L'acido carbonico, che è una soluzione acquosa di anidride carbonica, può interagire con ossidi basici e anfoteri, ammoniaca e alcali. Come risultato della reazione, si ottengono sali medi - carbonati e, a condizione che l'acido carbonico venga assunto in eccesso - bicarbonati. Nell'articolo conosceremo le proprietà fisiche e chimiche del bicarbonato di magnesio, nonché le caratteristiche della sua distribuzione in natura.
Reazione qualitativa per lo ione bicarbonato
Sia i sali medi che quelli acidi, l'acido carbonico interagiscono con gli acidi. Come risultato della reazione, viene rilasciata anidride carbonica. La sua presenza può essere rilevata facendo passare il gas raccolto attraverso una soluzione di acqua di calce. Si osserva torbidità a causa della precipitazione di un precipitato insolubile di carbonato di calcio. La reazione illustra come reagisce il bicarbonato di magnesio, contenente lo ione HCO3-.
Interazione con sali e alcali
Come avvengono le reazioni di scambio tra soluzioni di due sali formati da acidi di diversa forza, ad esempio tra cloruro di bario e un sale acido di magnesio? Si accompagna alla formazione di un sale insolubile - carbonato di bario. Tali processi sono chiamati reazioni di scambio ionico. Finiscono sempre con la formazione di un precipitato, un gas, o un prodotto leggermente dissociante, l'acqua. La reazione di un alcali di idrossido di sodio e bicarbonato di magnesio porta alla formazione di un sale medio di carbonato di magnesio e acqua. Una caratteristica della decomposizione termica dei carbonati di ammonio è che, oltre alla comparsa di sali acidi, viene rilasciata ammoniaca gassosa. I sali dell'acido carbonatico, se riscaldati fortemente, possono interagire con gli ossidi anfoteri, come lo zinco o l'ossido di alluminio. La reazione procede con la formazione di sali - alluminati di magnesio o zincati. Gli ossidi formati da elementi non metallici sono anche in grado di reagire con il bicarbonato di magnesio. Nei prodotti di reazione si trovano nuovo sale, anidride carbonica e acqua.
I minerali diffusi nella crosta terrestre - calcare, gesso, marmo, interagiscono a lungo con l'anidride carbonica disciolta nell'acqua. Di conseguenza, si formano sali acidi: bicarbonati di magnesio e calcio. Quando le condizioni ambientali cambiano, ad esempio quando la temperatura aumenta, si verificano reazioni inverse. I sali medi, che cristallizzano dall'acqua con un' alta concentrazione di bicarbonati, formano spesso ghiaccioli da carbonati - stalattiti, così come escrescenze sotto forma di torri - stalagmiti in grotte calcaree.
Durezza dell'acqua
L'acqua interagisce con i sali contenuti nel terreno, come il bicarbonato di magnesio, la cui formula è Mg(HCO3)2. Li dissolve e diventa rigida. Più impurità, peggio i prodotti vengono bolliti in tale acqua, il loro gusto e il loro valore nutritivo si deteriorano drasticamente. Tale acqua non è adatta per lavare i capelli e lavare i vestiti. L'acqua dura è particolarmente pericolosa per l'uso negli impianti a vapore, poiché i bicarbonati di calcio e magnesio disciolti in essa precipitano durante l'ebollizione. Forma uno strato di scaglie che non conduce bene il calore. Questo è irto di conseguenze negative come un consumo eccessivo di carburante, nonché il surriscaldamento delle caldaie, che porta alla loro usura e incidenti.
Durezza magnesio e calcio
Se gli ioni calcio sono presenti in una soluzione acquosa insieme agli anioni HCO3-, allora provocano durezza del calcio, se i cationi magnesio - magnesio. La loro concentrazione in acqua è chiamata durezza totale. Con l'ebollizione prolungata, i bicarbonati si trasformano in carbonati scarsamente solubili, che precipitano come precipitato. Allo stesso tempo, la durezza totale dell'acqua viene ridotta da un indicatore di durezza carbonatica o temporanea. I cationi di calcio formano carbonati - sali medi e gli ioni di magnesio fanno parte dell'idrossido di magnesio o del sale basico - idrossido di carbonato di magnesio. In particolare, l'elevata rigidità è inerente all'acqua dei mari e degli oceani. Ad esempio, nel Mar Nero, la durezza del magnesio è di 53,5 mg-eq / l e nel Pacificooceano – 108 mg-eq/l. Insieme al calcare, nella crosta terrestre si trova spesso la magnesite, un minerale contenente carbonato e bicarbonato di sodio e magnesio.
