Magnezijev bikarbonat: fizikalne in kemijske lastnosti

2024 Avtor: Angel Austin | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-02 17:55

Ogljikova kislina, ki je vodna raztopina ogljikovega dioksida, lahko komunicira z bazičnimi in amfoternimi oksidi, amoniakom in alkalijami. Kot rezultat reakcije dobimo srednje soli - karbonate, in pod pogojem, da se ogljikova kislina vzame v presežku - bikarbonati. V članku se bomo seznanili s fizikalnimi in kemijskimi lastnostmi magnezijevega bikarbonata, pa tudi z značilnostmi njegove razširjenosti v naravi.

Kvalitativna reakcija za bikarbonatne ione

Tako srednje soli kot kisle, ogljikova kislina medsebojno deluje s kislinami. Kot rezultat reakcije se sprosti ogljikov dioksid. Njegovo prisotnost je mogoče zaznati s prehajanjem zbranega plina skozi raztopino apnene vode. Motnost opazimo zaradi obarjanja netopne oborine kalcijevega karbonata. Reakcija ponazarja, kako reagira magnezijev bikarbonat, ki vsebuje ion HCO₃^-.

Interakcija s solmi in alkalijami

Kako potekajo reakcije izmenjave med raztopinami dveh soli, ki jih tvorijo kisline različne jakosti, na primer med barijevim kloridom in kislo magnezijevo soljo? Gre s tvorbo netopne soli - barijevega karbonata. Takšni procesi se imenujejo reakcije ionske izmenjave. Vedno se končajo s tvorbo oborine, plina ali rahlo disociacijskega produkta, vode. Reakcija alkalije natrijevega hidroksida in magnezijevega bikarbonata vodi do tvorbe srednje soli magnezijevega karbonata in vode. Značilnost toplotne razgradnje amonijevih karbonatov je, da se poleg pojava kislinskih soli sprošča plinasti amoniak. Soli karbonatne kisline pri močnem segrevanju lahko medsebojno delujejo z amfoternimi oksidi, kot sta cinkov ali aluminijev oksid. Reakcija poteka s tvorbo soli - magnezijevih aluminatov ali cinkatov. Oksidi, ki jih tvorijo nekovinski elementi, so tudi sposobni reagirati z magnezijevim bikarbonatom. V reakcijskih produktih najdemo novo sol, ogljikov dioksid in vodo.

Minerali, razširjeni v zemeljski skorji - apnenec, kreda, marmor, dolgo časa medsebojno delujejo z ogljikovim dioksidom, raztopljenim v vodi. Posledično nastanejo kisle soli - magnezijev in kalcijev bikarbonat. Ko se okoljski pogoji spremenijo, na primer, ko se temperatura dvigne, pride do povratnih reakcij. Srednje soli, ki kristalizirajo iz vode z visoko koncentracijo bikarbonatov, pogosto tvorijo ledenice iz karbonatov - stalaktitov, pa tudi izrastke v obliki stolpov - stalagmitov v apnenčastih jamah.

Trdota vode

Voda sodeluje s solmi v tleh, kot je magnezijev bikarbonat, katerega formula je Mg(HCO₃)_{2. Raztopi jih in postane tog. Več kot je nečistoč, slabše so izdelki kuhani v takšni vodi, njihov okus in hranilna vrednost se močno poslabšata. Takšna voda ni primerna za umivanje las in pranje perila. Trda voda je še posebej nevarna za uporabo v parnih napravah, saj se v njej raztopljeni kalcijevi in magnezijevi bikarbonati med vrenjem oborijo. Tvori plast luske, ki slabo prevaja toploto. To je polno negativnih posledic, kot so prekomerna poraba goriva, pa tudi pregrevanje kotlov, kar vodi do njihove obrabe in nesreč.}

