Kohlensäure, eine wässrige Lösung von Kohlendioxid, kann mit basischen und amphoteren Oxiden, Ammoniak und Laugen interagieren. Als Ergebnis der Reaktion werden mittlere Salze erh alten - Carbonate, und sofern Kohlensäure im Überschuss eingenommen wird - Bicarbonate. In dem Artikel werden wir uns mit den physikalischen und chemischen Eigenschaften von Magnesiumbicarbonat sowie mit den Merkmalen seiner Verbreitung in der Natur vertraut machen.
Qualitative Reaktion für Bicarbonat-Ionen
Sowohl mittlere als auch saure Salze, Kohlensäure interagiert mit Säuren. Als Ergebnis der Reaktion wird Kohlendioxid freigesetzt. Seine Anwesenheit kann nachgewiesen werden, indem das gesammelte Gas durch eine Lösung aus Kalkwasser geleitet wird. Eine Trübung wird aufgrund der Ausfällung eines unlöslichen Niederschlags von Calciumcarbonat beobachtet. Die Reaktion veranschaulicht, wie Magnesiumbicarbonat, das das Ion HCO3- enthält, reagiert.
Wechselwirkung mit Salzen und Laugen
Wie kommt es zu Austauschreaktionen zwischen Lösungen zweier Salze unterschiedlich starker Säuren, zB zwischen Bariumchlorid und einem sauren Magnesiumsalz? Es geht mit der Bildung eines unlöslichen Salzes einher - Bariumcarbonat. Solche Prozesse nennt man Ionenaustauschreaktionen. Sie enden immer mit der Bildung eines Niederschlags, eines Gases oder eines leicht dissoziierenden Produkts, Wasser. Die Reaktion eines Alkalis aus Natriumhydroxid und Magnesiumbicarbonat führt zur Bildung eines mittleren Salzes aus Magnesiumcarbonat und Wasser. Ein Merkmal der thermischen Zersetzung von Ammoniumcarbonaten ist, dass neben dem Auftreten von Säuresalzen gasförmiges Ammoniak freigesetzt wird. Salze von Carbonsäure können bei starker Erwärmung mit amphoteren Oxiden wie Zink- oder Aluminiumoxid interagieren. Die Reaktion verläuft unter Bildung von Salzen - Magnesiumaluminaten oder Zinkaten. Oxide, die von nichtmetallischen Elementen gebildet werden, können auch mit Magnesiumbicarbonat reagieren. In den Reaktionsprodukten werden neues Salz, Kohlendioxid und Wasser gefunden.
Mineralien, die in der Erdkruste weit verbreitet sind - Kalkstein, Kreide, Marmor, interagieren lange Zeit mit im Wasser gelöstem Kohlendioxid. Als Ergebnis werden saure Salze gebildet - Magnesium- und Calciumbicarbonate. Wenn sich die Umgebungsbedingungen ändern, beispielsweise wenn die Temperatur steigt, treten Rückreaktionen auf. Mittlere Salze, die aus Wasser mit einer hohen Konzentration an Bicarbonaten kristallisieren, bilden oft Eiszapfen aus Carbonaten - Stalaktiten sowie Wucherungen in Form von Türmen - Stalagmiten in Kalksteinhöhlen.
Wasserhärte
Wasser interagiert mit im Boden enth altenen Salzen wie Magnesiumbikarbonat, dessen Formel Mg(HCO3)2 ist. Sie löst sie auf, und sie wird starr. Je mehr Verunreinigungen vorhanden sind, desto schlechter werden die Produkte in solchem Wasser gekocht, ihr Geschmack und Nährwert verschlechtern sich stark. Solches Wasser ist nicht zum Waschen der Haare und zum Waschen von Kleidung geeignet. Hartes Wasser ist besonders gefährlich für den Einsatz in Dampfanlagen, da darin gelöste Calcium- und Magnesiumbicarbonate beim Kochen ausfallen. Es bildet sich eine Kesselsteinschicht, die Wärme schlecht leitet. Dies ist mit negativen Folgen wie übermäßigem Brennstoffverbrauch sowie Überhitzung der Kessel verbunden, was zu deren Verschleiß und Unfällen führt.
Magnesium- und Calciumhärte
Sind Calciumionen in wässriger Lösung zusammen mit HCO-Anionen3- vorhanden, dann verursachen sie Calciumhärte, wenn Magnesiumkationen -Magnesium. Ihre Konzentration im Wasser wird als Gesamthärte bezeichnet. Bei längerem Kochen verwandeln sich Bicarbonate in schwerlösliche Carbonate, die als Niederschlag ausfallen. Gleichzeitig wird die Gesamthärte des Wassers durch einen Indikator für Karbonat- oder temporäre Härte reduziert. Calciumkationen bilden Carbonate - mittlere Salze, und Magnesiumionen sind Teil von Magnesiumhydroxid oder basischem Salz - Magnesiumcarbonathydroxid. Insbesondere dem Wasser der Meere und Ozeane ist eine hohe Steifigkeit eigen. Beispielsweise beträgt die Magnesiumhärte im Schwarzen Meer 53,5 mg-Äq / l und im PazifikOzean – 108 mg-eq/l. Zusammen mit Kalkstein findet man häufig Magnesit in der Erdkruste - ein Mineral, das Natrium- und Magnesiumkarbonat und -bikarbonat enthält.
