Koolzuur, een waterige oplossing van kooldioxide, kan een wisselwerking hebben met basische en amfotere oxiden, ammoniak en alkaliën. Als resultaat van de reactie worden mediumzouten verkregen - carbonaten, en op voorwaarde dat koolzuur in overmaat wordt ingenomen - bicarbonaten. In het artikel zullen we kennis maken met de fysische en chemische eigenschappen van magnesiumbicarbonaat, evenals met de kenmerken van de distributie in de natuur.
Kwalitatieve reactie voor bicarbonaation
Zowel middelzware als zure zouten, koolzuur heeft een wisselwerking met zuren. Als gevolg van de reactie komt koolstofdioxide vrij. De aanwezigheid ervan kan worden gedetecteerd door het opgevangen gas door een oplossing van kalkwater te leiden. Troebelheid wordt waargenomen door de precipitatie van een onoplosbaar neerslag van calciumcarbonaat. De reactie illustreert hoe magnesiumbicarbonaat, dat het ion HCO3- bevat, reageert.
Interactie met zouten en alkaliën
Hoe vinden uitwisselingsreacties plaats tussen oplossingen van twee zouten gevormd door zuren van verschillende sterkte, bijvoorbeeld tussen bariumchloride en een zuur magnesiumzout? Het gaat gepaard met de vorming van een onoplosbaar zout - bariumcarbonaat. Dergelijke processen worden ionenuitwisselingsreacties genoemd. Ze eindigen altijd met de vorming van een neerslag, een gas of een enigszins dissociërend product, water. De reactie van een alkali van natriumhydroxide en magnesiumbicarbonaat leidt tot de vorming van een medium zout van magnesiumcarbonaat en water. Een kenmerk van de thermische ontleding van ammoniumcarbonaten is dat naast het verschijnen van zure zouten, gasvormige ammoniak vrijkomt. Zouten van carbonaatzuur kunnen bij sterke verhitting interageren met amfotere oxiden, zoals zink of aluminiumoxide. De reactie verloopt met de vorming van zouten - magnesiumaluminaten of -zinkaten. Oxiden gevormd door niet-metalen elementen kunnen ook reageren met magnesiumbicarbonaat. In de reactieproducten worden nieuw zout, kooldioxide en water aangetroffen.
Mineralen die wijdverspreid zijn in de aardkorst - kalksteen, krijt, marmer, interageren gedurende lange tijd met koolstofdioxide opgelost in water. Als gevolg hiervan worden zure zouten gevormd - magnesium- en calciumbicarbonaten. Wanneer de omgevingsomstandigheden veranderen, bijvoorbeeld wanneer de temperatuur stijgt, treden omgekeerde reacties op. Middelgrote zouten, kristalliserend uit water met een hoge concentratie aan bicarbonaten, vormen vaak ijspegels van carbonaten - stalactieten, evenals gezwellen in de vorm van torens - stalagmieten in kalksteengrotten.
Waterhardheid
Water interageert met zouten in de bodem, zoals magnesiumbicarbonaat, waarvan de formule Mg(HCO3)2 is. Ze lost ze op en ze wordt stijf. Hoe meer onzuiverheden, hoe slechter de producten in dergelijk water worden gekookt, hun smaak en voedingswaarde gaan sterk achteruit. Dergelijk water is niet geschikt voor het wassen van haar en het wassen van kleding. Hard water is vooral gevaarlijk voor gebruik in stoominstallaties, omdat daarin opgeloste calcium- en magnesiumbicarbonaten tijdens het koken neerslaan. Het vormt een kalklaag die de warmte niet goed geleidt. Dit gaat gepaard met negatieve gevolgen zoals overmatig brandstofverbruik en oververhitting van ketels, wat leidt tot slijtage en ongelukken.
Magnesium- en calciumhardheid
Als calciumionen aanwezig zijn in een waterige oplossing samen met HCO-anionen3-, dan veroorzaken ze calciumhardheid, als magnesiumkationen -magnesium. Hun concentratie in water wordt totale hardheid genoemd. Bij langdurig koken veranderen bicarbonaten in slecht oplosbare carbonaten, die als een neerslag neerslaan. Tegelijkertijd wordt de totale hardheid van water verminderd door een indicator van carbonaat of tijdelijke hardheid. Calciumkationen vormen carbonaten - mediumzouten en magnesiumionen maken deel uit van magnesiumhydroxide of basisch zout - magnesiumcarbonaathydroxide. Vooral hoge stijfheid is inherent aan het water van de zeeën en oceanen. In de Zwarte Zee is de magnesiumhardheid bijvoorbeeld 53,5 mg-eq / l, en in de Stille Oceaanoceaan – 108 mg-eq/l. Samen met kalksteen wordt magnesiet vaak aangetroffen in de aardkorst - een mineraal dat carbonaat en bicarbonaat van natrium en magnesium bevat.
