Acidul carbonic, care este o soluție apoasă de dioxid de carbon, poate interacționa cu oxizii bazici și amfoteri, amoniacul și alcalii. În urma reacției, se obțin săruri medii - carbonați, iar cu condiția ca acidul carbonic să fie luat în exces - bicarbonați. În articol, ne vom familiariza cu proprietățile fizice și chimice ale bicarbonatului de magneziu, precum și cu caracteristicile distribuției sale în natură.
Reacție calitativă pentru ionul de bicarbonat
Atât sărurile medii, cât și cele acide, acidul carbonic interacționează cu acizii. Ca rezultat al reacției, se eliberează dioxid de carbon. Prezența acestuia poate fi detectată prin trecerea gazului colectat printr-o soluție de apă de var. Turbiditatea se observă datorită precipitării unui precipitat insolubil de carbonat de calciu. Reacția ilustrează modul în care reacționează bicarbonatul de magneziu, care conține ionul HCO3-.
Interacțiune cu sărurile și alcaline
Cum apar reacțiile de schimb între soluțiile a două săruri formate din acizi cu tărie diferită, de exemplu, între clorura de bariu și o sare acidă de magneziu? Merge cu formarea unei sări insolubile - carbonat de bariu. Astfel de procese se numesc reacții de schimb ionic. Ele se termină întotdeauna cu formarea unui precipitat, a unui gaz sau a unui produs ușor disociant, apa. Reacția unei alcalii de hidroxid de sodiu și bicarbonat de magneziu duce la formarea unei sări medii de carbonat de magneziu și apă. O caracteristică a descompunerii termice a carbonaților de amoniu este că, pe lângă apariția sărurilor acide, se eliberează amoniac gazos. Sărurile acidului carbonat, atunci când sunt încălzite puternic, pot interacționa cu oxizii amfoteri, cum ar fi oxidul de zinc sau de aluminiu. Reacția continuă cu formarea de săruri - aluminați de magneziu sau zincați. Oxizii formați din elemente nemetalice sunt, de asemenea, capabili să reacționeze cu bicarbonatul de magneziu. În produsele de reacție se găsesc sare nouă, dioxid de carbon și apă.
Mineralele răspândite în scoarța terestră - calcar, cretă, marmură, interacționează mult timp cu dioxidul de carbon dizolvat în apă. Ca urmare, se formează săruri acide - bicarbonați de magneziu și calciu. Când condițiile de mediu se schimbă, de exemplu, când temperatura crește, apar reacții inverse. Sărurile medii, care se cristalizează din apă cu o concentrație mare de bicarbonați, formează adesea țurțuri din carbonați - stalactite, precum și creșteri sub formă de turnuri - stalagmite în peșterile de calcar.
Duritatea apei
Apa interacționează cu sărurile conținute în sol, cum ar fi bicarbonatul de magneziu, a cărui formulă este Mg(HCO3)2. Ea le dizolvă și devine rigidă. Cu cât sunt mai multe impurități, cu atât produsele sunt fierte mai rău într-o astfel de apă, gustul și valoarea lor nutritivă se deteriorează brusc. O astfel de apă nu este potrivită pentru spălarea părului și a rufelor. Apa dură este deosebit de periculoasă pentru utilizarea în instalațiile de abur, deoarece bicarbonații de calciu și magneziu dizolvați în ea precipită în timpul fierberii. Formează un strat de sol care nu conduce bine căldura. Acest lucru este plin de consecințe negative precum consumul excesiv de combustibil, precum și supraîncălzirea cazanelor, ceea ce duce la uzura și accidentele acestora.
Duritatea magneziului și calciului
Dacă ionii de calciu sunt prezenți într-o soluție apoasă împreună cu anionii HCO3-, atunci ei provoacă duritate de calciu, dacă cationii de magneziu - magneziu. Concentrația lor în apă se numește duritate totală. La fierbere prelungită, bicarbonații se transformă în carbonați slab solubili, care precipită sub formă de precipitat. În același timp, duritatea totală a apei este redusă printr-un indicator de duritate carbonatată sau temporară. Cationii de calciu formează carbonați - săruri medii, iar ionii de magneziu fac parte din hidroxidul de magneziu sau din sare bazică - hidroxidul de carbonat de magneziu. În special, rigiditatea ridicată este inerentă apei mărilor și oceanelor. De exemplu, în Marea Neagră, duritatea magneziului este de 53,5 mg-eq/l, iar în Pacificocean – 108 mg-eq/l. Alături de calcar, magnezitul se găsește adesea în scoarța terestră - un mineral care conține carbonat și bicarbonat de sodiu și magneziu.
