กรดคาร์บอนิกซึ่งเป็นสารละลายคาร์บอนไดออกไซด์ที่เป็นน้ำ สามารถโต้ตอบกับออกไซด์ที่เป็นเบสและแอมโฟเทอริก แอมโมเนีย และด่างได้ อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาจะได้เกลือขนาดกลาง - คาร์บอเนตและหากนำกรดคาร์บอนิกในปริมาณที่มากเกินไป - ไบคาร์บอเนต ในบทความ เราจะทำความคุ้นเคยกับคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีของแมกนีเซียม ไบคาร์บอเนต เช่นเดียวกับคุณลักษณะของการกระจายในธรรมชาติ
ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพสำหรับไบคาร์บอเนตไอออน
ทั้งเกลือปานกลางและกรด กรดคาร์บอนิกทำปฏิกิริยากับกรด อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ สามารถตรวจจับการมีอยู่ของมันได้โดยการส่งก๊าซที่เก็บรวบรวมผ่านสารละลายของน้ำปูนขาว มีการสังเกตความขุ่นเนื่องจากการตกตะกอนของตะกอนแคลเซียมคาร์บอเนตที่ไม่ละลายน้ำ ปฏิกิริยาแสดงให้เห็นว่าแมกนีเซียมไบคาร์บอเนตซึ่งมีไอออน HCO3- ทำปฏิกิริยาอย่างไร
ปฏิกิริยากับเกลือและด่าง
ปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยนเกิดขึ้นได้อย่างไรระหว่างสารละลายของเกลือสองชนิดที่เกิดจากกรดที่มีความแรงต่างกัน เช่น ระหว่างแบเรียมคลอไรด์กับเกลือแมกนีเซียมที่เป็นกรด มันไปกับการก่อตัวของเกลือที่ไม่ละลายน้ำ - แบเรียมคาร์บอเนต กระบวนการดังกล่าวเรียกว่าปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยนไอออน พวกเขามักจะจบลงด้วยการก่อตัวของตะกอน ก๊าซ หรือผลิตภัณฑ์ซึ่งแยกตัวออกเล็กน้อย คือ น้ำ ปฏิกิริยาของด่างของโซเดียมไฮดรอกไซด์และแมกนีเซียมไบคาร์บอเนตทำให้เกิดเกลือปานกลางของแมกนีเซียมคาร์บอเนตและน้ำ คุณสมบัติของการสลายตัวทางความร้อนของแอมโมเนียมคาร์บอเนตคือนอกเหนือจากการปรากฏตัวของเกลือที่เป็นกรดแล้วแอมโมเนียที่เป็นก๊าซจะถูกปล่อยออกมา เมื่อถูกความร้อนอย่างแรง เกลือของกรดคาร์บอเนตอาจทำปฏิกิริยากับแอมโฟเทอริกออกไซด์ เช่น สังกะสีหรืออะลูมิเนียมออกไซด์ ปฏิกิริยาเกิดขึ้นกับการก่อตัวของเกลือ - แมกนีเซียมอะลูมิเนตหรือสังกะสี ออกไซด์ที่เกิดจากองค์ประกอบที่ไม่ใช่โลหะยังสามารถทำปฏิกิริยากับแมกนีเซียมไบคาร์บอเนตได้อีกด้วย พบเกลือ คาร์บอนไดออกไซด์ และน้ำใหม่ในผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยา
แร่ธาตุที่แพร่หลายในเปลือกโลก - หินปูน ชอล์ก หินอ่อน ทำปฏิกิริยากับคาร์บอนไดออกไซด์ที่ละลายในน้ำเป็นเวลานาน เป็นผลให้เกิดเกลือที่เป็นกรด - แมกนีเซียมและแคลเซียมไบคาร์บอเนต เมื่อสภาพแวดล้อมเปลี่ยนแปลง เช่น เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น จะเกิดปฏิกิริยาย้อนกลับ เกลือปานกลางที่ตกผลึกจากน้ำที่มีความเข้มข้นสูงของไบคาร์บอเนต มักจะก่อตัวเป็นน้ำแข็งจากคาร์บอเนต - หินย้อย รวมถึงการเติบโตในรูปแบบของหอคอย - หินงอกในถ้ำหินปูน
