ნახშირბადის მჟავა, რომელიც არის ნახშირორჟანგის წყალხსნარი, შეუძლია ურთიერთქმედება ძირითად და ამფოტერულ ოქსიდებთან, ამიაკთან და ტუტეებთან. რეაქციის შედეგად მიიღება საშუალო მარილები - კარბონატები და იმ პირობით, რომ ნახშირმჟავა ჭარბად მიიღება - ბიკარბონატები. სტატიაში გავეცნობით მაგნიუმის ბიკარბონატის ფიზიკურ და ქიმიურ თვისებებს, ასევე ბუნებაში გავრცელების თავისებურებებს.
ხარისხობრივი რეაქცია ბიკარბონატის იონისთვის
როგორც საშუალო, ასევე მჟავე მარილები, ნახშირბადის მჟავა ურთიერთქმედებს მჟავებთან. რეაქციის შედეგად გამოიყოფა ნახშირორჟანგი. მისი არსებობის დადგენა შესაძლებელია შეგროვებული აირის კირის წყლის ხსნარის გავლით. სიმღვრივე შეინიშნება კალციუმის კარბონატის უხსნადი ნალექის დალექვის გამო. რეაქცია გვიჩვენებს, თუ როგორ რეაგირებს მაგნიუმის ბიკარბონატი, რომელიც შეიცავს იონ HCO3-,.
ურთიერთქმედება მარილებთან და ტუტეებთან
როგორ წარმოიქმნება გაცვლითი რეაქციები ორი მარილის ხსნარებს შორის, რომლებიც წარმოიქმნება სხვადასხვა სიძლიერის მჟავებით, მაგალითად, ბარიუმის ქლორიდსა და მაგნიუმის მჟავას მარილს შორის? მიდის უხსნადი მარილის - ბარიუმის კარბონატის წარმოქმნასთან. ასეთ პროცესებს იონური გაცვლის რეაქციები ეწოდება. ისინი ყოველთვის მთავრდება ნალექის, გაზის ან ოდნავ დაშლილი პროდუქტის, წყლის წარმოქმნით. ნატრიუმის ჰიდროქსიდისა და მაგნიუმის ბიკარბონატის ტუტის რეაქცია იწვევს მაგნიუმის კარბონატისა და წყლის საშუალო მარილის წარმოქმნას. ამონიუმის კარბონატების თერმული დაშლის თავისებურება ის არის, რომ მჟავა მარილების გარეგნობის გარდა, გამოიყოფა აირისებრი ამიაკი. კარბონატის მჟავას მარილები, ძლიერი გაცხელებისას, შეუძლიათ ურთიერთქმედება ამფოტერულ ოქსიდებთან, როგორიცაა თუთია ან ალუმინის ოქსიდი. რეაქცია მიმდინარეობს მარილების - მაგნიუმის ალუმინატების ან ციკატების წარმოქმნით. არალითონური ელემენტებით წარმოქმნილ ოქსიდებს ასევე შეუძლიათ რეაგირება მაგნიუმის ბიკარბონატთან. რეაქციის პროდუქტებში აღმოჩენილია ახალი მარილი, ნახშირორჟანგი და წყალი.
დედამიწის ქერქში გავრცელებული მინერალები - კირქვა, ცარცი, მარმარილო, დიდი ხნის განმავლობაში ურთიერთქმედებენ წყალში გახსნილ ნახშირორჟანგთან. შედეგად წარმოიქმნება მჟავე მარილები - მაგნიუმის და კალციუმის ბიკარბონატები. როდესაც იცვლება გარემო პირობები, მაგალითად, როდესაც ტემპერატურა იზრდება, ხდება საპირისპირო რეაქციები. ბიკარბონატების მაღალი კონცენტრაციის მქონე წყლიდან კრისტალიზებული საშუალო მარილები ხშირად ქმნიან ყინულებს კარბონატებიდან - სტალაქტიტებიდან, ასევე წარმონაქმნები კოშკების სახით - სტალაგმიტები კირქვის გამოქვაბულებში..
