Kyselina uhličitá, což je vodný roztok oxidu uhličitého, může interagovat s bazickými a amfoterními oxidy, amoniakem a alkáliemi. Výsledkem reakce jsou střední soli - uhličitany a za předpokladu, že je kyselina uhličitá přijímána v přebytku - hydrogenuhličitany. V článku se seznámíme s fyzikálními a chemickými vlastnostmi hydrogenuhličitanu hořečnatého a také s rysy jeho rozšíření v přírodě.
Kvalitativní reakce pro hydrogenuhličitanový ion
Jak střední soli, tak kyselé, kyselina uhličitá interaguje s kyselinami. V důsledku reakce se uvolňuje oxid uhličitý. Jeho přítomnost lze zjistit průchodem zachyceného plynu roztokem vápenné vody. Zákal je pozorován v důsledku vysrážení nerozpustné sraženiny uhličitanu vápenatého. Reakce ukazuje, jak reaguje hydrogenuhličitan hořečnatý obsahující iont HCO3-.
Interakce se solemi a alkáliemi
Jak probíhají výměnné reakce mezi roztoky dvou solí tvořených kyselinami různé síly, například mezi chloridem barnatým a kyselou hořečnatou solí? Jde o tvorbu nerozpustné soli - uhličitanu barnatého. Takové procesy se nazývají iontoměničové reakce. Vždy končí tvorbou sraženiny, plynu nebo mírně disociujícího produktu, vody. Reakce alkálie hydroxidu sodného a hydrogenuhličitanu hořečnatého vede k vytvoření střední soli uhličitanu hořečnatého a vody. Charakteristickým rysem tepelného rozkladu uhličitanů amonných je, že kromě výskytu kyselých solí se uvolňuje plynný amoniak. Soli uhličitanových kyselin mohou při silném zahřátí interagovat s amfoterními oxidy, jako je oxid zinku nebo hliníku. Reakce probíhá za vzniku solí - hlinitanů hořečnatých nebo zinečnatých. Oxidy tvořené nekovovými prvky jsou také schopné reagovat s hydrogenuhličitanem hořečnatým. V reakčních produktech se nachází nová sůl, oxid uhličitý a voda.
Minerály rozšířené v zemské kůře – vápenec, křída, mramor, dlouhodobě interagují s oxidem uhličitým rozpuštěným ve vodě. V důsledku toho se tvoří kyselé soli - hydrogenuhličitany hořčíku a vápníku. Když se změní podmínky prostředí, například když se zvýší teplota, dochází k obráceným reakcím. Střední soli, krystalizující z vody s vysokou koncentrací hydrogenuhličitanů, často tvoří rampouchy z karbonátů - stalaktity, ale i výrůstky v podobě věží - stalagmity ve vápencových jeskyních.
Tvrdost vody
Voda interaguje se solemi obsaženými v půdě, jako je hydrogenuhličitan hořečnatý, jehož vzorec je Mg(HCO3)2. Rozpouští je a ona ztuhne. Čím více nečistot, tím hůře se produkty v takové vodě vaří, prudce se zhoršuje jejich chuť a nutriční hodnota. Taková voda není vhodná na mytí vlasů a praní prádla. Tvrdá voda je zvláště nebezpečná pro použití v parních instalacích, protože v ní rozpuštěné hydrogenuhličitany vápníku a hořčíku se během varu srážejí. Vytváří vrstvu vodního kamene, která špatně vede teplo. To je plné tak negativních důsledků, jako je nadměrná spotřeba paliva a také přehřívání kotlů, což vede k jejich opotřebení a nehodám.
Tvrdost hořčíku a vápníku
Pokud jsou ve vodném roztoku přítomny ionty vápníku spolu s anionty HCO3-, pak způsobují tvrdost vápníku, pokud kationty hořčíku -hořčík. Jejich koncentrace ve vodě se nazývá celková tvrdost. Při delším varu se hydrogenuhličitany mění na špatně rozpustné uhličitany, které se vysrážejí jako sraženina. Celkovou tvrdost vody zároveň snižuje indikátor uhličitanové nebo přechodné tvrdosti. Kationty vápníku tvoří uhličitany - střední soli a hořečnaté ionty jsou součástí hydroxidu hořečnatého nebo zásadité soli - hydroxidu uhličitanu hořečnatého. Zvláště vysoká tuhost je vlastní vodě moří a oceánů. Například v Černém moři je tvrdost hořčíku 53,5 mg-ekv / l a v Tichomoříoceán – 108 mg-ekv/l. Spolu s vápencem se v zemské kůře často vyskytuje magnezit – minerál obsahující uhličitan a hydrogenuhličitan sodný a hořčík.