Metodi di addolcimento dell'acqua
Prima di utilizzare l'acqua, la cui durezza totale supera i 7 mg-eq / l, deve essere liberata dai sali in eccesso - ammorbidita. Ad esempio, si può aggiungere idrossido di calcio, calce spenta. Se la soda viene aggiunta contemporaneamente, puoi eliminare la durezza costante (non carbonatica). Vengono utilizzati anche metodi più convenienti che non richiedono riscaldamento e contatto con una sostanza aggressiva - l'alcali Ca(OH)2. Questi includono l'uso di scambiatori cationici.
Il principio di funzionamento dello scambiatore cationico
Gli alluminosilicati e le resine sintetiche a scambio ionico sono scambiatori di cationi. Contengono ioni sodio mobili. Passando l'acqua attraverso i filtri con uno strato su cui si trova il vettore - uno scambiatore di cationi, le particelle di sodio si trasformeranno in cationi di calcio e magnesio. Questi ultimi sono legati dagli anioni dello scambiatore cationico e sono saldamente trattenuti in esso. Se c'è una concentrazione di ioni Ca2+ e Mg2+ nell'acqua, allora sarà difficile. Per ripristinare l'attività dello scambiatore ionico, le sostanze vengono poste in una soluzione di cloruro di sodio e si verifica la reazione inversa: gli ioni di sodio sostituiscono i cationi di magnesio e calcio adsorbiti sullo scambiatore cationico. Scambiatore di ioni ricondizionato pronto per il processo di addolcimento dell'acqua dura di nuovo.
Dissociazione elettrolitica
La maggior parte dei sali medi e acidi contenutiin soluzioni acquose si scinde in ioni, essendo un conduttore del secondo tipo. Cioè, la sostanza subisce una dissociazione elettrolitica e la sua soluzione è in grado di condurre una corrente elettrica. La dissociazione del bicarbonato di magnesio porta alla presenza di cationi di magnesio e ioni complessi caricati negativamente del residuo di acido carbonico nella soluzione. Il loro movimento diretto verso elettrodi con carica opposta provoca la comparsa di una corrente elettrica.
Idrolisi
Le reazioni di scambio tra i sali e l'acqua, che portano alla comparsa di un elettrolita debole, sono idrolisi. È di grande importanza non solo in natura inorganica, ma è anche la base per il metabolismo di proteine, carboidrati e grassi negli organismi viventi. Il bicarbonato di potassio, magnesio, sodio e altri metalli attivi, formato da un acido carbonico debole e una base forte, viene completamente idrolizzato in una soluzione acquosa. Quando viene aggiunta fenolftaleina incolore, l'indicatore diventa cremisi. Ciò indica la natura alcalina dell'ambiente, dovuta all'accumulo di un'eccessiva concentrazione di ioni idrossido.
Il tornasole viola in una soluzione acquosa di un sale acido di acido carbonico diventa blu. Un eccesso di particelle di idrossile in questa soluzione può essere rilevato anche utilizzando un altro indicatore: l'arancio metile, che cambia colore in giallo.
Il ciclo dei sali dell'acido carbonico in natura
La capacità dei bicarbonati di dissolversi nell'acqua è alla base del loro costante movimento nella natura inanimata e vivente. Le acque sotterranee, sature di anidride carbonica, filtrano attraverso gli strati di terreno, dentrocomposto da magnesite e calcare. L'acqua con bicarbonato e magnesio entra nella soluzione del suolo, quindi viene trasportata nei fiumi e nei mari. Da lì, i sali acidi entrano negli organismi degli animali e vanno alla costruzione del loro scheletro esterno (conchiglie, chitina) o interno. In alcuni casi, sotto l'influenza dell'elevata temperatura dei geyser o delle sorgenti saline, gli idrocarbonati si decompongono liberando anidride carbonica e trasformandosi in depositi minerali: gesso, calcare, marmo.
Nell'articolo abbiamo studiato le caratteristiche delle proprietà fisiche e chimiche del bicarbonato di magnesio e scoperto le modalità della sua formazione in natura.