Metode de dedurizare a apei
Înainte de a utiliza apă, a cărei duritate totală depășește 7 mg-eq/l, trebuie eliberată de săruri în exces - înmuiată. De exemplu, se poate adăuga hidroxid de calciu, var stins. Dacă se adaugă sifon în același timp, atunci puteți scăpa de duritatea constantă (non-carbonată). Se folosesc și metode mai convenabile care nu necesită încălzire și contact cu o substanță agresivă - alcalin Ca(OH)2. Acestea includ utilizarea schimbătoarelor de cationi.
Principiul de funcționare al schimbătorului de cationi
Aluminosilicații și rășinile sintetice schimbătoare de ioni sunt schimbătoare de cationi. Conțin ioni mobili de sodiu. Trecând apa prin filtre cu un strat pe care se află purtătorul - un schimbător de cationi, particulele de sodiu se vor transforma în cationi de calciu și magneziu. Aceștia din urmă sunt legați de anionii schimbătorului de cationi și sunt ținuți ferm în acesta. Dacă există o concentrație de ioni Ca2+ și Mg2+, atunci va fi greu. Pentru a restabili activitatea schimbătorului de ioni, substanțele sunt plasate într-o soluție de clorură de sodiu și are loc reacția inversă - ionii de sodiu înlocuiesc cationii de magneziu și calciu adsorbiți pe schimbătorul de cationi. Schimbător de ioni recondiționat gata pentru procesul de dedurizare a apei dure din nou.
Disocierea electrolitică
Majoritatea sărurilor medii și acide înin solutii apoase se desparte in ioni, fiind un conductor de al doilea fel. Adică, substanța suferă o disociere electrolitică și soluția sa este capabilă să conducă un curent electric. Disociarea bicarbonatului de magneziu duce la prezența cationilor de magneziu și a ionilor complecși încărcați negativ ai reziduului de acid carbonic în soluție. Mișcarea lor direcționată către electrozii încărcați opus provoacă apariția unui curent electric.
Hidroliza
Reacțiile de schimb dintre săruri și apă, care conduc la apariția unui electrolit slab, este hidroliza. Este de mare importanță nu numai în natura anorganică, ci este și baza pentru metabolismul proteinelor, carbohidraților și grăsimilor în organismele vii. Bicarbonatul de potasiu, magneziu, sodiu și alte metale active, format dintr-un acid carbonic slab și o bază puternică, este complet hidrolizat într-o soluție apoasă. Când i se adaugă fenolftaleină incoloră, indicatorul devine purpuriu. Aceasta indică natura alcalină a mediului, datorită acumulării de concentrație în exces de ioni de hidroxid.
Turnesolul violet într-o soluție apoasă dintr-o sare acidă a acidului carbonic devine albastru. Un exces de particule de hidroxil în această soluție poate fi detectat și folosind un alt indicator - metil portocaliu, care își schimbă culoarea în galben.
Ciclul sărurilor acidului carbonic în natură
Abilitatea bicarbonaților de a se dizolva în apă stă la baza mișcării lor constante în natura neînsuflețită și vie. Apele subterane, saturate cu dioxid de carbon, se infiltrează prin straturile de sol, încompus din magnezit si calcar. Apa cu bicarbonat și magneziu intră în soluția solului, apoi este transportată în râuri și mări. De acolo, sărurile acide pătrund în organismele animalelor și merg la construcția scheletului lor extern (cochilii, chitină) sau intern. În unele cazuri, sub influența temperaturii ridicate a gheizerelor sau a izvoarelor sărate, hidrocarbonații se descompun, eliberând dioxid de carbon și transformându-se în depozite minerale: cretă, calcar, marmură.
În articol, am studiat caracteristicile proprietăților fizice și chimice ale bicarbonatului de magneziu și am descoperit căile de formare a acestuia în natură.