Wasserenthärtungsverfahren
Vor der Verwendung von Wasser, dessen Gesamthärte 7 mg-eq / l überschreitet, sollte es von überschüssigen Salzen befreit - enthärtet werden. Beispielsweise kann Calciumhydroxid, gelöschter Kalk, hinzugefügt werden. Wenn gleichzeitig Soda hinzugefügt wird, können Sie die konstante (Nicht-Karbonat-) Härte beseitigen. Es werden auch bequemere Methoden verwendet, die kein Erhitzen und keinen Kontakt mit einer aggressiven Substanz erfordern - Alkali Ca (OH) 2. Dazu gehört der Einsatz von Kationenaustauschern.
Das Funktionsprinzip des Kationenaustauschers
Alumosilikate und synthetische Ionenaustauscherharze sind Kationenaustauscher. Sie enth alten bewegliche Natriumionen. Beim Durchleiten von Wasser durch Filter mit einer Schicht, auf der sich der Träger befindet - ein Kationenaustauscher - werden Natriumpartikel in Calcium- und Magnesiumkationen umgewandelt. Letztere werden von den Anionen des Kationenaustauschers gebunden und darin fest geh alten. Wenn im Wasser eine Konzentration von Ca2+- und Mg2+-Ionen vorhanden ist, wird es hart. Um die Aktivität des Ionenaustauschers wiederherzustellen, werden die Substanzen in eine Natriumchloridlösung gegeben, und die umgekehrte Reaktion tritt auf - Natriumionen ersetzen die am Kationenaustauscher adsorbierten Magnesium- und Calciumkationen. Generalüberholter Ionenaustauscher wieder bereit für Hartwasserenthärtung.
Elektrolytische Dissoziation
Die meisten Medium- und Säuresalze sind enth altenin wässrigen Lösungen sp altet es sich in Ionen auf und ist ein Leiter zweiter Art. Das heißt, die Substanz erfährt eine elektrolytische Dissoziation und ihre Lösung ist in der Lage, einen elektrischen Strom zu leiten. Die Dissoziation von Magnesiumbicarbonat führt zur Anwesenheit von Magnesiumkationen und negativ geladenen Komplexionen des Kohlensäurerests in der Lösung. Ihre gerichtete Bewegung zu entgegengesetzt geladenen Elektroden verursacht das Auftreten eines elektrischen Stroms.
Hydrolyse
Die Austauschreaktion zwischen Salzen und Wasser, die zum Auftreten eines schwachen Elektrolyten führt, ist die Hydrolyse. Es ist nicht nur in der anorganischen Natur von großer Bedeutung, sondern ist auch die Grundlage für den Stoffwechsel von Proteinen, Kohlenhydraten und Fetten in lebenden Organismen. Bicarbonat von Kalium, Magnesium, Natrium und anderen aktiven Metallen, gebildet aus einer schwachen Kohlensäure und einer starken Base, wird in einer wässrigen Lösung vollständig hydrolysiert. Bei Zugabe von farblosem Phenolphthalein färbt sich der Indikator purpurrot. Dies weist auf die alkalische Natur der Umgebung aufgrund der Akkumulation einer übermäßigen Konzentration von Hydroxidionen hin.
Lila Lackmus in einer wässrigen Lösung eines Säuresalzes der Kohlensäure wird blau. Ein Überschuss an Hydroxylpartikeln in dieser Lösung kann auch mit einem anderen Indikator nachgewiesen werden - Methylorange, das seine Farbe zu Gelb ändert.
Der Kreislauf der Salze der Kohlensäure in der Natur
Die Fähigkeit von Bikarbonaten, sich in Wasser aufzulösen, liegt ihrer ständigen Bewegung in der unbelebten und belebten Natur zugrunde. Mit Kohlendioxid gesättigtes Grundwasser sickert durch die Bodenschichten hineinbestehend aus Magnesit und Kalkstein. Wasser mit Bikarbonat und Magnesium gelangt in die Bodenlösung und wird dann in Flüsse und Meere geleitet. Von dort gelangen saure Salze in die Organismen der Tiere und gehen zum Aufbau ihres äußeren (Schalen, Chitin) oder inneren Skeletts über. In einigen Fällen zersetzen sich Kohlenwasserstoffe unter dem Einfluss der hohen Temperatur von Geysiren oder Salzquellen, setzen Kohlendioxid frei und verwandeln sich in Mineralablagerungen: Kreide, Kalkstein, Marmor.
In dem Artikel haben wir die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Magnesiumbicarbonat untersucht und die Wege seiner Bildung in der Natur herausgefunden.
