=1.685,是一致的,与方解石的ε=1.486,ω=1.658则不同。所以证明构成珍珠的结晶为霰石。

  珍珠的化学成分和产生它的珍珠母贝贝壳的化学成分相同。所以,如果珍珠母贝的种类不同,构成其贝壳的物质也就不同。这样,由珠母贝生产的珍珠的化学成分也自然不同。科学家对珍珠分析研究的结果,得知海产和淡水珍珠的化学成分大体上是非常一致的。

  科学家对印度、澳洲两地的黑蝶母贝生产的两个珍珠和英国产的两个河蚌珍珠进行分析研究,测得平均值:碳酸钙含91.72%;有机物占5.94%;水占2.23%;其它占O.11%。淡水河蚌产的珍珠:碳酸钙占91.59%;有机物占3.83%;水占3.97%;其它占0.81%。江珧(又称江瑶,海产)珍珠:碳酸钙占72.72%;有机物占4.21%;水占23.06%;其它占O.01%。

  以各种海水贝类所产的天然珍珠的成分分析值看,化学组成很相似;与此同时,同是海产的珍珠(黑蝶珠母贝和江瑶),其各种成分的含量也有很大不同。

  另外,科学家对采自马氏珠母贝的天然珍珠进行分析,所得的值是:白色珍珠,含碳酸钙83.71%,碳酸镁7.22%,氧化硅O.54%,磷酸钙0.35%,氧化钙和氧化铁O.54%,有机物6.1 1%。银色珍珠,含碳酸钙80.82%,碳酸镁2.16%,氧化硅O.56%,磷酸钙O.15%,氧化铝和氧化铁微量,水1.26%,有机物13.44%。

  从上述情况可以看出,同是马氏珍珠,其各种成分的含量随珍珠的性质而不同。白、银两色珍珠的明显差异是,前者含的有机物远比后者少。白色珍珠中含有较多的碳酸镁,其含量仅次于碳酸钙,这是它的一个特征。

  贝壳的化学成分三

  由材料科学家和化学家组成的研发小组的灵感来自于在海滩上发现的贝壳,研究人员从各种不相近的'成分'中提取相应物质最终合成一种全新的复合材料。目前,该项技术可以被用来制造抗开裂性能极高的陶器,和耐裂纹的建筑材料和骨头替代材料。并且相关论文已经发表在《先进材料月刊》上,研究人员称通过 该项技术,已经可以成功地对碳酸钙和聚苯乙烯粒子混合物,或白垩和聚苯乙烯粒子混合物等用于制造饮料杯的材料进行强化。

  研究人员同时还开发了一种能有效将聚苯乙烯颗粒和方解石晶体相结合的方法,并发现通过这种手段可以使原本很脆的材料变得更加有韧性。他们指出,聚苯乙烯也 可以作为防止裂缝不断扩大的增强助剂。科学家还观察到,当这种增强材料发生破裂时,在裂缝中的聚合物会吸收能量并提高韧性,因此它的形态会得到延长。此 外,这种新方法还可以通过对不同形状,大小和不同组成成分的选择,使新材料的属性发生变化。

  曼彻斯特大学材料学院的史蒂芬.艾希霍恩康博士说:“贝壳材料的力学性能可以与那些经过高温高压处理的人造陶瓷相媲美。贝壳材料的构建方式可以帮助分散结 构应力,并有效控制裂缝的蔓延。碳酸钙是构成白垩的主要成分,其材质的脆性程度非常高,只要稍加外力就可以轻松将其折断。但相比之下,贝壳的材质就显得更 加强韧,其抗断裂性能也明显增强,这主要是因为碳酸钙与蛋白质结合在一起,同时加入一定量的晶体。这就好比砖对于墙体的作用,可以使墙体更加坚硬,甚至更 牢固。目前,我们已经通过使用聚苯乙烯为材料添加了蛋白质,从而制造出一个更坚固的贝形构造材质,这种材料的属性类似于天然贝壳。”

  史蒂芬博士补充说“不过,该项目还有待进一步的研究和试验,但我们的研究已经为制造更坚硬的,以白垩为基质的复合材料提供了最有效的方法,将来这种新型材料的应用潜力一定会非常巨大。”。

  该研究项目得到英国工程和自然科学研究委员会(EPSRC)的资助,并联合英国利兹大学化学学院教授菲奥娜.米氏共同进行研发。

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