A szénsav, amely a szén-dioxid vizes oldata, kölcsönhatásba léphet bázikus és amfoter oxidokkal, ammóniával és lúgokkal. A reakció eredményeként közepes sókat kapunk - karbonátokat, és feleslegben vett szénsavat - bikarbonátokat. A cikkben megismerkedünk a magnézium-hidrogén-karbonát fizikai és kémiai tulajdonságaival, valamint a természetben való elterjedésének sajátosságaival.
A bikarbonátion minőségi reakciója
Mind a közepes, mind a savas sók, a szénsav kölcsönhatásba lép a savakkal. A reakció eredményeként szén-dioxid szabadul fel. Jelenléte úgy mutatható ki, hogy az összegyűjtött gázt mészvíz oldaton vezetjük át. Zavarosság figyelhető meg a kalcium-karbonát oldhatatlan csapadékának kicsapódása miatt. A reakció azt szemlélteti, hogy a HCO3- iont tartalmazó magnézium-hidrogén-karbonát hogyan reagál.
Kölcsönhatás sókkal és lúgokkal
Hogyan mennek végbe cserereakciók két, különböző erősségű savakból képzett só oldatai között, például bárium-klorid és egy savas magnéziumsó között? Ez együtt jár egy oldhatatlan só - bárium-karbonát - képződésével. Az ilyen folyamatokat ioncsere reakcióknak nevezzük. Ezek mindig csapadék, gáz vagy enyhén disszociáló termék, víz képződésével végződnek. A nátrium-hidroxid és a magnézium-hidrogén-karbonát lúgjának reakciója magnézium-karbonát és víz közepes sójának képződéséhez vezet. Az ammónium-karbonátok termikus bomlásának sajátossága, hogy a savas sók megjelenése mellett gáz halmazállapotú ammónia szabadul fel. A karbonátsav sói, ha erősen hevítik, kölcsönhatásba léphetnek amfoter oxidokkal, például cinkkel vagy alumínium-oxiddal. A reakció sók - magnézium-aluminátok vagy cinkátok - képződésével megy végbe. A nem fémes elemek által képzett oxidok is képesek reagálni magnézium-hidrogén-karbonáttal. Új só, szén-dioxid és víz található a reakciótermékekben.
A földkéregben elterjedt ásványok – mészkő, kréta, márvány – hosszú ideig kölcsönhatásba lépnek a vízben oldott szén-dioxiddal. Ennek eredményeként savas sók képződnek - magnézium- és kalcium-hidrogén-karbonátok. Amikor a környezeti feltételek megváltoznak, például amikor a hőmérséklet emelkedik, fordított reakciók lépnek fel. A magas hidrogén-karbonát-koncentrációjú vízből kristályosodó közepes sók gyakran jégcsapokat képeznek karbonátokból - cseppkövekből, valamint tornyok - sztalagmitok formájában a mészkőbarlangokban.
Vízkeménység
A víz kölcsönhatásba lép a talajban lévő sókkal, például magnézium-hidrogén-karbonáttal, amelynek képlete Mg(HCO3)2. Feloldja őket, és megmerevedik. Minél több a szennyeződés, annál rosszabbul főzik a termékeket ilyen vízben, ízük és tápértékük erősen romlik. Az ilyen víz nem alkalmas hajmosásra és ruhamosásra. A kemény víz különösen veszélyes gőzberendezéseknél, mivel a benne oldott kalcium- és magnézium-hidrogén-karbonát forrás közben kicsapódik. Vízkőréteget képez, amely nem vezeti jól a hőt. Ez tele van olyan negatív következményekkel, mint a túlzott tüzelőanyag-fogyasztás, valamint a kazánok túlmelegedése, ami kopáshoz és balesetekhez vezet.
Magnézium és kalcium keménysége
Ha a vizes oldatban kalciumionok vannak jelen HCO-anionokkal együtt3-, akkor ezek okozzák a kalcium keménységét, ha a magnéziumkationok - magnézium. Vízben való koncentrációjukat teljes keménységnek nevezzük. Hosszan tartó forraláskor a bikarbonátok rosszul oldódó karbonátokká alakulnak, amelyek csapadékként kicsapódnak. Ugyanakkor a víz teljes keménységét a karbonátos vagy ideiglenes keménység mutatója csökkenti. A kalciumkationok karbonátokat képeznek - közepes sók, a magnéziumionok pedig a magnézium-hidroxid vagy a bázikus só - magnézium-karbonát-hidroxid részét képezik. Különösen a tengerek és óceánok vizében rejlik a nagy merevség. Például a Fekete-tengerben a magnézium keménysége 53,5 mg-ekvivalens / l, és a Csendes-óceánonóceán – 108 mg-ekv/l. A mészkő mellett a magnezit is gyakran megtalálható a földkéregben – egy ásvány, amely nátrium- és magnézium-karbonátot és -hidrogén-karbonátot tartalmaz.
