アルミニウム
アルミニウムは両性金属で、酸にも塩基にも溶解する。塩基性の水溶液では、以下の反応によって水が還元されて水素を発生する。
6 OH − + 2 Al + 6 H 2 O ⟶ 6 OH − + 2 Al ( OH ) 3 + 3 H 2 {\displaystyle {\ce {6OH^- + 2Al + 6H2O -> 6OH^- + 2Al(OH)3 + 3H2}}}
ただし、生成する水酸化アルミニウムの溶解度積([Al][OH])は1.92×10であり、ほとんど水に溶解しない。したがって、薄い塩基では皮膜が発生して反応が止まる。しかし、強塩基条件では水酸化アルミニウムが次式によって水溶性のアルミン酸を形成するため、反応は表面のみでなく内部まで進行する。
OH − + Al ( OH ) 3 + 2 H 2 O ⟶ [ Al ( OH ) 4 ( H 2 O ) 2 ] − {\displaystyle {\ce {OH^- + Al(OH)3 + 2H2O -> [Al(OH)4 (H2O)2]^-}}}
したがってアルミニウムと強塩基水溶液との反応はこれらの式を合わせて以下のようになる。
2 Al + 10 H 2 O + 2 OH − ⟶ 2 [ Al ( OH ) 4 ( H 2 O ) 2 ] − + 3 H 2 {\displaystyle {\ce {2Al + 10H2O + 2OH^- -> 2[Al(OH)4(H2O)2]^- + 3H2}}}
金澤晋二郎、アルミニウム耐性土壌菌の選抜 日本土壌肥料学会講演要旨集 40巻(1994)、 doi:10.20710/dohikouen.40.0_231_2
山本洋子 (2002). “アルミニウムによる根伸長阻害の分子機構”. 根の研究 11 (4): 147-54. http://root.jsrr.jp/archive/pdf/Vol.11/Vol.11_No.4_147.pdf.
Tashiro M, Fujimoto T, Suzuki T, Furihata K, Machinami T, Yoshimura E (2006). “Spectroscopic characterization of 2-isopropylmalic acid-aluminum(III) complex”. J Inorg Biochem 100 (2): 201-5. PMID 16384602
Ma JF, Hiradate S, Nomoto K, Iwashita T, Matsumoto H (1997). “Internal Detoxification Mechanism of Al in Hydrangea (Identification of Al Form in the Leaves)”. Plant Physiol 113 (4): 1033-9. PMID 12223659
アルミニウムは長石および粘土鉱物などとして普遍的に存在するため、地殻を構成する元素としては酸素、ケイ素に次いで3番目に多い(クラーク数:7.56 %、重量比)。工業的に多彩な用途が見出される一方、酸性土壌中のアルミニウム含量は、植物の成長に影響する重要な要素である。農業や園芸における人工的な栽培環境では中性付近に調整された土壌を用いる場合が多いが、それでも有害なアルミニウムイオン(Al)が根の伸長成長を阻害することが知られている。
遺伝子組み換えによりアルミニウム耐性植物を作出する際、その遺伝子源として注目されているものに、土壌性のアルミニウム耐性菌がある。根粒菌として知られるRhizobiumもアルミニウム耐性菌の一種である。強酸性(pH3.0)高アルミニウム条件にて選抜されてくる菌はほとんどが糸状菌であり、アルミニウムの多い土壌ではこれらの生物が優占していると考えられる。以下はアルミニウム耐性菌を含む属の一部である。
Emericellopsis, Paecilomyces, Mortierella(クサレケカビ), Sporothrix, Penicillium(アオカビ), Aspergillus(コウジカビ), Metarhizium