Магний бикарбонаты: физикалық және химиялық қасиеттері

2024 Автор: Angel Austin | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-02 17:50

Көмірқышқыл газының судағы ерітіндісі болып табылатын көмір қышқылы негізгі және амфотерлі оксидтермен, аммиакпен және сілтілермен әрекеттесе алады. Реакция нәтижесінде орташа тұздар – карбонаттар, ал көмір қышқылын артық қабылдаған жағдайда – бикарбонаттар алынады. Мақалада біз магний бикарбонатының физикалық және химиялық қасиеттерімен, сондай-ақ оның табиғатта таралу ерекшеліктерімен танысамыз.

Бикарбонат ионының сапалы реакциясы

Орташа тұздар да, қышқылдар да, көмір қышқылы қышқылдармен әрекеттеседі. Реакция нәтижесінде көмірқышқыл газы бөлінеді. Оның болуын жиналған газды әк суының ерітіндісі арқылы өткізу арқылы анықтауға болады. Лайлану кальций карбонатының ерімейтін тұнбасының тұнбаға түсуінен байқалады. Реакция құрамында HCO₃^{- ионы бар магний бикарбонатының қалай әрекет ететінін көрсетеді.}

Тұздармен және сілтілермен әрекеттесу

Әртүрлі күшті қышқылдар түзген екі тұздың ерітінділері арасында, мысалы, барий хлориді мен қышқыл магний тұзының арасында алмасу реакциялары қалай жүреді? Ол ерімейтін тұз – барий карбонатының түзілуімен жүреді. Мұндай процестер ион алмасу реакциялары деп аталады. Олар әрқашан тұнбаның, газдың немесе аздап диссоциацияланатын өнімнің, судың пайда болуымен аяқталады. Натрий гидроксиді мен магний бикарбонатының сілтісінің реакциясы магний карбонаты мен судың орташа тұзының түзілуіне әкеледі. Аммоний карбонаттарының термиялық ыдырауының ерекшелігі қышқыл тұздардың пайда болуымен қатар, газ тәріздес аммиак бөлінуінде. Карбонат қышқылының тұздары қатты қыздырылған кезде амфотерлі оксидтермен, мысалы, мырыш немесе алюминий оксидімен әрекеттесе алады. Реакция тұздардың – магний алюминаттарының немесе цинкаттардың түзілуімен жүреді. Металл емес элементтерден түзілген оксидтер магний бикарбонатымен де әрекеттесуге қабілетті. Реакция өнімдерінде жаңа тұз, көмірқышқыл газы және су табылды.

Жер қыртысында кең таралған пайдалы қазбалар – әктас, бор, мәрмәр суда еріген көмірқышқыл газымен ұзақ уақыт әрекеттеседі. Нәтижесінде қышқыл тұздар түзіледі - магний және кальций бикарбонаттары. Қоршаған орта жағдайлары өзгергенде, мысалы, температура көтерілгенде, кері реакциялар жүреді. Бикарбонаттардың жоғары концентрациясы бар судан кристалданатын орташа тұздар көбінесе карбонаттардан - сталактиттерден, сондай-ақ әктас үңгірлеріндегі мұнаралар - сталагмиттер түріндегі өсінділер түзеді.

Су кермектігі

Су топырақ құрамындағы магний бикарбонаты сияқты тұздармен әрекеттеседі, формуласы Mg(HCO₃)_{2. Ол оларды ерітеді және ол қатты болады. Қоспалар неғұрлым көп болса, өнімдер соншалықты нашар, мұндай суда қайнатылады, олардың дәмі мен тағамдық құндылығы күрт нашарлайды. Мұндай су шашты жууға және киім жууға жарамайды. Кермек су әсіресе бу қондырғыларында пайдалану үшін қауіпті, өйткені онда еріген кальций мен магний бикарбонаттары қайнаған кезде тұнбаға түседі. Ол жылуды жақсы өткізбейтін шкала қабатын құрайды. Бұл отынды шамадан тыс тұтыну, сондай-ақ қазандықтардың қызып кетуі, олардың тозуы мен апаттарға әкелетін жағымсыз салдарға толы.}

Магний және кальций қаттылығы

Егер кальций иондары сулы ерітіндіде HCO аниондарымен бірге болса₃^{-, онда олар кальций қаттылығын тудырады, егер магний катиондары болса - магний. Олардың судағы концентрациясы жалпы кермектік деп аталады. Ұзақ қайнаған кезде бикарбонаттар нашар еритін карбонаттарға айналады, олар тұнба түрінде тұнбаға түседі. Бұл ретте судың жалпы кермектігі карбонатты немесе уақытша кермектік көрсеткішімен төмендейді. Кальций катиондары карбонаттар – орташа тұздар түзеді, ал магний иондары магний гидроксиді немесе негізгі тұз – магний карбонаты гидроксидінің құрамына кіреді. Әсіресе, жоғары қаттылық теңіздер мен мұхиттардың суына тән. Мысалы, Қара теңізде магнийдің қаттылығы 53,5 мг-экв/л, ал Тынық мұхитындамұхит – 108 мг-экв/л. Әктаспен бірге магнезит жер қыртысында жиі кездеседі – құрамында натрий мен магнийдің карбонаты мен бикарбонаты бар минерал.}

