Въглеродната киселина, която е воден разтвор на въглероден диоксид, може да взаимодейства с основни и амфотерни оксиди, амоняк и алкали. В резултат на реакцията се получават средни соли - карбонати, и при условие, че въглеродната киселина се приема в излишък - бикарбонати. В статията ще се запознаем с физичните и химичните свойства на магнезиевия бикарбонат, както и с особеностите на разпространението му в природата.
Качествена реакция за бикарбонатен йон
Както средните соли, така и киселите, въглеродната киселина взаимодейства с киселини. В резултат на реакцията се отделя въглероден диоксид. Наличието му може да се установи чрез пропускане на събрания газ през разтвор на варова вода. Наблюдава се мътност поради утаяване на неразтворима утайка от калциев карбонат. Реакцията илюстрира как реагира магнезиевият бикарбонат, съдържащ йона HCO3-.
Взаимодействие със соли и основи
Как протичат обменните реакции между разтвори на две соли, образувани от киселини с различна сила, например между бариев хлорид и кисела магнезиева сол? Той протича с образуването на неразтворима сол - бариев карбонат. Такива процеси се наричат реакции на йонообмен. Те винаги завършват с образуването на утайка, газ или леко дисоцииращ продукт, вода. Реакцията на алкална основа на натриев хидроксид и магнезиев бикарбонат води до образуването на средна сол на магнезиев карбонат и вода. Характерна особеност на термичното разлагане на амониевите карбонати е, че освен появата на киселинни соли, се отделя газообразен амоняк. Солите на карбонатната киселина, когато се нагряват силно, могат да взаимодействат с амфотерни оксиди, като цинков или алуминиев оксид. Реакцията протича с образуването на соли - магнезиеви алуминати или цинкати. Оксидите, образувани от неметални елементи, също са способни да реагират с магнезиев бикарбонат. Нова сол, въглероден диоксид и вода са открити в продуктите на реакцията.
Минерали, широко разпространени в земната кора - варовик, тебешир, мрамор, взаимодействат с въглеродния диоксид, разтворен във вода за дълго време. В резултат се образуват киселинни соли – магнезиеви и калциеви бикарбонати. Когато условията на околната среда се променят, например, когато температурата се повиши, възникват обратни реакции. Средните соли, кристализиращи от вода с висока концентрация на бикарбонати, често образуват ледени висулки от карбонати - сталактити, както и израстъци под формата на кули - сталагмити във варовикови пещери.
Твърдост на водата
Водата взаимодейства със соли, съдържащи се в почвата, като магнезиев бикарбонат, чиято формула е Mg(HCO3)2. Тя ги разтваря и тя става твърда. Колкото повече примеси, толкова по-зле се варят продуктите в такава вода, вкусът и хранителната им стойност се влошават рязко. Такава вода не е подходяща за измиване на косата и пране на дрехи. Твърдата вода е особено опасна за използване в парни инсталации, тъй като разтворените в нея калциеви и магнезиеви бикарбонати се утаяват по време на кипене. Той образува слой от котлен камък, който не провежда добре топлината. Това е изпълнено с такива негативни последици като прекомерен разход на гориво, както и прегряване на котлите, което води до тяхното износване и аварии.
Твърдост на магнезий и калций
Ако калциевите йони присъстват във воден разтвор заедно с HCO аниони3-, тогава те причиняват калциева твърдост, ако магнезиеви катиони - магнезий. Тяхната концентрация във вода се нарича пълна твърдост. При продължително кипене бикарбонатите се превръщат в слабо разтворими карбонати, които се утаяват като утайка. В същото време общата твърдост на водата се намалява с индикатор за карбонатна или временна твърдост. Калциевите катиони образуват карбонати - средни соли, а магнезиевите йони са част от магнезиевия хидроксид или основна сол - магнезиев карбонат хидроксид. Особено високата твърдост е присъща на водата на моретата и океаните. Например в Черно море твърдостта на магнезия е 53,5 mg-eq / l, а в Тихия океанокеан – 108 mg-eq/l. Заедно с варовика, магнезитът често се среща в земната кора – минерал, съдържащ карбонат и бикарбонат на натрий и магнезий.
Методи за омекотяване на водата
Преди да използвате вода, чиято обща твърдост надвишава 7 mg-eq / l, тя трябва да бъде освободена от излишните соли - омекотена. Например, към него може да се добави калциев хидроксид, гасена вар. Ако в същото време се добави сода, тогава можете да се отървете от постоянна (некарбонатна) твърдост. Използват се и по-удобни методи, които не изискват нагряване и контакт с агресивно вещество - алкален Ca(OH)2. Те включват използването на катионообменници.
Принципът на действие на катионния обменник
Алумосиликатите и синтетичните йонообменни смоли са катиони. Те съдържат подвижни натриеви йони. Преминавайки вода през филтри със слой, върху който е разположен носителят - катионообменник, натриевите частици ще се превърнат в калциеви и магнезиеви катиони. Последните са свързани с анионите на катионообменника и се задържат здраво в него. Ако има концентрация на Ca2+ и Mg2+ йони във вода, тогава ще бъде трудно. За да се възстанови активността на йонообменника, веществата се поставят в разтвор на натриев хлорид и настъпва обратната реакция - натриевите йони заместват адсорбираните върху катионообменника магнезиеви и калциеви катиони. Обновен йонообменник, готов отново за процес на омекотяване на твърда вода.
Електролитна дисоциация
Повечето средни и киселинни соли ввъв водни разтвори той се разделя на йони, като е проводник от втория вид. Това означава, че веществото претърпява електролитна дисоциация и неговият разтвор е в състояние да провежда електрически ток. Дисоциацията на магнезиевия бикарбонат води до наличието на магнезиеви катиони и отрицателно заредени комплексни йони на остатъка от въглеродна киселина в разтвора. Тяхното насочено движение към противоположно заредени електроди причинява появата на електрически ток.
Хидролиза
Обменните реакции между соли и вода, водещи до появата на слаб електролит, са хидролиза. Той е от голямо значение не само в неорганичната природа, но е и в основата на метаболизма на протеини, въглехидрати и мазнини в живите организми. Бикарбонат на калий, магнезий, натрий и други активни метали, образуван от слаба въглеродна киселина и силна основа, се хидролизира напълно във воден разтвор. Когато към него се добави безцветен фенолфталеин, индикаторът става пурпурен. Това показва алкалната природа на околната среда, поради натрупването на излишна концентрация на хидроксидни йони.
Виолетовият лакмус във воден разтвор на кисела сол на въглеродната киселина става син. Излишък от хидроксилни частици в този разтвор може да бъде открит и с помощта на друг индикатор - метилоранжев, който променя цвета си на жълт.
Цикълът на солите на въглеродната киселина в природата
Способността на бикарбонатите да се разтварят във вода е в основата на тяхното постоянно движение в неживата и жива природа. Подземните води, наситени с въглероден диоксид, проникват през слоевете на почватасъставен от магнезит и варовик. Водата с бикарбонат и магнезий навлиза в почвения разтвор, след което се изнася в реки и морета. Оттам киселинните соли навлизат в организмите на животните и отиват в изграждането на външния им (черупки, хитин) или вътрешния скелет. В някои случаи, под въздействието на високата температура на гейзерите или солените извори, хидрокарбонатите се разлагат, отделяйки въглероден диоксид и се превръщат в минерални отлагания: креда, варовик, мрамор.
В статията проучихме особеностите на физичните и химичните свойства на магнезиевия бикарбонат и открихме начините за образуването му в природата.