წყლის სიხისტე
წყალი ურთიერთქმედებს ნიადაგში შემავალ მარილებთან, როგორიცაა მაგნიუმის ბიკარბონატი, რომლის ფორმულაა Mg(HCO3)2. ის ხსნის მათ და ხდება ხისტი. რაც მეტი მინარევებია, მით უფრო ცუდად იხარშება პროდუქტები ასეთ წყალში, მკვეთრად უარესდება მათი გემო და კვებითი ღირებულება. ასეთი წყალი არ არის შესაფერისი თმის დასაბანად და ტანსაცმლის დასაბანად. მძიმე წყალი განსაკუთრებით საშიშია ორთქლის დანადგარებში გამოსაყენებლად, ვინაიდან მასში გახსნილი კალციუმის და მაგნიუმის ბიკარბონატები დუღილის დროს ნალექს იღებენ. ის ქმნის სასწორის ფენას, რომელიც კარგად არ ატარებს სითბოს. ეს სავსეა ისეთი უარყოფითი შედეგებით, როგორიცაა საწვავის გადაჭარბებული მოხმარება, აგრეთვე ქვაბების გადახურება, რაც იწვევს მათ ცვეთას და ავარიებს.
მაგნიუმის და კალციუმის სიხისტე
თუ კალციუმის იონები იმყოფება წყალხსნარში HCO ანიონებთან ერთად3-, მაშინ ისინი იწვევენ კალციუმის სიმტკიცეს, თუ მაგნიუმის კათიონები - მაგნიუმი. მათ კონცენტრაციას წყალში ეწოდება მთლიანი სიმტკიცე. გახანგრძლივებული დუღილის დროს ბიკარბონატები გადაიქცევა ცუდად ხსნად კარბონატებად, რომლებიც გროვდება ნალექის სახით. ამავდროულად, წყლის მთლიანი სიხისტე მცირდება კარბონატული ან დროებითი სიხისტის მაჩვენებლით. კალციუმის კათიონები ქმნიან კარბონატებს - საშუალო მარილებს, ხოლო მაგნიუმის იონები არის მაგნიუმის ჰიდროქსიდის ან ძირითადი მარილის - მაგნიუმის კარბონატის ჰიდროქსიდის ნაწილი. განსაკუთრებით, მაღალი სიმტკიცე დამახასიათებელია ზღვებისა და ოკეანეების წყალში. მაგალითად, შავ ზღვაში მაგნიუმის სიმტკიცე არის 53,5 მგ-ეკვ/ლ, ხოლო წყნარ ოკეანეში.ოკეანე – 108 მგ-ეკვ/ლ. კირქვასთან ერთად დედამიწის ქერქში ხშირად გვხვდება მაგნეზიტი - მინერალი, რომელიც შეიცავს კარბონატს და ნატრიუმის და მაგნიუმის ბიკარბონატს.
წყლის დარბილების მეთოდები
წყლის გამოყენებამდე, რომლის ჯამური სიხისტე აღემატება 7 მგ-ეკვ/ლ-ს, უნდა გათავისუფლდეს ზედმეტი მარილებისგან - დარბილდეს. მაგალითად, მას შეიძლება დაემატოს კალციუმის ჰიდროქსიდი, ჩამქრალი ცაცხვი. თუ სოდას ერთდროულად დაემატება, მაშინ შეგიძლიათ თავი დააღწიოთ მუდმივ (არაკარბონატულ) სიმტკიცეს. ასევე გამოიყენება უფრო მოსახერხებელი მეთოდები, რომლებიც არ საჭიროებს გათბობას და შეხებას აგრესიულ ნივთიერებასთან - ტუტე Ca(OH)2. ეს მოიცავს კატიონ გადამცვლელების გამოყენებას.
კატიონმცვლელის მუშაობის პრინციპი
ალუმინოსილიკატები და სინთეზური იონგამცვლელი ფისები არის კათიონ გადამცვლელები. ისინი შეიცავს მოძრავ ნატრიუმის იონებს. წყლის გავლა ფილტრებით ფენით, რომელზედაც მდებარეობს მატარებელი - კატიონ გადამცვლელი, ნატრიუმის ნაწილაკები გადაიქცევა კალციუმის და მაგნიუმის კათიონებად. ეს უკანასკნელი შეკრულია კატიონ გადამცვლელის ანიონებით და მყარად იჭერენ მასში. თუ წყალში არის Ca2+ და Mg2+ იონების კონცენტრაცია, მაშინ ეს რთული იქნება. იონ გადამცვლელის აქტივობის აღსადგენად ნივთიერებებს ათავსებენ ნატრიუმის ქლორიდის ხსნარში და ხდება საპირისპირო რეაქცია - ნატრიუმის იონები ცვლის მაგნიუმის და კალციუმის კათიონებს, რომლებიც ადსორბირებულია კატიონ გადამცვლელზე. განახლებული იონგამცვლელი მზად არის ისევ მძიმე წყლის დარბილების პროცესისთვის.
