Süsinikhape, mis on süsinikdioksiidi vesilahus, võib interakteeruda aluseliste ja amfoteersete oksiidide, ammoniaagi ja leelistega. Reaktsiooni tulemusena saadakse keskmised soolad - karbonaadid ja tingimusel, et süsihapet võetakse liias - vesinikkarbonaadid. Artiklis tutvume magneesiumvesinikkarbonaadi füüsikaliste ja keemiliste omadustega, samuti selle looduses leviku iseärasustega.
Bikarbonaadi ioonide kvalitatiivne reaktsioon
Nii keskmised soolad kui ka happelised, süsihape interakteeruvad hapetega. Reaktsiooni tulemusena eraldub süsinikdioksiid. Selle olemasolu saab tuvastada, juhtides kogutud gaasi läbi lubjavee lahuse. Hägusust täheldatakse k altsiumkarbonaadi lahustumatu sademe sadestumise tõttu. Reaktsioon näitab, kuidas magneesiumvesinikkarbonaat, mis sisaldab iooni HCO3-, reageerib.
Koosmõju soolade ja leelistega
Kuidas toimuvad vahetusreaktsioonid kahe erineva tugevusega hapetest moodustunud soola lahuste vahel, näiteks baariumkloriidi ja happelise magneesiumisoola vahel? See toimub lahustumatu soola - baariumkarbonaadi - moodustumisega. Selliseid protsesse nimetatakse ioonivahetusreaktsioonideks. Need lõpevad alati sademe, gaasi või kergelt dissotsieeruva toote – vee – moodustumisega. Naatriumhüdroksiidi ja magneesiumvesinikkarbonaadi leelise reaktsioon viib magneesiumkarbonaadi ja vee keskmise soola moodustumiseni. Ammooniumkarbonaatide termilise lagunemise tunnuseks on see, et lisaks happesoolade ilmnemisele eraldub gaasiline ammoniaak. Karbonaathappe soolad võivad tugeval kuumutamisel suhelda amfoteersete oksiididega, nagu tsink või alumiiniumoksiid. Reaktsioon kulgeb soolade - magneesiumaluminaatide või tsinkaatide - moodustumisega. Mittemetalliliste elementide moodustatud oksiidid on samuti võimelised reageerima magneesiumvesinikkarbonaadiga. Reaktsiooniproduktides leitakse uut soola, süsinikdioksiidi ja vett.
Maapõues lai alt levinud mineraalid – lubjakivi, kriit, marmor interakteeruvad pikka aega vees lahustunud süsihappegaasiga. Selle tulemusena moodustuvad happelised soolad - magneesium- ja k altsiumvesinikkarbonaadid. Kui keskkonnatingimused muutuvad, näiteks temperatuuri tõustes, tekivad vastupidised reaktsioonid. Keskmised soolad, mis kristalliseeruvad suure vesinikkarbonaatide kontsentratsiooniga veest, moodustavad lubjakivikoobastes sageli karbonaatidest jääpurikad - stalaktiitid, aga ka tornikujulised kasvud - stalagmiitid.
Vee karedus
Vesi interakteerub pinnases sisalduvate sooladega, nagu magneesiumvesinikkarbonaat, mille valem on Mg(HCO3)2. Ta lahustab need ja muutub jäigaks. Mida rohkem lisandeid, seda hullemini tooteid sellises vees keedetakse, nende maitse ja toiteväärtus halvenevad järsult. Juuste pesemiseks ja riiete pesemiseks selline vesi ei sobi. Kare vesi on eriti ohtlik auruseadmetes kasutamiseks, kuna selles lahustunud k altsium- ja magneesiumvesinikkarbonaadid sadestuvad keemise ajal. See moodustab katlakivikihi, mis ei juhi hästi soojust. See on täis selliseid negatiivseid tagajärgi nagu liigne kütusekulu ja katelde ülekuumenemine, mis põhjustab nende kulumist ja õnnetusi.
Magneesiumi ja k altsiumi kõvadus
Kui vesilahuses on k altsiumioone koos HCO anioonidega3-, siis põhjustavad need k altsiumi karedust, kui magneesiumi katioonid - magneesium. Nende kontsentratsiooni vees nimetatakse kogukareduseks. Pikaajalisel keemisel muutuvad bikarbonaadid halvasti lahustuvateks karbonaatideks, mis sadestuvad sadena. Samal ajal vähendab vee kogukaredust karbonaadi ehk ajutise kareduse näitaja. K altsiumi katioonid moodustavad karbonaate - keskmised soolad ja magneesiumioonid on osa magneesiumhüdroksiidist või aluselisest soolast - magneesiumkarbonaathüdroksiidist. Eriti suur jäikus on omane merede ja ookeanide veele. Näiteks Mustas meres on magneesiumi kõvadus 53,5 mg-ekv / l ja Vaikses ookeanisookean – 108 mg-ekv/l. Koos lubjakiviga leidub maakoores sageli magnesiiti – mineraali, mis sisaldab karbonaati ning naatriumi ja magneesiumi bikarbonaati.
