O ácido carbônico, que é uma solução aquosa de dióxido de carbono, pode interagir com óxidos básicos e anfotéricos, amônia e álcalis. Como resultado da reação, são obtidos sais médios - carbonatos, e desde que o ácido carbônico seja tomado em excesso - bicarbonatos. No artigo, conheceremos as propriedades físicas e químicas do bicarbonato de magnésio, bem como as características de sua distribuição na natureza.
Reação qualitativa para íon bicarbonato
Tanto os sais médios quanto os ácidos, o ácido carbônico interage com os ácidos. Como resultado da reação, o dióxido de carbono é liberado. Sua presença pode ser detectada passando o gás coletado através de uma solução de água de cal. A turbidez é observada devido à precipitação de um precipitado insolúvel de carbonato de cálcio. A reação ilustra como o bicarbonato de magnésio, contendo o íon HCO3-, reage.
Interação com sais e álcalis
Como ocorrem as reações de troca entre soluções de dois sais formados por ácidos de diferentes forças, por exemplo, entre cloreto de bário e um sal ácido de magnésio? Vai com a formação de um sal insolúvel - carbonato de bário. Esses processos são chamados de reações de troca iônica. Eles sempre terminam com a formação de um precipitado, um gás ou um produto levemente dissociado, a água. A reação de um álcali de hidróxido de sódio e bicarbonato de magnésio leva à formação de um sal médio de carbonato de magnésio e água. Uma característica da decomposição térmica dos carbonatos de amônio é que, além do aparecimento de sais ácidos, a amônia gasosa é liberada. Sais de ácido carbonato, quando aquecidos fortemente, podem interagir com óxidos anfotéricos, como óxido de zinco ou alumínio. A reação prossegue com a formação de sais - aluminatos de magnésio ou zincatos. Óxidos formados por elementos não metálicos também são capazes de reagir com bicarbonato de magnésio. Novo sal, dióxido de carbono e água são encontrados nos produtos da reação.
Minerais difundidos na crosta terrestre - calcário, giz, mármore, interagem com o dióxido de carbono dissolvido na água por muito tempo. Como resultado, são formados sais ácidos - bicarbonatos de magnésio e cálcio. Quando as condições ambientais mudam, por exemplo, quando a temperatura aumenta, ocorrem reações inversas. Sais médios, cristalizando a partir de água com alta concentração de bicarbonatos, muitas vezes formam pingentes de carbonatos - estalactites, bem como crescimentos na forma de torres - estalagmites em cavernas de calcário.
Dureza da água
A água interage com os sais contidos no solo, como o bicarbonato de magnésio, cuja fórmula é Mg(HCO3)2. Ela os dissolve e fica rígida. Quanto mais impurezas, pior os produtos são fervidos em tal água, seu sabor e valor nutricional se deterioram acentuadamente. Essa água não é adequada para lavar cabelos e lavar roupas. A água dura é especialmente perigosa para uso em instalações de vapor, pois os bicarbonatos de cálcio e magnésio dissolvidos nela precipitam durante a fervura. Forma uma camada de escamas que não conduz bem o calor. Isso está repleto de consequências negativas como o consumo excessivo de combustível, bem como o superaquecimento das caldeiras, levando ao seu desgaste e acidentes.
Dureza de magnésio e cálcio
Se íons de cálcio estão presentes em uma solução aquosa junto com ânions HCO3-, então eles causam dureza de cálcio, se cátions de magnésio - magnésio. Sua concentração na água é chamada de dureza total. Com a ebulição prolongada, os bicarbonatos se transformam em carbonatos pouco solúveis, que precipitam como um precipitado. Ao mesmo tempo, a dureza total da água é reduzida por um indicador de carbonato ou dureza temporária. Os cátions de cálcio formam carbonatos - sais médios, e os íons de magnésio fazem parte do hidróxido de magnésio ou sal básico - hidróxido de carbonato de magnésio. Especialmente, a alta rigidez é inerente à água dos mares e oceanos. Por exemplo, no Mar Negro, a dureza do magnésio é de 53,5 mg-eq / l, e no Pacíficooceano – 108 mg-eq/l. Junto com o calcário, a magnesita é frequentemente encontrada na crosta terrestre - um mineral contendo carbonato e bicarbonato de sódio e magnésio.
