کربنیک اسید، که محلول آبی دی اکسید کربن است، می تواند با اکسیدهای بازی و آمفوتریک، آمونیاک و قلیاها تعامل داشته باشد. در نتیجه واکنش، نمک های متوسط - کربنات ها و به شرط مصرف بیش از حد اسید کربنیک - بی کربنات ها به دست می آید. در مقاله با خواص فیزیکی و شیمیایی بی کربنات منیزیم و همچنین با ویژگی های توزیع آن در طبیعت آشنا می شویم.
واکنش کیفی برای یون بی کربنات
هر دو نمک های متوسط و اسیدی، اسید کربنیک با اسیدها تعامل دارند. در نتیجه واکنش، دی اکسید کربن آزاد می شود. وجود آن را می توان با عبور گاز جمع آوری شده از محلول آب آهک تشخیص داد. کدورت به دلیل رسوب یک رسوب نامحلول کربنات کلسیم مشاهده می شود. این واکنش نشان می دهد که بی کربنات منیزیم، حاوی یون HCO3-، چگونه واکنش نشان می دهد.
تعامل با نمک ها و قلیاها
چگونه واکنش های تبادلی بین محلول های دو نمک تشکیل شده توسط اسیدهای با قدرت متفاوت، به عنوان مثال، بین کلرید باریم و نمک منیزیم اسیدی رخ می دهد؟ با تشکیل نمک نامحلول - کربنات باریم همراه می شود. چنین فرآیندهایی را واکنش های تبادل یونی می نامند. آنها همیشه با تشکیل یک رسوب، یک گاز یا یک محصول کمی تفکیک شونده، آب به پایان می رسند. واکنش قلیایی هیدروکسید سدیم و بی کربنات منیزیم منجر به تشکیل نمک متوسط کربنات منیزیم و آب می شود. یکی از ویژگی های تجزیه حرارتی کربنات های آمونیوم این است که علاوه بر ظاهر شدن نمک های اسیدی، آمونیاک گازی نیز آزاد می شود. نمکهای اسید کربنات وقتی به شدت گرم می‌شوند، می‌توانند با اکسیدهای آمفوتریک مانند روی یا اکسید آلومینیوم تعامل کنند. واکنش با تشکیل نمک ها - آلومینات های منیزیم یا روی ادامه می یابد. اکسیدهای تشکیل شده توسط عناصر غیرفلزی نیز قادر به واکنش با بی کربنات منیزیم هستند. نمک، دی اکسید کربن و آب جدید در محصولات واکنش یافت می شود.
مواد معدنی گسترده در پوسته زمین - سنگ آهک، گچ، مرمر، با دی اکسید کربن محلول در آب برای مدت طولانی تعامل دارند. در نتیجه نمک های اسیدی تشکیل می شوند - بی کربنات های منیزیم و کلسیم. هنگامی که شرایط محیطی تغییر می کند، برای مثال، هنگامی که دما افزایش می یابد، واکنش های معکوس رخ می دهد. نمکهای متوسط که از آب با غلظت بالایی از بی کربنات‌ها متبلور می‌شوند، اغلب یخ‌هایی را از کربنات‌ها - استالاکتیت‌ها و همچنین رشدهایی به شکل برج‌ها - استالاگمیت‌ها در غارهای آهکی تشکیل می‌دهند.
سختی آب
آب با نمک های موجود در خاک، مانند بی کربنات منیزیم، که فرمول آن Mg(HCO3)2 است، برهم کنش دارد.. او آنها را حل می کند و سفت می شود. هرچه ناخالصی ها بیشتر باشد، محصولات بدتر در چنین آبی جوشانده می شوند، طعم و ارزش غذایی آنها به شدت بدتر می شود. چنین آبی برای شستن مو و شستن لباس مناسب نیست. آب سخت به ویژه برای استفاده در تاسیسات بخار خطرناک است، زیرا بی کربنات های کلسیم و منیزیم محلول در آن در هنگام جوشیدن رسوب می کنند. لایه ای از مقیاس را تشکیل می دهد که گرما را به خوبی هدایت نمی کند. این مملو از پیامدهای منفی مانند مصرف بیش از حد سوخت و همچنین گرم شدن بیش از حد دیگ ها است که منجر به سایش و حوادث آنها می شود.
سختی منیزیم و کلسیم
اگر یون های کلسیم در محلول آبی همراه با آنیون های HCO وجود داشته باشند3-، در این صورت کاتیون های منیزیم باعث سختی کلسیم می شوند. - منیزیم غلظت آنها در آب سختی کل نامیده می شود. با جوشاندن طولانی مدت، بی کربنات ها به کربنات های کم محلول تبدیل می شوند که به صورت رسوب رسوب می کنند. در عین حال، سختی کل آب با نشانگر کربناته یا سختی موقت کاهش می یابد. کاتیون های کلسیم کربنات ها را تشکیل می دهند - نمک های متوسط و یون های منیزیم بخشی از هیدروکسید منیزیم یا نمک پایه - هیدروکسید کربنات منیزیم هستند. به خصوص، سفتی بالا در آب دریاها و اقیانوس ها ذاتی است. به عنوان مثال، در دریای سیاه، سختی منیزیم 53.5 mg-eq / L و در اقیانوس آرام است.اقیانوس - 108 میلی‌گرم در هر لیتر. همراه با سنگ آهک، منیزیت اغلب در پوسته زمین یافت می شود - یک ماده معدنی حاوی کربنات و بی کربنات سدیم و منیزیم.