Суды жұмсарту әдістері

Жалпы кермектігі 7 мг-экв/л асатын суды қолданар алдында оны артық тұздардан тазарту - жұмсарту керек. Мысалы, оған кальций гидроксиді, сөндірілген әк қосуға болады. Егер сода бір уақытта қосылса, онда тұрақты (карбонатты емес) қаттылықтан құтылуға болады. Сондай-ақ жылытуды және агрессивті затпен - сілті Ca(OH)_{2 тигізуді қажет етпейтін ыңғайлы әдістер де қолданылады. Оларға катионалмастырғыштарды қолдану жатады.}

Катионалмастырғыштың жұмыс істеу принципі

Алюмосиликаттар мен синтетикалық ион алмастырғыш шайырлар катион алмастырғыштар болып табылады. Олардың құрамында жылжымалы натрий иондары бар. Тасымалдаушы орналасқан қабаты – катионалмастырғышы бар сүзгілерден суды өткізгенде натрий бөлшектері кальций мен магний катиондарына айналады. Соңғылары катионалмастырғыштың аниондарымен байланысқан және онда берік ұсталады. Егер суда Ca²⁺ және Mg^{2+ иондарының концентрациясы болса, онда бұл қиын болады. Ион алмастырғыштың белсенділігін қалпына келтіру үшін заттарды натрий хлоридінің ерітіндісіне салады да, кері реакция жүреді – натрий иондары катионалмастырғышта адсорбцияланған магний және кальций катиондарын ауыстырады. Жаңартылған ион алмастырғыш қатты суды қайтадан жұмсарту процесіне дайын.}

Электролиттік диссоциация

Орта және қышқыл тұздардың көпшілігісулы ерітінділерде екінші текті өткізгіш бола отырып, иондарға ыдырайды. Яғни, зат электролиттік диссоциациядан өтеді және оның ерітіндісі электр тогын өткізуге қабілетті. Магний бикарбонатының диссоциациялануы ерітіндіде магний катиондарының және көмір қышқылы қалдығының теріс зарядты күрделі иондарының болуына әкеледі. Олардың қарама-қарсы зарядталған электродтарға бағытталған қозғалысы электр тогының пайда болуына әкеледі.

Гидролиз

Тұздар мен су арасындағы алмасу реакциялары, әлсіз электролиттің пайда болуына әкелетін гидролиз. Ол бейорганикалық табиғатта ғана емес, сонымен қатар тірі ағзалардағы белоктар, көмірсулар және майлар алмасуының негізі болып табылады. Әлсіз көмір қышқылы мен күшті негізден түзілген калий, магний, натрий және басқа белсенді металдардың бикарбонаты сулы ерітіндіде толығымен гидролизденеді. Оған түссіз фенолфталеин қосқанда индикатор қызыл түске боялады. Бұл гидроксид иондарының артық концентрациясының жинақталуына байланысты қоршаған ортаның сілтілілігін көрсетеді.

Көмір қышқылының қышқыл тұзының сулы ерітіндісіндегі күлгін лакмус көк түске боялады. Бұл ерітіндідегі гидроксил бөлшектерінің артық болуын басқа индикатор - түсін сарыға өзгертетін метил апельсиннің көмегімен де анықтауға болады.

Көмір қышқылының тұздарының табиғаттағы айналымы

Бикарбонаттардың суда еру қабілеті олардың жансыз және тірі табиғатта тұрақты қозғалысының негізінде жатыр. Көмірқышқыл газымен қаныққан жер асты сулары топырақ қабаттары арқылы сіңедімагнезит пен әктастан тұрады. Бикарбонатты және магнийі бар су топырақ ерітіндісіне түседі, содан кейін өзендер мен теңіздерге жіберіледі. Ол жерден қышқыл тұздар жануарлар организмдеріне еніп, олардың сыртқы (қабықтар, хитин) немесе ішкі қаңқасының құрылысына барады. Кейбір жағдайларда гейзер немесе тұзды бұлақтардың жоғары температурасының әсерінен гидрокарбонаттар ыдырап, көмірқышқыл газын бөліп, минералды кен орындарына айналады: бор, әктас, мәрмәр.