Hiilihappo, joka on hiilidioksidin vesiliuos, voi olla vuorovaikutuksessa emäksisten ja amfoteeristen oksidien, ammoniakin ja alkalien kanssa. Reaktion seurauksena saadaan keskisuoloja - karbonaatteja ja jos hiilihappoa otetaan ylimäärin - bikarbonaatteja. Artikkelissa tutustumme magnesiumbikarbonaatin fysikaalisiin ja kemiallisiin ominaisuuksiin sekä sen luonnossa leviämisen ominaisuuksiin.
Bikarbonaatti-ionin laadullinen reaktio
Sekä keskisuolat että happamat suolat, hiilihappo ovat vuorovaikutuksessa happojen kanssa. Reaktion seurauksena vapautuu hiilidioksidia. Sen läsnäolo voidaan havaita johtamalla kerätty kaasu kalkkivesiliuoksen läpi. Sameutta havaitaan johtuen liukenemattoman kalsiumkarbonaattisakan saostumisesta. Reaktio havainnollistaa, kuinka magnesiumbikarbonaatti, joka sisältää ionin HCO3-, reagoi.
Vuorovaikutus suolojen ja alkalien kanssa
Miten vaihtoreaktiot tapahtuvat kahden suolan liuosten välillä, jotka muodostuvat erivahvuisista hapoista, esimerkiksi bariumkloridin ja happaman magnesiumsuolan välillä? Se liittyy liukenemattoman suolan - bariumkarbonaatin - muodostumiseen. Tällaisia prosesseja kutsutaan ioninvaihtoreaktioksi. Ne päättyvät aina sakan, kaasun tai hieman dissosioituvan tuotteen, veden, muodostumiseen. Natriumhydroksidin ja magnesiumbikarbonaatin alkalin reaktio johtaa magnesiumkarbonaatin ja veden keskimääräisen suolan muodostumiseen. Ammoniumkarbonaattien lämpöhajoamisen piirre on se, että happamien suolojen ilmaantumisen lisäksi vapautuu kaasumaista ammoniakkia. Karbonaattihapon suolat voivat, kun niitä kuumennetaan voimakkaasti, vuorovaikutuksessa amfoteeristen oksidien, kuten sinkin tai alumiinioksidin, kanssa. Reaktio etenee muodostamalla suoloja - magnesiumaluminaatteja tai sinkaatteja. Ei-metallisten elementtien muodostamat oksidit voivat myös reagoida magnesiumbikarbonaatin kanssa. Reaktiotuotteista löytyy uutta suolaa, hiilidioksidia ja vettä.
Maankuoressa laajalle levinneet mineraalit - kalkkikivi, liitu, marmori, ovat vuorovaikutuksessa veteen liuenneen hiilidioksidin kanssa pitkään. Tämän seurauksena muodostuu happamia suoloja - magnesium- ja kalsiumbikarbonaatteja. Kun ympäristöolosuhteet muuttuvat, esimerkiksi lämpötilan noustessa, tapahtuu käänteisiä reaktioita. Keskipitkät suolat, jotka kiteytyvät vedestä, jossa on korkea bikarbonaattipitoisuus, muodostavat usein jääpuikkoja karbonaateista - tippukivikivistä, samoin kuin kalkkikiviluolissa kasvamia torneina - stalagmiiteja.
Veden kovuus
Vesi vuorovaikuttaa maaperän suolojen, kuten magnesiumbikarbonaatin, kanssa, jonka kaava on Mg(HCO3)2. Hän hajottaa ne ja hänestä tulee jäykkä. Mitä enemmän epäpuhtauksia, sitä huonommin tuotteet keitetään sellaisessa vedessä, niiden maku ja ravintoarvo heikkenevät jyrkästi. Tällainen vesi ei sovellu hiusten ja vaatteiden pesuun. Kova vesi on erityisen vaarallista käytettäväksi höyryasennuksissa, koska siihen liuenneet kalsium- ja magnesiumbikarbonaatit saostuvat keitettäessä. Se muodostaa kalkkikerroksen, joka ei johda hyvin lämpöä. Tämä on täynnä kielteisiä seurauksia, kuten liiallinen polttoaineenkulutus sekä kattiloiden ylikuumeneminen, mikä johtaa niiden kulumiseen ja onnettomuuksiin.
Magnesiumin ja kalsiumin kovuus
Jos vesiliuoksessa on kalsiumioneja HCO-anionien kanssa3-, ne aiheuttavat kalsiumin kovuutta, jos magnesiumkationeja - magnesium. Niiden pitoisuutta vedessä kutsutaan kokonaiskovuudeksi. Pitkittyneessä keittämisessä bikarbonaatit muuttuvat huonosti liukeneviksi karbonaateiksi, jotka saostuvat sakana. Samalla veden kokonaiskovuus pienenee karbonaatti- tai tilapäisen kovuuden indikaattorilla. Kalsiumkationit muodostavat karbonaatteja - keskisuoloja, ja magnesium-ionit ovat osa magnesiumhydroksidia tai emäksistä suolaa - magnesiumkarbonaattihydroksidia. Erityisesti merien ja v altamerien vesille on ominaista korkea jäykkyys. Esimerkiksi Mustallamerellä magnesiumkovuus on 53,5 mg-ekv / l ja Tyynellämerelläv altameri – 108 mg-ekv/l. Kalkkikiven ohella maankuoresta löytyy usein magnesiittia – mineraalia, joka sisältää karbonaattia ja natriumbikarbonaattia sekä magnesiumia.