ความกระด้างของน้ำ
น้ำทำปฏิกิริยากับเกลือในดิน เช่น แมกนีเซียมไบคาร์บอเนต ซึ่งมีสูตรคือ Mg(HCO3)2. เธอละลายพวกมันและเธอก็แข็งกระด้าง ยิ่งมีสิ่งเจือปนมากเท่าไร ผลิตภัณฑ์ที่ต้มในน้ำก็จะยิ่งแย่ลงเท่านั้น รสชาติและคุณค่าทางโภชนาการของพวกมันก็จะแย่ลงอย่างรวดเร็ว น้ำดังกล่าวไม่เหมาะสำหรับการสระผมและซักเสื้อผ้า น้ำกระด้างเป็นอันตรายอย่างยิ่งต่อการใช้งานในระบบไอน้ำ เนื่องจากแคลเซียมและแมกนีเซียมไบคาร์บอเนตที่ละลายในนั้นจะตกตะกอนระหว่างการต้ม เป็นชั้นของสเกลที่ไม่นำความร้อนได้ดี สิ่งนี้เต็มไปด้วยผลกระทบด้านลบเช่นการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงที่มากเกินไป เช่นเดียวกับความร้อนสูงเกินไปของหม้อไอน้ำ ซึ่งนำไปสู่การสึกหรอและอุบัติเหตุ
ความแข็งของแมกนีเซียมและแคลเซียม
หากมีแคลเซียมไอออนในสารละลายที่เป็นน้ำพร้อมกับแอนไอออน HCO3- พวกมันจะทำให้เกิดความแข็งของแคลเซียม ถ้าแมกนีเซียมไอออนบวก - แมกนีเซียม ความเข้มข้นในน้ำเรียกว่าความกระด้างรวม เมื่อเดือดเป็นเวลานาน ไบคาร์บอเนตจะเปลี่ยนเป็นคาร์บอเนตที่ละลายได้ไม่ดี ซึ่งจะตกตะกอนเป็นตะกอน ในเวลาเดียวกัน ความกระด้างรวมของน้ำจะลดลงตามตัวบ่งชี้ของคาร์บอเนตหรือความกระด้างชั่วคราว แคลเซียมคาร์บอเนตก่อตัวเป็นคาร์บอเนต - เกลือปานกลาง และไอออนของแมกนีเซียมเป็นส่วนหนึ่งของแมกนีเซียมไฮดรอกไซด์หรือเกลือพื้นฐาน - แมกนีเซียมคาร์บอเนตไฮดรอกไซด์ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ความแข็งแกร่งสูงมีอยู่ในน่านน้ำของทะเลและมหาสมุทร ตัวอย่างเช่น ในทะเลดำ ความแข็งของแมกนีเซียมคือ 53.5 mg-eq / l และในมหาสมุทรแปซิฟิกมหาสมุทร – 108 มก.-เท่ากับ/ลิตร นอกจากหินปูนแล้ว มักพบแมกนีเซียมในเปลือกโลก ซึ่งเป็นแร่ธาตุที่ประกอบด้วยโซเดียมและแมกนีเซียมคาร์บอเนตและไบคาร์บอเนต
วิธีทำให้น้ำอ่อนตัว
ก่อนใช้น้ำที่มีความกระด้างรวมเกิน 7 mg-eq / l ควรปราศจากเกลือส่วนเกิน - ทำให้นิ่ม ตัวอย่างเช่นสามารถเพิ่มแคลเซียมไฮดรอกไซด์ปูนขาวได้ หากเติมโซดาพร้อมกัน คุณจะขจัดความแข็งคงที่ (ไม่ใช่คาร์บอเนต) ได้ นอกจากนี้ยังใช้วิธีที่สะดวกกว่าซึ่งไม่ต้องการความร้อนและสัมผัสกับสารที่มีฤทธิ์รุนแรง - alkali Ca(OH)2 ซึ่งรวมถึงการใช้เครื่องแลกเปลี่ยนไอออนบวก
หลักการทำงานของเครื่องแลกเปลี่ยนไอออนบวก
