先说结论:偏硅酸矿泉水是碱性水。偏硅酸本身是弱酸,但偏硅酸矿泉水中通常含有钾、钠、钙、镁等碱离子,使得水整体呈碱性。
1、偏硅酸的性质
偏硅酸(H₂SiO₃)是一种弱酸。在矿泉水中,偏硅酸以离子形式存在。当水中溶解有偏硅酸时,会发生一定程度的电离,产生氢离子(H⁺)和硅酸根离子(SiO₃²⁻)。但是,由于矿泉水中还含有其他的矿物质成分,如钙(Ca²⁺)、镁(Mg²⁺)等阳离子。这些阳离子会与硅酸根离子结合,使得水中的氢离子相对减少。
例如,钙离子(Ca²⁺)可能会与硅酸根离子(SiO₃²⁻)反应生成硅酸钙(CaSiO₃)沉淀,这个过程消耗了硅酸根离子,同时也减少了水中酸性成分的贡献。
2、判断酸碱性的依据(pH 值)
按照化学定义,pH 值小于 7 的溶液为酸性,等于 7 为中性,大于 7 为碱性。偏硅酸矿泉水的 pH 值通常大于 7。
这是因为矿泉水中的矿物质成分综合作用的结果。除了上述提到的阳离子与硅酸根离子的反应外,水中的碳酸氢根离子(HCO₃⁻)等成分也会影响水的 pH 值。碳酸氢根离子在水中可以发生水解反应,产生氢氧根离子(OH⁻),从而使水呈碱性。其反应式为:HCO₃⁻+H₂O⇌H₂CO₃ + OH⁻。 [1]
3、什么是偏硅酸矿泉水
偏硅酸矿泉水是指矿泉水中偏硅酸含量达到或超过一定标准(如国家《食品安全国家标准 饮用天然矿泉水》GB 8537-2018中规定,偏硅酸含量≥25mg/L)的天然矿泉水。
4、偏硅酸矿泉水的形成条件
偏硅酸矿泉水的形成需要两个必要条件
一是特殊的地质条件,如称为“矿水床”的地质构造,通常与规模较大的断裂带有关;
二是水文地球化学环境,如火成岩、碎屑岩等二氧化硅含量较高的地区。在这些条件下,地下水在流经这些地层时,会溶解硅酸盐矿物,形成富含偏硅酸的矿泉水。
例如,我国拥有大量玄武岩的东北长白山地区、雷琼地区、昆明西山,以及分布花岗岩的浙北地区、长春地区,都是我国偏硅酸型天然矿泉水的主要分布区。在这些地区,由于特定的地质构造和地下水循环条件,使得硅元素得以在地下水中富集,进而形成偏硅酸矿泉水。 [2]
5、偏硅酸矿泉水的优点
1、适合长期饮用:偏硅酸矿泉水通常具有纯净、富含矿物质的特点。其pH值一般在7.5-8.5之间,属于弱碱性水,有助于调节人体内的酸碱平衡。偏硅酸矿泉水中的钠含量较低,每100毫升的含钠量不超过20毫克,适合长期饮用。
2、对人体健康有益:偏硅酸对人体有一定的保健作用。它可以促进骨骼发育,增强骨骼的强度。对于儿童和老年人的骨骼健康尤为重要。因为偏硅酸能够参与到骨骼的钙代谢过程中,帮助人体更好地吸收和利用钙元素。
3、口感良好:偏硅酸矿泉水通常具有比较柔和、清爽的口感。这是因为偏硅酸以及其他矿物质成分的存在,使得水的口感更加丰富,没有普通纯净水那种单调的感觉。
参考资料:
[1]《强碱弱酸盐的水溶液的pH值计算方法》- 赵晨阳、周作宇
[2] 尚子琦. 雷琼地区玄武岩泉水水化学特征及成因分析[D].中国地质大学(北京),2019.