Wateronthardingsmethoden
Alvorens water te gebruiken, waarvan de totale hardheid 7 mg-eq / l overschrijdt, moet het worden ontdaan van overtollige zouten - verzacht. Er kan bijvoorbeeld calciumhydroxide, gebluste kalk aan worden toegevoegd. Als er tegelijkertijd soda wordt toegevoegd, kunt u de constante (niet-carbonaat) hardheid kwijtraken. Er worden ook handigere methoden gebruikt die geen verwarming en contact met een agressieve stof vereisen - alkali Ca(OH)2. Deze omvatten het gebruik van kationenwisselaars.
Het werkingsprincipe van de kationenwisselaar
Aluminosilicaten en synthetische ionenuitwisselingsharsen zijn kationenwisselaars. Ze bevatten mobiele natriumionen. Water leiden door filters met een laag waarop de drager zich bevindt - een kationenwisselaar, natriumdeeltjes zullen veranderen in calcium- en magnesiumkationen. Deze worden door de anionen van de kationenwisselaar gebonden en daarin stevig vastgehouden. Als er een concentratie van Ca2+ en Mg2+ ionen in water is, dan wordt het moeilijk. Om de activiteit van de ionenwisselaar te herstellen, worden de stoffen in een oplossing van natriumchloride geplaatst en de omgekeerde reactie vindt plaats - natriumionen vervangen de magnesium- en calciumkationen die op de kationenwisselaar zijn geadsorbeerd. Gereviseerde ionenwisselaar weer klaar voor onthardingsproces voor hard water.
Elektrolytische dissociatie
De meeste medium en zure zouten inin waterige oplossingen splitst het zich in ionen, zijnde een geleider van de tweede soort. Dat wil zeggen, de stof ondergaat elektrolytische dissociatie en de oplossing ervan kan een elektrische stroom geleiden. De dissociatie van magnesiumbicarbonaat leidt tot de aanwezigheid van magnesiumkationen en negatief geladen complexe ionen van het koolzuurresidu in de oplossing. Hun gerichte beweging naar tegengesteld geladen elektroden veroorzaakt het verschijnen van een elektrische stroom.
Hydrolyse
De uitwisselingsreacties tussen zouten en water, die leiden tot het verschijnen van een zwakke elektrolyt, is hydrolyse. Het is niet alleen van groot belang in de anorganische aard, maar vormt ook de basis voor het metabolisme van eiwitten, koolhydraten en vetten in levende organismen. Bicarbonaat van kalium, magnesium, natrium en andere actieve metalen, gevormd door een zwak koolzuur en een sterke base, wordt volledig gehydrolyseerd in een waterige oplossing. Wanneer er kleurloos fenolftaleïne aan wordt toegevoegd, wordt de indicator karmozijnrood. Dit geeft de alkalische aard van de omgeving aan, vanwege de accumulatie van een overmatige concentratie van hydroxide-ionen.
Paarse lakmoes in een waterige oplossing van een zuur zout van koolzuur wordt blauw. Een overmaat aan hydroxyldeeltjes in deze oplossing kan ook worden gedetecteerd met een andere indicator - methyloranje, die van kleur verandert in geel.
De cyclus van zouten van koolzuur in de natuur
Het vermogen van bicarbonaten om op te lossen in water ligt ten grondslag aan hun constante beweging in de levenloze en levende natuur. Grondwater, verzadigd met kooldioxide, sijpelt door de bodemlagen, in desamengesteld uit magnesiet en kalksteen. Water met bicarbonaat en magnesium komt de bodemoplossing binnen en wordt vervolgens afgevoerd naar rivieren en zeeën. Van daaruit komen zure zouten de organismen van dieren binnen en gaan ze naar de constructie van hun externe (schelpen, chitine) of interne skelet. In sommige gevallen, onder invloed van de hoge temperatuur van geisers of zoutbronnen, ontbinden koolwaterstoffen, waarbij koolstofdioxide vrijkomt en verandert in minerale afzettingen: krijt, kalksteen, marmer.
In het artikel hebben we de kenmerken van de fysische en chemische eigenschappen van magnesiumbicarbonaat bestudeerd en zijn we erachter gekomen hoe het in de natuur wordt gevormd.