Métodos de amaciamento da água
Antes de usar água, cuja dureza total exceda 7 mg-eq / l, ela deve ser liberada do excesso de sais - amolecida. Por exemplo, hidróxido de cálcio, cal apagada, pode ser adicionado a ele. Se o refrigerante for adicionado ao mesmo tempo, você poderá se livrar da dureza constante (não carbonatada). Também são usados métodos mais convenientes que não requerem aquecimento e contato com uma substância agressiva - álcali Ca(OH)2. Isso inclui o uso de trocadores de cátions.
Princípio de funcionamento do trocador de cátions
Aluminossilicatos e resinas de troca iônica sintética são trocadores de cátions. Eles contêm íons de sódio móveis. Passando a água através de filtros com uma camada na qual o transportador está localizado - um trocador de cátions, as partículas de sódio se transformarão em cátions de cálcio e magnésio. Os últimos são ligados pelos ânions do trocador de cátions e são firmemente retidos nele. Se houver uma concentração de íons Ca2+ e Mg2+ na água, então será difícil. Para restaurar a atividade do trocador de íons, as substâncias são colocadas em uma solução de cloreto de sódio, e ocorre a reação inversa - os íons de sódio substituem os cátions de magnésio e cálcio adsorvidos no trocador de cátions. Trocador de íons remodelado pronto para o processo de amaciamento de água dura novamente.
Dissociação eletrolítica
A maioria dos sais médios e ácidos emem soluções aquosas, divide-se em íons, sendo um condutor do segundo tipo. Ou seja, a substância sofre dissociação eletrolítica e sua solução é capaz de conduzir uma corrente elétrica. A dissociação do bicarbonato de magnésio leva à presença de cátions de magnésio e íons complexos carregados negativamente do resíduo de ácido carbônico na solução. Seu movimento direcionado para eletrodos de carga oposta causa o aparecimento de uma corrente elétrica.
Hidrólise
As reações de troca entre sais e água, levando ao aparecimento de um eletrólito fraco, é a hidrólise. É de grande importância não apenas na natureza inorgânica, mas também é a base para o metabolismo de proteínas, carboidratos e gorduras nos organismos vivos. O bicarbonato de potássio, magnésio, sódio e outros metais ativos, formados por um ácido carbônico fraco e uma base forte, é completamente hidrolisado em solução aquosa. Quando a fenolftaleína incolor é adicionada a ele, o indicador fica vermelho. Isso indica a natureza alcalina do ambiente, devido ao acúmulo de excesso de concentração de íons hidróxido.
O tornassol roxo em uma solução aquosa de um sal ácido de ácido carbônico fica azul. Um excesso de partículas de hidroxila nesta solução também pode ser detectado usando outro indicador - laranja de metila, que muda sua cor para amarelo.
O ciclo dos sais do ácido carbônico na natureza
A capacidade dos bicarbonatos de se dissolverem na água está subjacente ao seu movimento constante na natureza inanimada e viva. A água subterrânea, saturada com dióxido de carbono, penetra através das camadas do solo,composto de magnesita e calcário. A água com bicarbonato e magnésio entra na solução do solo e depois é levada para rios e mares. A partir daí, os sais ácidos entram nos organismos dos animais e vão para a construção de seu esqueleto externo (conchas, quitina) ou interno. Em alguns casos, sob a influência da alta temperatura do gêiser ou das fontes de sal, os hidrocarbonetos se decompõem, liberando dióxido de carbono e transformando-se em depósitos minerais: giz, calcário, mármore.
No artigo, estudamos as características das propriedades físicas e químicas do bicarbonato de magnésio e descobrimos as formas de sua formação na natureza.
