Ugljena kiselina, koja je vodena otopina ugljičnog dioksida, može stupiti u interakciju sa bazičnim i amfoternim oksidima, amonijakom i alkalijama. Kao rezultat reakcije dobijaju se srednje soli - karbonati, a pod uslovom da se ugljena kiselina uzima u višku - bikarbonati. U članku ćemo se upoznati sa fizičkim i hemijskim svojstvima magnezijum bikarbonata, kao i sa karakteristikama njegovog rasprostranjenja u prirodi.
Kvalitativna reakcija za bikarbonatni jon
I srednje i kisele soli, ugljena kiselina je u interakciji sa kiselinama. Kao rezultat reakcije, oslobađa se ugljični dioksid. Njegovo prisustvo se može otkriti propuštanjem sakupljenog gasa kroz rastvor krečne vode. Zamućenost se javlja zbog taloženja nerastvorljivog precipitata kalcijum karbonata. Reakcija ilustruje kako magnezijum bikarbonat, koji sadrži jon HCO3-, reaguje.
Interakcija sa solima i alkalijama
Kako se odvijaju reakcije razmjene između otopina dviju soli formiranih od kiselina različite jačine, na primjer, između barij hlorida i kisele magnezijeve soli? To ide sa stvaranjem nerastvorljive soli - barijum karbonata. Takvi procesi se nazivaju reakcije ionske izmjene. Oni se uvijek završavaju stvaranjem taloga, plina ili malo disocirajućeg proizvoda, vode. Reakcija alkalije natrijum hidroksida i magnezijum bikarbonata dovodi do stvaranja srednje soli magnezijum karbonata i vode. Karakteristika termičke razgradnje amonijum karbonata je da se, osim pojave kiselih soli, oslobađa i gasoviti amonijak. Soli karbonatne kiseline, kada se jako zagrijavaju, mogu stupiti u interakciju s amfoternim oksidima, kao što su cink ili aluminij oksid. Reakcija teče stvaranjem soli - magnezijevih aluminata ili cinkata. Oksidi formirani od nemetalnih elemenata također su sposobni reagirati s magnezijum bikarbonatom. Nova sol, ugljični dioksid i voda nalaze se u produktima reakcije.
Minerali rasprostranjeni u zemljinoj kori - krečnjak, kreda, mermer, dugo su u interakciji sa ugljen-dioksidom rastvorenim u vodi. Kao rezultat, nastaju kisele soli - magnezijum i kalcijum bikarbonati. Kada se uslovi okoline promene, na primer, kada temperatura poraste, dolazi do obrnutih reakcija. Srednje soli, kristalizirajući iz vode sa visokom koncentracijom bikarbonata, često formiraju ledenice od karbonata - stalaktita, kao i izrasline u obliku tornjeva - stalagmita u krečnjačkim pećinama.
Tvrdoća vode
Voda stupa u interakciju sa solima sadržanim u tlu, kao što je magnezijum bikarbonat, čija je formula Mg(HCO3)2. Ona ih rastvara i postaje kruta. Što je više nečistoća, to su proizvodi lošije kuhani u takvoj vodi, njihov okus i nutritivna vrijednost naglo se pogoršavaju. Takva voda nije prikladna za pranje kose i rublja. Tvrda voda je posebno opasna za upotrebu u parnim instalacijama, jer se u njoj rastvoreni kalcijum i magnezijum bikarbonati talože tokom ključanja. Formira sloj kamenca koji ne provodi dobro toplinu. Ovo je preplavljeno takvim negativnim posljedicama kao što su prekomjerna potrošnja goriva, kao i pregrijavanje kotlova, što dovodi do njihovog habanja i nezgoda.
Tvrdoća magnezijuma i kalcijuma
Ako su joni kalcija prisutni u vodenoj otopini zajedno sa HCO anionima3-, tada uzrokuju tvrdoću kalcija, ako kationi magnezija - magnezijum. Njihova koncentracija u vodi naziva se ukupna tvrdoća. Pri produženom ključanju bikarbonati se pretvaraju u slabo topljive karbonate, koji se talože kao talog. Istovremeno se ukupna tvrdoća vode smanjuje indikatorom karbonatne ili privremene tvrdoće. Kationi kalcija formiraju karbonate - srednje soli, a joni magnezija su dio magnezijum hidroksida ili bazične soli - magnezijum karbonat hidroksida. Posebno je visoka krutost svojstvena vodi mora i okeana. Na primjer, u Crnom moru tvrdoća magnezija iznosi 53,5 mg-eq/l, au Pacifikuokean – 108 mg-eq/l. Zajedno sa krečnjakom, magnezit se često nalazi u zemljinoj kori - mineral koji sadrži karbonat i bikarbonat natrijuma i magnezijuma.