Metody změkčování vody
Před použitím vody, jejíž celková tvrdost přesahuje 7 mg-eq / l, by měla být zbavena přebytečných solí - změkčena. Lze do něj přidat například hydroxid vápenatý, hašené vápno. Pokud se současně přidá soda, můžete se zbavit konstantní (neuhličitanové) tvrdosti. Používají se i pohodlnější metody, které nevyžadují zahřívání a kontakt s agresivní látkou – alkálií Ca(OH)2. Mezi ně patří použití katexů.
Princip činnosti katexu
Hlinitokřemičitany a syntetické iontoměničové pryskyřice jsou katexy. Obsahují mobilní ionty sodíku. Průchodem vody přes filtry s vrstvou, na které je umístěn nosič - katex, se sodíkové částice změní na kationty vápníku a hořčíku. Ty jsou vázány anionty katexu a jsou v něm pevně drženy. Pokud je ve vodě koncentrace iontů Ca2+ a Mg2+, bude to těžké. Pro obnovení činnosti iontoměniče se látky umístí do roztoku chloridu sodného a dojde k obrácené reakci - sodné ionty nahrazují kationty hořčíku a vápníku adsorbované na katexu. Repasovaný iontoměnič připravený znovu na proces změkčování tvrdé vody.
Elektrolytická disociace
Většina médií a kyselých solí vve vodných roztocích se štěpí na ionty a je vodičem druhého druhu. To znamená, že látka podléhá elektrolytické disociaci a její roztok je schopen vést elektrický proud. Disociace hydrogenuhličitanu hořečnatého vede k přítomnosti hořečnatých kationtů a záporně nabitých komplexních iontů zbytku kyseliny uhličité v roztoku. Jejich směrovaný pohyb k opačně nabitým elektrodám způsobuje vzhled elektrického proudu.
Hydrolýza
Výměnná reakce mezi solemi a vodou, která vede ke vzniku slabého elektrolytu, je hydrolýza. Má velký význam nejen v anorganické přírodě, ale je také základem metabolismu bílkovin, sacharidů a tuků v živých organismech. Hydrogenuhličitan draslíku, hořčíku, sodíku a dalších aktivních kovů, tvořený slabou kyselinou uhličitou a silnou zásadou, je ve vodném roztoku zcela hydrolyzován. Když se k němu přidá bezbarvý fenolftalein, indikátor se změní na karmínový. To ukazuje na alkalickou povahu prostředí v důsledku akumulace nadměrné koncentrace hydroxidových iontů.
Fialový lakmus ve vodném roztoku kyselé soli kyseliny uhličité zmodrá. Přebytek hydroxylových částic v tomto roztoku lze detekovat také pomocí dalšího indikátoru - methyloranže, která mění svou barvu na žlutou.
Cyklus solí kyseliny uhličité v přírodě
Schopnost bikarbonátů rozpouštět se ve vodě je základem jejich neustálého pohybu v neživé i živé přírodě. Podzemní voda nasycená oxidem uhličitým prosakuje vrstvami půdy dosložený z magnezitu a vápence. Voda s hydrogenuhličitanem a hořčíkem vstupuje do půdního roztoku, poté je odváděna do řek a moří. Odtud se kyselé soli dostávají do organismů živočichů a jdou ke konstrukci jejich vnější (skořápky, chitin) nebo vnitřní kostry. V některých případech dochází vlivem vysoké teploty gejzírů nebo solných pramenů k rozkladu uhlovodíků, uvolňování oxidu uhličitého a přeměny na minerální ložiska: křída, vápenec, mramor.
V článku jsme studovali vlastnosti fyzikálních a chemických vlastností hydrogenuhličitanu hořečnatého a zjišťovali způsoby jeho vzniku v přírodě.
