L'acide carbonique, qui est une solution aqueuse de dioxyde de carbone, peut interagir avec les oxydes basiques et amphotères, l'ammoniac et les alcalis. À la suite de la réaction, des sels moyens sont obtenus - des carbonates, et à condition que l'acide carbonique soit pris en excès - des bicarbonates. Dans cet article, nous nous familiariserons avec les propriétés physiques et chimiques du bicarbonate de magnésium, ainsi qu'avec les caractéristiques de sa distribution dans la nature.
Réaction qualitative pour l'ion bicarbonate
À la fois sels moyens et acides, l'acide carbonique interagit avec les acides. À la suite de la réaction, du dioxyde de carbone est libéré. Sa présence peut être détectée en faisant passer le gaz collecté à travers une solution d'eau de chaux. On observe une turbidité due à la précipitation d'un précipité insoluble de carbonate de calcium. La réaction illustre comment le bicarbonate de magnésium, contenant l'ion HCO3-, réagit.
Interaction avec les sels et les alcalis
Comment se produisent les réactions d'échange entre des solutions de deux sels formés par des acides de force différente, par exemple, entre le chlorure de baryum et un sel de magnésium acide ? Cela va de pair avec la formation d'un sel insoluble - le carbonate de baryum. Ces processus sont appelés réactions d'échange d'ions. Elles se terminent toujours par la formation d'un précipité, un gaz, ou d'un produit légèrement dissociant, l'eau. La réaction d'un alcali d'hydroxyde de sodium et de bicarbonate de magnésium conduit à la formation d'un sel moyen de carbonate de magnésium et d'eau. Une caractéristique de la décomposition thermique des carbonates d'ammonium est qu'en plus de l'apparition de sels acides, de l'ammoniac gazeux est libéré. Les sels d'acide carbonate, lorsqu'ils sont fortement chauffés, peuvent interagir avec les oxydes amphotères, tels que l'oxyde de zinc ou d'aluminium. La réaction se poursuit avec la formation de sels - aluminates de magnésium ou zincates. Les oxydes formés par des éléments non métalliques sont également capables de réagir avec le bicarbonate de magnésium. De nouveaux sels, du dioxyde de carbone et de l'eau se retrouvent dans les produits de réaction.
Minéraux répandus dans la croûte terrestre - calcaire, craie, marbre, interagissent avec le dioxyde de carbone dissous dans l'eau pendant une longue période. En conséquence, des sels acides se forment - des bicarbonates de magnésium et de calcium. Lorsque les conditions environnementales changent, par exemple lorsque la température augmente, des réactions inverses se produisent. Les sels moyens, cristallisant à partir d'eau à forte concentration de bicarbonates, forment souvent des glaçons à partir de carbonates - stalactites, ainsi que des excroissances en forme de tours - stalagmites dans des grottes calcaires.
Dureté de l'eau
L'eau interagit avec les sels contenus dans le sol, comme le bicarbonate de magnésium, dont la formule est Mg(HCO3)2. Elle les dissout, et elle devient rigide. Plus il y a d'impuretés, plus les produits sont bouillis dans une telle eau, leur goût et leur valeur nutritionnelle se détériorent fortement. Une telle eau ne convient pas pour laver les cheveux et laver les vêtements. L'eau dure est particulièrement dangereuse pour les installations à vapeur, car les bicarbonates de calcium et de magnésium qui y sont dissous précipitent lors de l'ébullition. Il forme une couche de tartre qui ne conduit pas bien la chaleur. Cela entraîne des conséquences négatives telles qu'une consommation excessive de carburant, ainsi qu'une surchauffe des chaudières, entraînant leur usure et des accidents.
Magnésium et dureté calcique
Si des ions calcium sont présents dans une solution aqueuse avec des anions HCO3-, alors ils provoquent une dureté calcique, si des cations magnésium - le magnésium. Leur concentration dans l'eau est appelée dureté totale. Avec une ébullition prolongée, les bicarbonates se transforment en carbonates peu solubles, qui précipitent sous forme de précipité. Dans le même temps, la dureté totale de l'eau est réduite par un indicateur de carbonate ou de dureté temporaire. Les cations calcium forment des carbonates - sels moyens, et les ions magnésium font partie de l'hydroxyde de magnésium ou du sel basique - hydroxyde de carbonate de magnésium. En particulier, une rigidité élevée est inhérente à l'eau des mers et des océans. Par exemple, en mer Noire, la dureté du magnésium est de 53,5 mg-eq / l, et dans le Pacifiqueocéan – 108 mg-eq/l. Avec le calcaire, la magnésite se trouve souvent dans la croûte terrestre - un minéral contenant du carbonate et du bicarbonate de sodium et de magnésium.