Metode omekšavanja vode
Prije upotrebe vode, čija ukupna tvrdoća prelazi 7 mg-eq/l, treba je osloboditi od viška soli - omekšati. Na primjer, može se dodati kalcijum hidroksid, gašeno vapno. Ako se u isto vrijeme doda soda, možete se riješiti konstantne (nekarbonatne) tvrdoće. Koriste se i pogodnije metode koje ne zahtijevaju zagrijavanje i kontakt sa agresivnom tvari - alkalnom Ca(OH)2. To uključuje upotrebu kationskih izmjenjivača.
Princip rada kationskog izmjenjivača
Aluminosilikati i sintetičke jonoizmenjivačke smole su kationski izmenjivači. Sadrže mobilne ione natrijuma. Prolazeći vodu kroz filtere sa slojem na kojem se nalazi nosač - kationski izmjenjivač, čestice natrija će se promijeniti u katione kalcija i magnezija. Potonji su vezani anjonima kationskog izmjenjivača i čvrsto se drže u njemu. Ako postoji koncentracija Ca2+ i Mg2+ jona u vodi, onda će biti teško. Da bi se obnovila aktivnost ionskog izmjenjivača, tvari se stavljaju u otopinu natrijum hlorida i dolazi do obrnute reakcije - natrijevi ioni zamjenjuju katione magnezija i kalcija adsorbirane na kationskom izmjenjivaču. Renovirani jonski izmjenjivač ponovo spreman za proces omekšavanja tvrde vode.
Elektrolitička disocijacija
Većina soli medija i kiselinau vodenim rastvorima se cepa na jone, budući da je provodnik druge vrste. Odnosno, supstanca je podvrgnuta elektrolitičkoj disocijaciji i njena otopina je sposobna provoditi električnu struju. Disocijacija magnezijum bikarbonata dovodi do prisustva kationa magnezijuma i negativno nabijenih kompleksnih jona ostatka ugljene kiseline u rastvoru. Njihovo usmjereno kretanje na suprotno nabijene elektrode uzrokuje pojavu električne struje.
Hidroliza
Reakcije razmjene između soli i vode, koje dovode do pojave slabog elektrolita, je hidroliza. Od velike je važnosti ne samo u neorganskoj prirodi, već je i osnova za metabolizam proteina, ugljikohidrata i masti u živim organizmima. Bikarbonat kalijuma, magnezijuma, natrijuma i drugih aktivnih metala, formiran od slabe ugljene kiseline i jake baze, potpuno je hidrolizovan u vodenom rastvoru. Kada mu se doda bezbojni fenolftalein, indikator postaje grimiz. Ovo ukazuje na alkalnu prirodu okoline, zbog akumulacije viška koncentracije hidroksidnih jona.
Ljubičasti lakmus u vodenom rastvoru kisele soli ugljene kiseline postaje plav. Višak hidroksilnih čestica u ovoj otopini može se otkriti i pomoću drugog indikatora - metil narandže, koja mijenja boju u žutu.
Ciklus soli ugljene kiseline u prirodi
Sposobnost bikarbonata da se otapaju u vodi leži u osnovi njihovog stalnog kretanja u neživoj i živoj prirodi. Podzemne vode, zasićene ugljičnim dioksidom, prodiru kroz slojeve tla usastavljena od magnezita i krečnjaka. Voda sa bikarbonatom i magnezijumom ulazi u rastvor zemljišta, a zatim se prenosi u reke i mora. Odatle kisele soli ulaze u organizme životinja i idu u izgradnju njihovog vanjskog (ljuske, hitin) ili unutrašnjeg skeleta. U nekim slučajevima, pod uticajem visoke temperature gejzira ili slanih izvora, hidrokarbonati se raspadaju, oslobađajući ugljen dioksid i pretvarajući se u mineralne naslage: kredu, krečnjak, mermer.
U članku smo proučavali karakteristike fizičkih i hemijskih svojstava magnezijum bikarbonata i otkrili načine njegovog nastanka u prirodi.
