Ugljična kiselina, koja je vodena otopina ugljičnog dioksida, može komunicirati s bazičnim i amfoternim oksidima, amonijakom i lužinama. Kao rezultat reakcije dobivaju se srednje soli - karbonati, a pod uvjetom da se ugljična kiselina uzima u suvišku - bikarbonati. U članku ćemo se upoznati s fizičkim i kemijskim svojstvima magnezijevog bikarbonata, kao i sa značajkama njegove rasprostranjenosti u prirodi.
Kvalitativna reakcija za bikarbonatni ion
I srednje i kisele soli, ugljična kiselina u interakciji s kiselinama. Kao rezultat reakcije, oslobađa se ugljični dioksid. Njegova prisutnost može se otkriti propuštanjem prikupljenog plina kroz otopinu vapnene vode. Zamućenost se opaža zbog taloženja netopivog taloga kalcijevog karbonata. Reakcija ilustrira kako magnezijev bikarbonat, koji sadrži ion HCO3-, reagira.
Interakcija sa solima i lužinama
Kako se odvijaju reakcije izmjene između otopina dviju soli koje nastaju kiselinama različite jačine, na primjer, između barijevog klorida i kisele magnezijeve soli? Ide s stvaranjem netopive soli - barijevog karbonata. Takvi se procesi nazivaju reakcijama ionske izmjene. Uvijek završavaju stvaranjem taloga, plina ili malo disocirajućeg produkta, vode. Reakcija lužine natrijevog hidroksida i magnezijevog bikarbonata dovodi do stvaranja srednje soli magnezijevog karbonata i vode. Značajka toplinske razgradnje amonijevih karbonata je da se, osim pojave kiselih soli, oslobađa plinoviti amonijak. Soli karbonatne kiseline, kada se jako zagrijavaju, mogu stupiti u interakciju s amfoternim oksidima, kao što su cink ili aluminijev oksid. Reakcija teče stvaranjem soli - magnezijevih aluminata ili cinkata. Oksidi formirani od nemetalnih elemenata također su sposobni reagirati s magnezijevim bikarbonatom. Nova sol, ugljični dioksid i voda pronađeni su u produktima reakcije.
Minerali rasprostranjeni u zemljinoj kori - vapnenac, kreda, mramor, dugo djeluju s ugljičnim dioksidom otopljenim u vodi. Kao rezultat toga nastaju kisele soli - magnezijevi i kalcijevi bikarbonati. Kada se uvjeti okoline promijene, na primjer, kada temperatura poraste, dolazi do obrnutih reakcija. Srednje soli, kristalizirajući iz vode s visokom koncentracijom bikarbonata, često stvaraju ledenice od karbonata - stalaktita, kao i izrasline u obliku tornjeva - stalagmita u vapnenačkim špiljama.
Tvrdoća vode
Voda stupa u interakciju sa solima sadržanim u tlu, kao što je magnezijev bikarbonat, čija je formula Mg(HCO3)2. Ona ih rastvara i postaje kruta. Što je više nečistoća, proizvodi se lošije kuhaju u takvoj vodi, njihov okus i nutritivna vrijednost naglo se pogoršavaju. Takva voda nije prikladna za pranje kose i pranje rublja. Tvrda voda posebno je opasna za korištenje u parnim instalacijama, jer se u njoj otopljeni kalcij i magnezij bikarbonati talože tijekom vrenja. Formira sloj kamenca koji slabo provodi toplinu. To je ispunjeno takvim negativnim posljedicama kao što je prekomjerna potrošnja goriva, kao i pregrijavanje kotlova, što dovodi do njihovog trošenja i nesreća.
