Kyselina uhličitá, čo je vodný roztok oxidu uhličitého, môže interagovať so zásaditými a amfotérnymi oxidmi, amoniakom a zásadami. V dôsledku reakcie sa získajú stredné soli - uhličitany a za predpokladu, že sa kyselina uhličitá odoberie v nadbytku - hydrogenuhličitany. V článku sa zoznámime s fyzikálnymi a chemickými vlastnosťami hydrogénuhličitanu horečnatého, ako aj s vlastnosťami jeho rozšírenia v prírode.
Kvalitatívna reakcia pre hydrogénuhličitanový ión
Ako stredné soli, tak aj kyslé, kyselina uhličitá interaguje s kyselinami. V dôsledku reakcie sa uvoľňuje oxid uhličitý. Jeho prítomnosť sa dá zistiť prechodom zozbieraného plynu cez roztok vápennej vody. Zákal sa pozoruje v dôsledku vyzrážania nerozpustnej zrazeniny uhličitanu vápenatého. Reakcia ilustruje, ako reaguje hydrogénuhličitan horečnatý, ktorý obsahuje ión HCO3-.
Interakcia so soľami a zásadami
Ako prebiehajú výmenné reakcie medzi roztokmi dvoch solí vytvorených kyselinami rôznej sily, napríklad medzi chloridom bárnatým a kyslou horečnatou soľou? Ide o tvorbu nerozpustnej soli - uhličitanu bárnatého. Takéto procesy sa nazývajú iónomeničové reakcie. Vždy končia tvorbou zrazeniny, plynu alebo mierne disociujúceho produktu, vody. Reakcia alkálie hydroxidu sodného a hydrogénuhličitanu horečnatého vedie k tvorbe strednej soli uhličitanu horečnatého a vody. Charakteristickým znakom tepelného rozkladu uhličitanov amónnych je, že okrem výskytu kyslých solí sa uvoľňuje aj plynný amoniak. Soli karbonátových kyselín môžu pri silnom zahriatí interagovať s amfotérnymi oxidmi, ako je oxid zinku alebo hliníka. Reakcia prebieha za vzniku solí - hlinitanov horečnatých alebo zinočnatých. Oxidy tvorené nekovovými prvkami sú tiež schopné reagovať s hydrogénuhličitanom horečnatým. V reakčných produktoch sa nachádza nová soľ, oxid uhličitý a voda.
Minerály rozšírené v zemskej kôre – vápenec, krieda, mramor, dlhodobo interagujú s oxidom uhličitým rozpusteným vo vode. V dôsledku toho sa tvoria kyslé soli - hydrogenuhličitany horečnaté a vápenaté. Keď sa zmenia podmienky prostredia, napríklad keď teplota stúpa, dochádza k reverzným reakciám. Stredné soli, kryštalizujúce z vody s vysokou koncentráciou hydrogénuhličitanov, často tvoria cencúle z uhličitanov - stalaktitov, ako aj výrastky v podobe veží - stalagmitov vo vápencových jaskyniach.
Tvrdosť vody
Voda interaguje so soľami obsiahnutými v pôde, ako je hydrogénuhličitan horečnatý, ktorého vzorec je Mg(HCO3)2. Rozpúšťa ich a stáva sa strnulou. Čím viac nečistôt, tým horšie sa produkty v takejto vode varia, prudko sa zhoršuje ich chuť a nutričná hodnota. Takáto voda nie je vhodná na umývanie vlasov a pranie oblečenia. Tvrdá voda je obzvlášť nebezpečná pre použitie v parných zariadeniach, pretože v nej rozpustené hydrogénuhličitany vápnika a horčíka sa počas varu vyzrážajú. Vytvára vrstvu vodného kameňa, ktorá zle vedie teplo. Je to spojené s takými negatívnymi dôsledkami, ako je nadmerná spotreba paliva, ako aj prehrievanie kotlov, čo vedie k ich opotrebovaniu a nehodám.
Tvrdosť horčíka a vápnika
Ak sú vo vodnom roztoku prítomné ióny vápnika spolu s aniónmi HCO3-, potom spôsobujú tvrdosť vápnika, ak katióny horčíka - horčík. Ich koncentrácia vo vode sa nazýva celková tvrdosť. Pri dlhšom vare sa hydrogénuhličitany menia na slabo rozpustné uhličitany, ktoré sa vyzrážajú ako zrazenina. Celková tvrdosť vody je zároveň znížená indikátorom uhličitanovej alebo dočasnej tvrdosti. Vápenaté katióny tvoria uhličitany - stredné soli a horečnaté ióny sú súčasťou hydroxidu horečnatého alebo zásaditej soli - hydroxidu uhličitanu horečnatého. Najmä vysoká tuhosť je vlastná vodám morí a oceánov. Napríklad v Čiernom mori je tvrdosť horčíka 53,5 mg-eq / l a v Tichomoríoceán – 108 mg-eq/l. Spolu s vápencom sa v zemskej kôre často nachádza magnezit – minerál obsahujúci uhličitan a hydrogénuhličitan sodný a horčík.