อะลูมิโนซิลิเกตและเรซินแลกเปลี่ยนไอออนสังเคราะห์เป็นตัวแลกเปลี่ยนไอออนบวก ประกอบด้วยโซเดียมไอออนเคลื่อนที่ น้ำผ่านตัวกรองที่มีชั้นที่ตัวพาตั้งอยู่ - ตัวแลกเปลี่ยนไอออนบวกอนุภาคโซเดียมจะเปลี่ยนเป็นไอออนบวกของแคลเซียมและแมกนีเซียม หลังถูกผูกไว้โดยไอออนของตัวแลกเปลี่ยนไอออนบวกและยึดไว้อย่างแน่นหนา หากความเข้มข้นของ Ca2+ และ Mg2+ ในน้ำจะมีความเข้มข้น ในการคืนค่าการทำงานของเครื่องแลกเปลี่ยนไอออน สารจะถูกวางในสารละลายของโซเดียมคลอไรด์ และปฏิกิริยาย้อนกลับเกิดขึ้น - โซเดียมไอออนจะแทนที่แมกนีเซียมและแคลเซียมไอออนบวกที่ดูดซับบนตัวแลกเปลี่ยนไอออนบวก เครื่องแลกเปลี่ยนไอออนที่ได้รับการตกแต่งใหม่พร้อมสำหรับกระบวนการทำให้น้ำกระด้างอ่อนตัวอีกครั้ง
การแยกตัวด้วยไฟฟ้า
เกลือกลางและกรดส่วนใหญ่ในในสารละลายที่เป็นน้ำ มันจะแยกออกเป็นไอออน เป็นตัวนำประเภทที่สอง นั่นคือสารผ่านการแตกตัวด้วยไฟฟ้าและสารละลายสามารถนำกระแสไฟฟ้าได้ การแตกตัวของแมกนีเซียมไบคาร์บอเนตทำให้เกิดไอออนบวกของแมกนีเซียมและไอออนเชิงซ้อนที่มีประจุลบของกรดคาร์บอนิกตกค้างในสารละลาย การเคลื่อนที่โดยตรงไปยังอิเล็กโทรดที่มีประจุตรงข้ามทำให้เกิดกระแสไฟฟ้า
ไฮโดรไลซิส
ปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยนระหว่างเกลือกับน้ำ ทำให้เกิดอิเล็กโทรไลต์อ่อนๆ คือการไฮโดรไลซิส มันมีความสำคัญอย่างยิ่งไม่เพียงแต่ในธรรมชาติอนินทรีย์ แต่ยังเป็นพื้นฐานสำหรับการเผาผลาญโปรตีน คาร์โบไฮเดรต และไขมันในสิ่งมีชีวิต ไบคาร์บอเนตของโพแทสเซียม แมกนีเซียม โซเดียม และโลหะออกฤทธิ์อื่นๆ ที่เกิดขึ้นจากกรดคาร์บอนิกอ่อนและเบสแก่ จะถูกไฮโดรไลซ์อย่างสมบูรณ์ในสารละลายที่เป็นน้ำ เมื่อเติมฟีนอฟทาลีนที่ไม่มีสีลงไป ตัวบ่งชี้จะเปลี่ยนเป็นสีแดงเข้ม สิ่งนี้บ่งบอกถึงธรรมชาติที่เป็นด่างของสิ่งแวดล้อม อันเนื่องมาจากการสะสมของความเข้มข้นที่มากเกินไปของไฮดรอกไซด์ไอออน
สารสีน้ำเงินในสารละลายที่เป็นกรดของเกลือของกรดคาร์บอนิกเปลี่ยนเป็นสีน้ำเงิน อนุภาคไฮดรอกซิลส่วนเกินในสารละลายนี้สามารถตรวจพบได้โดยใช้ตัวบ่งชี้อื่น - เมทิลออเรนจ์ ซึ่งจะเปลี่ยนสีเป็นสีเหลือง
วัฏจักรของเกลือของกรดคาร์บอนิกในธรรมชาติ
ความสามารถของไบคาร์บอเนตในการละลายในน้ำรองรับการเคลื่อนไหวอย่างต่อเนื่องในธรรมชาติที่ไม่มีชีวิตและมีชีวิต น้ำบาดาลอิ่มตัวด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ซึมผ่านชั้นดินเข้าสู่ประกอบด้วยแมกนีไซต์และหินปูน น้ำที่มีไบคาร์บอเนตและแมกนีเซียมจะเข้าสู่สารละลายของดิน จากนั้นจึงไหลลงสู่แม่น้ำและทะเล จากนั้นเกลือที่เป็นกรดจะเข้าสู่สิ่งมีชีวิตของสัตว์และไปที่การสร้างภายนอก (เปลือก, ไคติน) หรือโครงกระดูกภายใน ในบางกรณี ภายใต้อิทธิพลของอุณหภูมิสูงของน้ำพุร้อนหรือน้ำพุร้อน ไฮโดรคาร์บอเนตจะสลายตัว ปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และกลายเป็นตะกอนแร่: ชอล์ก หินปูน หินอ่อน
ในบทความ เราได้ศึกษาคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีของแมกนีเซียม ไบคาร์บอเนต และค้นพบวิธีการก่อตัวในธรรมชาติ