Trdota magnezija in kalcija

Če so kalcijevi ioni prisotni v vodni raztopini skupaj z anioni HCO₃^{-, potem povzročajo trdoto kalcija, če magnezijevi kationi - magnezij. Njihova koncentracija v vodi se imenuje skupna trdota. Pri dolgotrajnem vrenju se bikarbonati spremenijo v slabo topne karbonate, ki se oborijo kot oborina. Hkrati se skupna trdota vode zmanjša za indikator karbonatne ali začasne trdote. Kalcijevi kationi tvorijo karbonate - srednje soli, magnezijevi ioni pa so del magnezijevega hidroksida ali bazične soli - magnezijevega karbonatnega hidroksida. Visoka togost je še posebej značilna za vodo morij in oceanov. Na primer, v Črnem morju je trdota magnezija 53,5 mg-eq / l, v Tihem oceanu paocean – 108 mg-eq/l. Poleg apnenca se v zemeljski skorji pogosto nahaja magnezit – mineral, ki vsebuje karbonat ter natrijev in magnezijev bikarbonat.}

metode mehčanja vode

Pred uporabo vode, katere skupna trdota presega 7 mg-eq / l, jo je treba osvoboditi odvečnih soli - zmehčati. Na primer, dodamo mu lahko kalcijev hidroksid, gašeno apno. Če hkrati dodate sodo, se lahko znebite stalne (nekarbonatne) trdote. Uporabljajo se tudi bolj priročne metode, ki ne zahtevajo segrevanja in stika z agresivno snovjo - alkalijski Ca(OH)_{2. Ti vključujejo uporabo kationskih izmenjevalcev.}

Načelo delovanja kationskega izmenjevalca

Aluminosilikati in sintetične ionske izmenjevalne smole so kationski izmenjevalci. Vsebujejo mobilne natrijeve ione. Prehajanje vode skozi filtre s plastjo, na kateri se nahaja nosilec - kationski izmenjevalec, se bodo natrijevi delci spremenili v kalcijeve in magnezijeve katione. Slednji so vezani na anione kationskega izmenjevalca in se v njem trdno zadržujejo. Če je v vodi koncentracija Ca²⁺ in Mg^{2+, potem bo težko. Za obnovitev aktivnosti ionskega izmenjevalca se snovi dajo v raztopino natrijevega klorida in pride do obratne reakcije - natrijevi ioni nadomestijo magnezijeve in kalcijeve katione, adsorbirane na kationskem izmenjevalcu. Prenovljen ionski izmenjevalec ponovno pripravljen za postopek mehčanja trde vode.}

Elektrolitična disociacija

Večina srednjih in kislinskih soli vv vodnih raztopinah se razcepi na ione, saj je prevodnik druge vrste. To pomeni, da je snov podvržena elektrolitski disociaciji in njena raztopina je sposobna prevajati električni tok. Disociacija magnezijevega bikarbonata vodi do prisotnosti magnezijevih kationov in negativno nabitih kompleksnih ionov ostanka ogljikove kisline v raztopini. Njihovo usmerjeno gibanje do nasprotno nabitih elektrod povzroči pojav električnega toka.

Hidroliza

Menjalna reakcija med solmi in vodo, ki vodi do pojava šibkega elektrolita, je hidroliza. Ima velik pomen ne le v anorganski naravi, ampak je tudi osnova za presnovo beljakovin, ogljikovih hidratov in maščob v živih organizmih. Bikarbonat kalija, magnezija, natrija in drugih aktivnih kovin, ki ga tvorita šibka ogljikova kislina in močna baza, se popolnoma hidrolizira v vodni raztopini. Ko ji dodamo brezbarvni fenolftalein, se indikator obarva škrlatno. To kaže na alkalno naravo okolja zaradi kopičenja presežne koncentracije hidroksidnih ionov.

Vijolični lakmus v vodni raztopini kisle soli ogljikove kisline postane moder. Presežek hidroksilnih delcev v tej raztopini lahko zaznamo tudi z drugim indikatorjem - metil oranžno, ki spremeni svojo barvo v rumeno.

Cikel soli ogljikove kisline v naravi

Zmožnost bikarbonatov, da se raztopijo v vodi, je osnova njihovega stalnega gibanja v neživi in živi naravi. Podzemna voda, nasičena z ogljikovim dioksidom, pronica skozi plasti zemlje vsestavljen iz magnezita in apnenca. Voda z bikarbonatom in magnezijem vstopi v raztopino tal, nato pa se izpelje v reke in morja. Od tam kisle soli vstopijo v organizme živali in gredo v konstrukcijo njihovega zunanjega (lupine, hitin) ali notranjega okostja. V nekaterih primerih se pod vplivom visoke temperature gejzirjev ali solnih izvirov hidrokarbonati razgradijo, sproščajo ogljikov dioksid in se spremenijo v mineralne usedline: kredo, apnenec, marmor.