Vee pehmendamise meetodid
Enne vee kasutamist, mille kogukaredus ületab 7 mg-ekv/l, tuleb see liigsetest sooladest vabastada – pehmendada. Sellele võib lisada näiteks k altsiumhüdroksiidi, kustutatud lubi. Kui samal ajal lisada soodat, saate vabaneda püsivast (mittekarbonaadist) kõvadusest. Kasutatakse ka mugavamaid meetodeid, mis ei vaja kuumutamist ja kokkupuudet agressiivse ainega - leelis Ca(OH)2. Nende hulka kuuluvad katioonivahetite kasutamine.
Katioonivaheti tööpõhimõte
Alumosilikaadid ja sünteetilised ioonvahetusvaigud on katioonivahetid. Need sisaldavad liikuvaid naatriumioone. Vee juhtimisel läbi filtrite, mille kiht on kandja - katioonivaheti, muutuvad naatriumiosakesed k altsiumi- ja magneesiumikatioonideks. Viimased on seotud katioonivaheti anioonidega ja on selles kindl alt kinni. Kui vees on Ca2+ ja Mg2+ ioonide kontsentratsioon, siis on see kõva. Ioonivaheti aktiivsuse taastamiseks asetatakse ained naatriumkloriidi lahusesse ja toimub pöördreaktsioon - naatriumioonid asendavad katioonivahetile adsorbeerunud magneesiumi ja k altsiumi katioone. Renoveeritud ioonivaheti on taas valmis kõva vee pehmendamiseks.
Elektrolüütiline dissotsiatsioon
Suurem osa söötme- ja happesooladestvesilahustes laguneb see ioonideks, olles teist tüüpi juht. See tähendab, et aine läbib elektrolüütilise dissotsiatsiooni ja selle lahus on võimeline juhtima elektrivoolu. Magneesiumvesinikkarbonaadi dissotsiatsioon toob kaasa magneesiumi katioonide ja süsihappejäägi negatiivselt laetud kompleksioonide esinemise lahuses. Nende suunatud liikumine vastupidiselt laetud elektroodidele põhjustab elektrivoolu välimust.
Hüdrolüüs
Soolade ja vee vaheline vahetusreaktsioon, mis viib nõrga elektrolüüdi ilmnemiseni, on hüdrolüüs. Sellel on suur tähtsus mitte ainult anorgaanilises looduses, vaid see on ka valkude, süsivesikute ja rasvade ainevahetuse aluseks elusorganismides. Nõrgast süsihappest ja tugevast alusest moodustunud kaaliumi-, magneesiumi-, naatriumi- ja teiste aktiivsete metallide vesinikkarbonaat hüdrolüüsitakse täielikult vesilahuses. Kui sellele lisada värvitut fenoolftaleiini, muutub indikaator karmiinpunaseks. See viitab keskkonna leeliselisusele, mis on tingitud hüdroksiidioonide liigse kontsentratsiooni kogunemisest.
Lilla lakmus süsihappe happesoola vesilahuses muutub siniseks. Hüdroksüülosakeste liia selles lahuses saab tuvastada ka teise indikaatori – metüüloranži abil, mis muudab oma värvi kollaseks.
Süsihappe soolade ringkäik looduses
Bikarbonaatide võime vees lahustuda on nende pideva liikumise elutus ja eluslooduses aluseks. Süsinikdioksiidiga küllastunud põhjavesi imbub läbi mullakihtide sissekoosneb magnesiidist ja lubjakivist. Vesi koos vesinikkarbonaadi ja magneesiumiga siseneb pinnase lahusesse, seejärel juhitakse jõgedesse ja meredesse. Se alt satuvad happelised soolad loomade organismidesse ja lähevad nende välise (kestad, kitiin) või sisemise luustiku ehitusse. Mõnel juhul lagunevad geisrite või soolaallikate kõrge temperatuuri mõjul süsivesinikud, eraldades süsihappegaasi ja muutudes maavaradeks: kriit, lubjakivi, marmor.
Artiklis uurisime magneesiumvesinikkarbonaadi füüsikaliste ja keemiliste omaduste iseärasusi ning selgitasime välja selle moodustumise viisid looduses.