Tvrdoća magnezija i kalcija
Ako su ioni kalcija prisutni u vodenoj otopini zajedno s HCO anionima3-, tada uzrokuju tvrdoću kalcija, ako kationi magnezija - magnezij. Njihova koncentracija u vodi naziva se ukupna tvrdoća. Produljenim vrenjem bikarbonati prelaze u slabo topive karbonate, koji se talože kao talog. Istovremeno se ukupna tvrdoća vode smanjuje za pokazatelj karbonatne ili privremene tvrdoće. Kalcijevi kationi tvore karbonate – srednje soli, a magnezijevi ioni su dio magnezijevog hidroksida ili bazične soli – magnezijevog karbonat hidroksida. Posebno je visoka krutost svojstvena vodama mora i oceana. Na primjer, u Crnom moru tvrdoća magnezija iznosi 53,5 mg-eq/l, a u Pacifikuocean – 108 mg-eq/l. Uz vapnenac, magnezit se često nalazi u zemljinoj kori - mineral koji sadrži karbonat i bikarbonat natrija i magnezija.
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 kalcijev hidroksid, gašeno vapno. Ako se istovremeno doda soda, tada se možete riješiti stalne (nekarbonatne) tvrdoće. Koriste se i prikladnije metode koje ne zahtijevaju zagrijavanje i kontakt s agresivnom tvari - alkalijski Ca(OH)2. To uključuje korištenje kationskih izmjenjivača.
Princip rada kationskog izmjenjivača
Aluminosilikati i sintetičke smole za ionsku izmjenu su kationski izmjenjivači. Sadrže mobilne ione natrija. 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 anionima kationskog izmjenjivača i čvrsto se drže u njemu. Ako postoji koncentracija Ca2+ i Mg2+ iona u vodi, tada će biti teško. Kako bi se obnovila aktivnost ionskog izmjenjivača, tvari se stavljaju u otopinu natrijevog klorida i dolazi do obrnute reakcije - natrijevi ioni zamjenjuju katione magnezija i kalcija adsorbirane na kationskom izmjenjivaču. Renovirani ionski izmjenjivač ponovno spreman za proces omekšavanja tvrde vode.
Elektrolitička disocijacija
Većina soli medija i kiselina uu vodenim otopinama se cijepa na ione, budući da je vodič druge vrste. To jest, tvar prolazi elektrolitičku disocijaciju i njezina otopina može provoditi električnu struju. Disocijacija magnezijevog bikarbonata dovodi do prisutnosti magnezijevih kationa i negativno nabijenih kompleksnih iona ostatka ugljične kiseline u otopini. Njihovo usmjereno kretanje prema suprotno nabijenim elektrodama uzrokuje pojavu električne struje.
Hidroliza
Reakcije izmjene između soli i vode, koje dovode do pojave slabog elektrolita, je hidroliza. Od velike je važnosti ne samo u anorganskoj prirodi, već je i osnova za metabolizam bjelančevina, ugljikohidrata i masti u živim organizmima. Bikarbonat kalija, magnezija, natrija i drugih aktivnih metala, nastao od slabe ugljične kiseline i jake baze, potpuno je hidroliziran u vodenoj otopini. Kada mu se doda bezbojni fenolftalein, indikator postaje grimiz. To ukazuje na alkalnu prirodu okoliša, zbog nakupljanja viška koncentracije hidroksidnih iona.
Ljubičasti lakmus u vodenoj otopini kisele soli ugljične kiseline postaje plav. Višak hidroksilnih čestica u ovoj otopini također se može otkriti pomoću drugog indikatora - metilnarančaste, koja mijenja boju u žutu.
Ciklus soli ugljične kiseline u prirodi
Sposobnost bikarbonata da se otapaju u vodi temelji se na njihovom stalnom kretanju u neživoj i živoj prirodi. Podzemne vode, zasićene ugljičnim dioksidom, prodiru kroz slojeve tla usastavljena od magnezita i vapnenca. Voda s bikarbonatom i magnezijem ulazi u otopinu tla, zatim se prenosi u rijeke i mora. Odatle kisele soli ulaze u organizme životinja i idu u izgradnju njihovog vanjskog (ljuske, hitin) ili unutarnjeg kostura. U nekim slučajevima, pod utjecajem visoke temperature gejzira ili slanih izvora, hidrokarbonati se razgrađuju, oslobađajući ugljični dioksid i pretvarajući se u mineralne naslage: kredu, vapnenac, mramor.
U članku smo proučavali značajke fizikalnih i kemijskih svojstava magnezijevog bikarbonata i otkrili načine njegovog nastanka u prirodi.