Vedenpehmennysmenetelmät
Ennen kuin käytät vettä, jonka kokonaiskovuus ylittää 7 mg-ekv/l, se on vapautettava ylimääräisistä suoloista - pehmennettävä. Esimerkiksi kalsiumhydroksidia, sammutettua kalkkia, voidaan lisätä siihen. Jos soodaa lisätään samanaikaisesti, voit päästä eroon jatkuvasta (ei-karbonaattisesta) kovuudesta. Käytetään myös kätevämpiä menetelmiä, jotka eivät vaadi kuumennusta ja kosketusta aggressiiviseen aineeseen - alkali Ca(OH)2. Näitä ovat kationinvaihtimien käyttö.
Kationinvaihtimen toimintaperiaate
Aluminosilikaatit ja synteettiset ioninvaihtohartsit ovat kationinvaihtimia. Ne sisältävät liikkuvia natriumioneja. Vettä ohjattaessa suodattimien läpi kerros, jolla kantaja sijaitsee - kationinvaihdin, natriumhiukkaset muuttuvat kalsium- ja magnesiumkationeiksi. Kationinvaihtimen anionit sitovat jälkimmäisiä ja pysyvät lujasti siinä. Jos vedessä on Ca2+ ja Mg2+-ionien pitoisuus, se on kovaa. Ioninvaihtimen toiminnan palauttamiseksi aineet asetetaan natriumkloridiliuokseen ja tapahtuu käänteinen reaktio - natriumionit korvaavat kationinvaihtimeen adsorboituneet magnesium- ja kalsiumkationit. Kunnostettu ioninvaihdin on jälleen valmis kovan veden pehmennysprosessiin.
Elektrolyyttinen dissosiaatio
Suurin osa väliaineista ja happamista suoloistavesiliuoksissa se hajoaa ioneiksi, koska se on toisen tyyppinen johtime. Toisin sanoen aine käy läpi elektrolyyttisen dissosioitumisen ja sen liuos pystyy johtamaan sähkövirtaa. Magnesiumbikarbonaatin dissosioituminen johtaa magnesiumkationien ja hiilihappojäännöksen negatiivisesti varautuneiden kompleksi-ionien läsnäoloon liuoksessa. Niiden suunnattu liike vastakkaisesti varautuneille elektrodeille saa aikaan sähkövirran.
Hydrolyysi
Suolojen ja veden välinen vaihtoreaktio, joka johtaa heikon elektrolyytin ilmaantumiseen, on hydrolyysi. Sillä on suuri merkitys paitsi epäorgaanisessa luonnossa, myös elävien organismien proteiinien, hiilihydraattien ja rasvojen aineenvaihdunnan perusta. Kaliumin, magnesiumin, natriumin ja muiden aktiivisten metallien bikarbonaatti, joka muodostuu heikosta hiilihaposta ja vahvasta emäksestä, hydrolysoituu täysin vesiliuoksessa. Kun siihen lisätään väritöntä fenolftaleiinia, indikaattori muuttuu karmiininpunaiseksi. Tämä osoittaa ympäristön emäksisen luonteen, joka johtuu hydroksidi-ionien liiallisesta pitoisuudesta.
Violetti lakmus hiilihapon happaman suolan vesiliuoksessa muuttuu siniseksi. Hydroksyylihiukkasten ylimäärä tässä liuoksessa voidaan havaita myös toisella indikaattorilla - metyylioranssilla, joka muuttaa värinsä keltaiseksi.
Hiilihapon suolojen kierto luonnossa
Bikarbonaattien kyky liueta veteen on niiden jatkuvan liikkumisen taustalla elottomassa ja elävässä luonnossa. Hiilidioksidilla kyllästetty pohjavesi tihkuu maaperän kerrosten läpikoostuu magnesiitista ja kalkkikivestä. Vesi, jossa on bikarbonaattia ja magnesiumia, tulee maaperän liuokseen, jonka jälkeen se johdetaan jokiin ja meriin. Sieltä happamat suolat pääsevät eläinten organismeihin ja menevät niiden ulkoisen (kuoret, kitiini) tai sisäisen luuston rakentamiseen. Joissakin tapauksissa geysireiden tai suolalähteiden korkean lämpötilan vaikutuksesta hiilikarbonaatit hajoavat vapauttaen hiilidioksidia ja muuttuvat mineraaliesiintymiksi: liitu, kalkkikivi, marmori.
Artikkelissa tutkimme magnesiumbikarbonaatin fysikaalisten ja kemiallisten ominaisuuksien ominaisuuksia ja selvitimme sen muodostumistapoja luonnossa.