روش های نرم کردن آب
قبل از استفاده از آبی که سختی کل آن بیش از ۷ میلی گرم در هر لیتر است، باید آن را از نمک های اضافی جدا کرد - نرم کرد. به عنوان مثال، می توان هیدروکسید کلسیم، آهک خشک شده را به آن اضافه کرد. اگر همزمان نوشابه اضافه شود، می توانید از سختی ثابت (غیر کربناته) خلاص شوید. روش‌های راحت‌تری نیز استفاده می‌شود که نیازی به گرم کردن و تماس با یک ماده تهاجمی - قلیایی Ca(OH)2 ندارند. اینها شامل استفاده از مبدلهای کاتیونی است.
اصل عملکرد مبدل کاتیونی
آلومینوسیلیکات ها و رزین های تبادل یونی مصنوعی مبدل های کاتیونی هستند. آنها حاوی یون های سدیم متحرک هستند. عبور آب از فیلترها با لایه ای که حامل روی آن قرار دارد - یک مبدل کاتیونی، ذرات سدیم به کاتیون های کلسیم و منیزیم تبدیل می شوند. دومی توسط آنیون های مبدل کاتیونی محدود شده و محکم در آن نگه داشته می شود. اگر غلظت یون های Ca2+ و Mg2+ در آب وجود داشته باشد، آنگاه سخت می شود. برای بازگرداندن فعالیت مبدل یونی، مواد در محلول کلرید سدیم قرار می گیرند و واکنش معکوس رخ می دهد - یون های سدیم جایگزین کاتیون های منیزیم و کلسیم جذب شده در مبدل کاتیونی می شوند. مبدل یونی بازسازی شده آماده برای فرآیند نرم شدن آب سخت دوباره.
تجزیه الکترولیتی
بیشتر نمک های متوسط و اسیدی دردر محلول های آبی به یون ها تقسیم می شود که رسانای نوع دوم است. یعنی ماده دچار تفکیک الکترولیتی می شود و محلول آن قادر به هدایت جریان الکتریکی است. تفکیک بی کربنات منیزیم منجر به حضور کاتیون های منیزیم و یون های پیچیده با بار منفی باقی مانده اسید کربنیک در محلول می شود. حرکت آنها به سمت الکترودهای دارای بار مخالف باعث ظهور جریان الکتریکی می شود.
هیدرولیز
واکنش های تبادلی بین نمک ها و آب که منجر به ظهور یک الکترولیت ضعیف می شود، هیدرولیز است. نه تنها در طبیعت معدنی از اهمیت بالایی برخوردار است، بلکه اساس متابولیسم پروتئین ها، کربوهیدرات ها و چربی ها در موجودات زنده است. بی کربنات پتاسیم، منیزیم، سدیم و سایر فلزات فعال که توسط یک اسید کربنیک ضعیف و یک باز قوی تشکیل شده است، به طور کامل در یک محلول آبی هیدرولیز می شود. هنگامی که فنل فتالئین بی رنگ به آن اضافه می شود، نشانگر زرشکی می شود. این نشان دهنده ماهیت قلیایی محیط است که به دلیل تجمع بیش از حد یون های هیدروکسید است.
تورنسل بنفش در محلول آبی نمک اسید کربنیک به رنگ آبی در می آید. وجود ذرات هیدروکسیل اضافی در این محلول را می توان با استفاده از یک شاخص دیگر - متیل نارنجی که رنگ آن را به زرد تغییر می دهد، تشخیص داد.
چرخه نمکهای اسید کربنیک در طبیعت
قابلیت حل شدن بی کربنات ها در آب زمینه ساز حرکت مداوم آنها در طبیعت بی جان و زنده است. آب های زیرزمینی اشباع شده با دی اکسید کربن از لایه های خاک به داخل نفوذ می کنداز منیزیت و سنگ آهک تشکیل شده است. آب با بی کربنات و منیزیم وارد محلول خاک می شود و سپس به رودخانه ها و دریاها منتقل می شود. از آنجا نمک های اسیدی وارد موجودات جانوران شده و به سمت ساخت اسکلت خارجی (پوسته، کیتین) یا داخلی آنها می روند. در برخی موارد، تحت تأثیر دمای بالای آبفشان یا چشمه‌های نمک، هیدروکربنات‌ها تجزیه می‌شوند و دی اکسید کربن آزاد می‌کنند و به ذخایر معدنی تبدیل می‌شوند: گچ، سنگ آهک، مرمر.
در مقاله به بررسی ویژگی های فیزیکی و شیمیایی بی کربنات منیزیم پرداختیم و به راه های تشکیل آن در طبیعت پی بردیم.