ელექტროლიტური დისოციაცია
საშუალო და მჟავე მარილების უმეტესობა შედისწყალხსნარებში ის იშლება იონებად, არის მეორე სახის გამტარებელი. ანუ ნივთიერება ექვემდებარება ელექტროლიტურ დისოციაციას და მის ხსნარს შეუძლია ელექტრული დენის გატარება. მაგნიუმის ბიკარბონატის დისოციაცია იწვევს მაგნიუმის კათიონებისა და ნახშირმჟავას ნარჩენების უარყოფითად დამუხტული იონების არსებობას ხსნარში. მათი მიმართული მოძრაობა საპირისპიროდ დამუხტულ ელექტროდებზე იწვევს ელექტრული დენის გაჩენას.
ჰიდროლიზი
მარილებსა და წყალს შორის გაცვლითი რეაქციები, რაც იწვევს სუსტი ელექტროლიტის წარმოქმნას, არის ჰიდროლიზი. მას დიდი მნიშვნელობა აქვს არა მხოლოდ არაორგანულ ბუნებაში, არამედ წარმოადგენს ცოცხალ ორგანიზმებში ცილების, ნახშირწყლებისა და ცხიმების მეტაბოლიზმის საფუძველს. კალიუმის, მაგნიუმის, ნატრიუმის და სხვა აქტიური ლითონების ბიკარბონატი, რომელიც წარმოიქმნება სუსტი ნახშირბადის მჟავით და ძლიერი ფუძით, მთლიანად ჰიდროლიზდება წყალხსნარში. როდესაც მას ემატება უფერო ფენოლფთალეინი, ინდიკატორი ჟოლოსფერი ხდება. ეს მიუთითებს გარემოს ტუტე ბუნებაზე, ჰიდროქსიდის იონების ჭარბი კონცენტრაციის დაგროვების გამო.
მეწამული ლაკმუსი ნახშირმჟავას მჟავა მარილის წყალხსნარში ლურჯდება. ამ ხსნარში ჰიდროქსილის ნაწილაკების სიჭარბე ასევე შეიძლება გამოვლინდეს სხვა ინდიკატორის გამოყენებით - მეთილის ფორთოხალი, რომელიც ცვლის ფერს ყვითლად.
ნახშირმჟავას მარილების ციკლი ბუნებაში
ბიკარბონატების წყალში დაშლის უნარი საფუძვლად უდევს მათ მუდმივ მოძრაობას უსულო და ცოცხალ ბუნებაში. მიწისქვეშა წყლები, გაჯერებული ნახშირორჟანგით, ჩაედინება ნიადაგის ფენებშიშედგება მაგნეზიტისა და კირქვისგან. წყალი ბიკარბონატით და მაგნიუმით ხვდება ნიადაგის ხსნარში, შემდეგ მიედინება მდინარეებსა და ზღვებში. იქიდან მჟავე მარილები შედიან ცხოველების ორგანიზმებში და მიდიან მათი გარე (ჭურვი, ქიტინი) ან შიდა ჩონჩხის აგებამდე. ზოგიერთ შემთხვევაში, გეიზერის ან მარილის წყაროების მაღალი ტემპერატურის გავლენით, ჰიდროკარბონატები იშლება, გამოიყოფა ნახშირორჟანგი და გადაიქცევა მინერალურ საბადოებად: ცარცი, კირქვა, მარმარილო..
სტატიაში შევისწავლეთ მაგნიუმის ბიკარბონატის ფიზიკური და ქიმიური თვისებების თავისებურებები და გავარკვიეთ მისი წარმოქმნის გზები ბუნებაში.