Vízlágyítási módszerek
A 7 mg-eq/l-t meghaladó teljes keménységű víz használata előtt meg kell szabadítani a felesleges sóktól – meg kell lágyítani. Például kalcium-hidroxidot, oltott meszet adhatunk hozzá. Ha egyidejűleg szódát adunk hozzá, akkor megszabadulhat az állandó (nem karbonátos) keménységtől. Kényelmesebb módszereket is alkalmaznak, amelyek nem igényelnek melegítést és érintkezést agresszív anyaggal - alkáli Ca(OH)2. Ezek közé tartozik a kationcserélők használata.
A kationcserélő működési elve
Az alumínium-szilikátok és a szintetikus ioncserélő gyanták kationcserélők. Mobil nátriumionokat tartalmaznak. Ha a vizet olyan szűrőkön keresztül vezetjük át, amelyen a hordozó található - egy kationcserélő, a nátriumrészecskék kalcium- és magnéziumkationokká alakulnak. Ez utóbbiakat a kationcserélő anionjai kötik meg és szilárdan tartják benne. Ha a vízben Ca2+ és Mg2+ ionok koncentrációja van, akkor kemény lesz. Az ioncserélő aktivitásának helyreállítása érdekében az anyagokat nátrium-klorid oldatba helyezik, és fordított reakció következik be - a nátriumionok helyettesítik a kationcserélőn adszorbeált magnézium- és kalciumkationokat. A felújított ioncserélő újra készen áll a kemény víz lágyítási folyamatára.
Elektrolitikus disszociáció
A legtöbb közegben és savban található sóvizes oldatokban ionokra bomlik, lévén a második típusú vezető. Vagyis az anyag elektrolitikus disszociáción megy keresztül, és oldata képes elektromos áramot vezetni. A magnézium-hidrogén-karbonát disszociációja magnéziumkationok és a szénsavmaradék negatív töltésű komplex ionjainak jelenlétéhez vezet az oldatban. Az ellentétes töltésű elektródák felé irányított mozgásuk elektromos áram megjelenését okozza.
Hidrolízis
A sók és a víz közötti cserereakció, amely gyenge elektrolit megjelenéséhez vezet, hidrolízis. Nemcsak a szervetlen természetben nagy jelentőségű, hanem az élő szervezetek fehérje-, szénhidrát- és zsíranyagcseréjének alapja is. A kálium-, magnézium-, nátrium- és más aktív fémek hidrogén-karbonátja, amelyet gyenge szénsav és erős bázis képez, vizes oldatban teljesen hidrolizálódik. Ha színtelen fenolftaleint adunk hozzá, az indikátor bíbor színűvé válik. Ez a környezet lúgos jellegét jelzi a hidroxidionok túlzott koncentrációjának felhalmozódása miatt.
A lila lakmusz a szénsav savas sójának vizes oldatában kék színűvé válik. A hidroxilrészecskék feleslege ebben az oldatban egy másik indikátor – a metilnarancs – segítségével is kimutatható, amely színét sárgára változtatja.
A szénsav sóinak körforgása a természetben
A bikarbonátok vízben való oldódási képessége az élettelen és élő természetben való folyamatos mozgásuk hátterében áll. A szén-dioxiddal telített talajvíz átszivárog a talajrétegeken, bemagnezitből és mészkőből áll. A bikarbonátos és magnéziumtartalmú víz belép a talajoldatba, majd a folyókba és a tengerekbe jut. Innen a savas sók bejutnak az állatok szervezetébe, és eljutnak külső (héj, kitin) vagy belső vázuk felépítéséhez. Egyes esetekben a gejzír vagy sós források magas hőmérsékletének hatására a szénhidrogének lebomlanak, szén-dioxid szabadul fel és ásványi lerakódásokká alakulnak: kréta, mészkő, márvány.
A cikkben a magnézium-hidrogén-karbonát fizikai és kémiai tulajdonságainak jellemzőit tanulmányoztuk, és megtudtuk, hogyan keletkezik a természetben.