Metódy zmäkčovania vody
Pred použitím vody, ktorej celková tvrdosť presahuje 7 mg-ekv / l, ju treba zbaviť prebytočných solí - zmäkčiť. Môže sa do nej pridať napríklad hydroxid vápenatý, hasené vápno. Ak sa súčasne pridá sóda, môžete sa zbaviť konštantnej (neuhličitanovej) tvrdosti. Používajú sa aj pohodlnejšie metódy, ktoré nevyžadujú zahrievanie a kontakt s agresívnou látkou - alkáliou Ca(OH)2. Medzi ne patrí použitie katiónových výmenníkov.
Princíp činnosti katexu
Hlinitokremičitany a syntetické iónomeničové živice sú katexy. Obsahujú mobilné ióny sodíka. Prechodom vody cez filtre s vrstvou, na ktorej je umiestnený nosič - katex, sa častice sodíka zmenia na katióny vápnika a horčíka. Tie sú viazané aniónmi katexu a sú v ňom pevne držané. Ak je vo vode koncentrácia iónov Ca2+ a Mg2+, bude to ťažké. Na obnovenie činnosti iónomeniča sa látky umiestnia do roztoku chloridu sodného a dôjde k reverznej reakcii - ióny sodíka nahradia katióny horčíka a vápnika adsorbované na katiónovom výmenníku. Repasovaný iónovýmenník opäť pripravený na proces zmäkčovania tvrdej vody.
Elektrolytická disociácia
Väčšina médií a kyslých solí vvo vodných roztokoch sa štiepi na ióny, pričom je vodičom druhého druhu. To znamená, že látka podlieha elektrolytickej disociácii a jej roztok je schopný viesť elektrický prúd. Disociácia hydrogénuhličitanu horečnatého vedie k prítomnosti horčíkových katiónov a negatívne nabitých komplexných iónov zvyšku kyseliny uhličitej v roztoku. Ich nasmerovaný pohyb k opačne nabitým elektródam spôsobuje vznik elektrického prúdu.
Hydrolýza
Výmenná reakcia medzi soľami a vodou, ktorá vedie k vzniku slabého elektrolytu, je hydrolýza. Má veľký význam nielen v anorganickej prírode, ale je aj základom metabolizmu bielkovín, sacharidov a tukov v živých organizmoch. Hydrogenuhličitan draslíka, horčíka, sodíka a iných aktívnych kovov, tvorený slabou kyselinou uhličitou a silnou zásadou, sa vo vodnom roztoku úplne hydrolyzuje. Keď sa k nemu pridá bezfarebný fenolftaleín, indikátor sa zmení na karmínový. To naznačuje alkalickú povahu prostredia v dôsledku akumulácie nadmernej koncentrácie hydroxidových iónov.
Fialový lakmus vo vodnom roztoku kyslej soli kyseliny uhličitej sa zmení na modrý. Prebytok hydroxylových častíc v tomto roztoku je možné zistiť aj pomocou iného indikátora - metyloranže, ktorá mení svoju farbu na žltú.
Cyklus solí kyseliny uhličitej v prírode
Schopnosť hydrogénuhličitanov rozpúšťať sa vo vode je základom ich neustáleho pohybu v neživej a živej prírode. Podzemná voda nasýtená oxidom uhličitým presakuje cez vrstvy pôdy dozložený z magnezitu a vápenca. Voda s hydrogénuhličitanom a horčíkom vstupuje do pôdneho roztoku, potom sa odvádza do riek a morí. Odtiaľ sa kyslé soli dostávajú do organizmov zvierat a smerujú k výstavbe ich vonkajšej (škrupiny, chitín) alebo vnútornej kostry. V niektorých prípadoch sa pod vplyvom vysokej teploty gejzíru alebo soľných prameňov rozkladajú hydrouhličitany, uvoľňujú oxid uhličitý a menia sa na ložiská minerálov: krieda, vápenec, mramor.
V článku sme študovali vlastnosti fyzikálnych a chemických vlastností hydrogénuhličitanu horečnatého a zisťovali spôsoby jeho vzniku v prírode.