Méthodes d'adoucissement de l'eau
Avant d'utiliser de l'eau dont la dureté totale dépasse 7 mg-eq / l, elle doit être débarrassée de l'excès de sels - adoucie. Par exemple, de l'hydroxyde de calcium, de la chaux éteinte, peut y être ajouté. Si de la soude est ajoutée en même temps, vous pouvez vous débarrasser de la dureté constante (non carbonatée). Des méthodes plus pratiques sont également utilisées qui ne nécessitent pas de chauffage ni de contact avec une substance agressive - l'alcali Ca(OH)2. Celles-ci incluent l'utilisation d'échangeurs de cations.
Le principe de fonctionnement de l'échangeur de cations
Les aluminosilicates et les résines synthétiques échangeuses d'ions sont des échangeurs de cations. Ils contiennent des ions sodium mobiles. En passant l'eau à travers des filtres avec une couche sur laquelle se trouve le support - un échangeur de cations, les particules de sodium se transformeront en cations de calcium et de magnésium. Ces derniers sont liés par les anions de l'échangeur de cations et y sont fermement maintenus. S'il y a une concentration d'ions Ca2+ et Mg2+ dans l'eau, alors ce sera dur. Pour restaurer l'activité de l'échangeur d'ions, les substances sont placées dans une solution de chlorure de sodium et la réaction inverse se produit - les ions sodium remplacent les cations magnésium et calcium adsorbés sur l'échangeur de cations. Échangeur d'ions remis à neuf prêt pour le processus d'adoucissement de l'eau dure à nouveau.
Dissociation électrolytique
La plupart des sels moyens et acides dedans les solutions aqueuses, il se divise en ions, étant un conducteur du second type. Autrement dit, la substance subit une dissociation électrolytique et sa solution est capable de conduire un courant électrique. La dissociation du bicarbonate de magnésium conduit à la présence de cations de magnésium et d'ions complexes chargés négativement du résidu d'acide carbonique dans la solution. Leur mouvement dirigé vers des électrodes chargées de manière opposée provoque l'apparition d'un courant électrique.
Hydrolyse
La réaction d'échange entre les sels et l'eau, conduisant à l'apparition d'un électrolyte faible, est l'hydrolyse. Il est d'une grande importance non seulement dans la nature inorganique, mais constitue également la base du métabolisme des protéines, des glucides et des graisses dans les organismes vivants. Le bicarbonate de potassium, de magnésium, de sodium et d'autres métaux actifs, formé d'un acide carbonique faible et d'une base forte, est complètement hydrolysé dans une solution aqueuse. Lorsque de la phénolphtaléine incolore y est ajoutée, l'indicateur devient cramoisi. Cela indique la nature alcaline de l'environnement, en raison de l'accumulation d'une concentration excessive d'ions hydroxyde.
Le tournesol violet dans une solution aqueuse d'un sel acide d'acide carbonique devient bleu. Un excès de particules d'hydroxyle dans cette solution peut également être détecté à l'aide d'un autre indicateur - le méthyl orange, qui change de couleur en jaune.
Le cycle des sels d'acide carbonique dans la nature
La capacité des bicarbonates à se dissoudre dans l'eau sous-tend leur mouvement constant dans la nature inanimée et vivante. L'eau souterraine, saturée de dioxyde de carbone, s'infiltre à travers les couches de sol, danscomposé de magnésite et de calcaire. L'eau contenant du bicarbonate et du magnésium pénètre dans la solution du sol, puis est transportée dans les rivières et les mers. De là, les sels acides pénètrent dans les organismes des animaux et vont à la construction de leur squelette externe (coquille, chitine) ou interne. Dans certains cas, sous l'influence de la température élevée des geysers ou des sources salées, les hydrocarbures se décomposent, libérant du gaz carbonique et se transformant en gisements minéraux: craie, calcaire, marbre.
Dans cet article, nous avons étudié les caractéristiques des propriétés physiques et chimiques du bicarbonate de magnésium et découvert les voies de sa formation dans la nature.
