Ածխաթթուն, որը ածխաթթու գազի ջրային լուծույթ է, կարող է փոխազդել հիմնական և ամֆոտերային օքսիդների, ամոնիակի և ալկալիների հետ։ Ռեակցիայի արդյունքում ստացվում են միջին աղեր՝ կարբոնատներ, և պայմանով, որ ածխաթթուն ավելցուկ է ընդունում՝ բիկարբոնատներ։ Հոդվածում կծանոթանանք մագնեզիումի բիկարբոնատի ֆիզիկական և քիմիական հատկություններին, ինչպես նաև բնության մեջ դրա տարածման առանձնահատկություններին։
Որակական ռեակցիա բիկարբոնատ իոնի համար
Ե՛վ միջին, և՛ թթվային աղերը՝ կարբոնաթթուն փոխազդում են թթուների հետ: Ռեակցիայի արդյունքում արտազատվում է ածխաթթու գազ։ Նրա ներկայությունը կարելի է հայտնաբերել՝ հավաքված գազն անցկացնելով կրաքարի ջրի լուծույթով։ Պղտորությունը նկատվում է կալցիումի կարբոնատի չլուծվող նստվածքի տեղումների պատճառով։ Ռեակցիան ցույց է տալիս, թե ինչպես է արձագանքում մագնեզիումի բիկարբոնատը, որը պարունակում է HCO իոն3-:
Փոխազդեցություն աղերի և ալկալիների հետ
Ինչպե՞ս են տեղի ունենում փոխանակման ռեակցիաներ երկու աղերի լուծույթների միջև, որոնք առաջանում են տարբեր հզորության թթուներով, օրինակ՝ բարիումի քլորիդի և մագնեզիումի թթվային աղի միջև: Այն ուղեկցվում է չլուծվող աղի` բարիումի կարբոնատի ձևավորմամբ: Նման գործընթացները կոչվում են իոնափոխանակման ռեակցիաներ։ Դրանք միշտ ավարտվում են նստվածքի, գազի կամ փոքր-ինչ տարանջատվող արտադրանքի՝ ջրի առաջացմամբ։ Նատրիումի հիդրօքսիդի և մագնեզիումի բիկարբոնատի ալկալիի ռեակցիան հանգեցնում է մագնեզիումի կարբոնատի և ջրի միջին աղի ձևավորմանը։ Ամոնիումի կարբոնատների ջերմային տարրալուծման առանձնահատկությունն այն է, որ բացի թթվային աղերի տեսքից, արտազատվում է գազային ամոնիակ։ Կարբոնատաթթվի աղերը, երբ ուժեղ տաքացվում են, կարող են փոխազդել ամֆոտերային օքսիդների հետ, ինչպիսիք են ցինկը կամ ալյումինի օքսիդը։ Ռեակցիան ընթանում է աղերի՝ մագնեզիումի ալյումինատների կամ ցինկատների առաջացմամբ։ Ոչ մետաղական տարրերից առաջացած օքսիդները նույնպես ունակ են արձագանքելու մագնեզիումի բիկարբոնատի հետ։ Ռեակցիայի արտադրանքներում հայտնաբերվել են նոր աղ, ածխածնի երկօքսիդ և ջուր:
Երկրակեղևում տարածված օգտակար հանածոները՝ կրաքարը, կավիճը, մարմարը, երկար ժամանակ փոխազդում են ջրում լուծված ածխաթթու գազի հետ։ Արդյունքում առաջանում են թթվային աղեր՝ մագնեզիումի և կալցիումի բիկարբոնատներ։ Երբ շրջակա միջավայրի պայմանները փոխվում են, օրինակ, երբ ջերմաստիճանը բարձրանում է, տեղի են ունենում հակադարձ ռեակցիաներ։ Միջին աղերը, բյուրեղանալով բիկարբոնատների բարձր կոնցենտրացիայով ջրից, հաճախ ձևավորում են սառցալեզուներ կարբոնատներից՝ ստալակտիտներից, ինչպես նաև կրաքարային քարանձավներում աշտարակների տեսքով՝ ստալագմիտներ։
Ջրի կարծրություն
Ջուրը փոխազդում է հողում պարունակվող աղերի հետ, ինչպիսին է մագնեզիումի բիկարբոնատը, որի բանաձևն է Mg(HCO3)2. Նա լուծարում է դրանք, և նա դառնում է կոշտ: Որքան շատ են կեղտերը, այնքան ավելի վատ են արտադրանքը եփում նման ջրի մեջ, կտրուկ վատանում է դրանց համն ու սննդային արժեքը։ Նման ջուրը հարմար չէ մազերը լվանալու և հագուստը լվանալու համար։ Կոշտ ջուրը հատկապես վտանգավոր է գոլորշու կայանքներում օգտագործելու համար, քանի որ դրա մեջ լուծված կալցիումի և մագնեզիումի բիկարբոնատները եռման ժամանակ նստում են: Այն կազմում է մասշտաբի շերտ, որը լավ չի փոխանցում ջերմությունը: Սա հղի է այնպիսի բացասական հետևանքներով, ինչպիսիք են վառելիքի չափից ավելի սպառումը, ինչպես նաև կաթսաների գերտաքացումը՝ հանգեցնելով դրանց մաշվածության և վթարների։
Մագնեզիումի և կալցիումի կարծրություն
Եթե կալցիումի իոնները առկա են ջրային լուծույթում HCO անիոնների հետ միասին3-, ապա դրանք առաջացնում են կալցիումի կարծրություն, եթե մագնեզիումի կատիոնները - մագնեզիում. Նրանց կոնցենտրացիան ջրում կոչվում է ընդհանուր կարծրություն: Երկարատև եռման դեպքում բիկարբոնատները վերածվում են վատ լուծվող կարբոնատների, որոնք նստում են նստվածքի տեսքով։ Միևնույն ժամանակ, ջրի ընդհանուր կարծրությունը նվազում է կարբոնատային կամ ժամանակավոր կարծրության ցուցիչով: Կալցիումի կատիոնները ձևավորում են կարբոնատներ՝ միջին աղեր, իսկ մագնեզիումի իոնները մագնեզիումի հիդրօքսիդի կամ հիմնական աղի մաս են կազմում՝ մագնեզիումի կարբոնատ հիդրօքսիդ։ Հատկապես բարձր կոշտությունը բնորոշ է ծովերի և օվկիանոսների ջրերին։ Օրինակ՝ Սև ծովում մագնեզիումի կարծրությունը 53,5 մգ-էկ/լ է, իսկ Խաղաղ օվկիանոսում.օվկիանոս – 108 մգ-էկ/լ. Կրաքարի հետ մեկտեղ մագնեզիտը հաճախ հանդիպում է երկրակեղևում՝ մի հանքանյութ, որը պարունակում է նատրիումի և մագնեզիումի կարբոնատ և բիկարբոնատ:
Ջրի փափկեցման մեթոդներ
Ջուր օգտագործելուց առաջ, որի ընդհանուր կարծրությունը գերազանցում է 7 մգ-էկ/լ-ը, այն պետք է ազատել ավելորդ աղերից՝ փափկացնել։ Օրինակ՝ դրան կարելի է ավելացնել կալցիումի հիդրօքսիդ, խարխուլ կրաքար։ Եթե միաժամանակ ավելացնեն սոդա, ապա կարող եք ազատվել մշտական (ոչ կարբոնատային) կարծրությունից։ Օգտագործվում են նաև ավելի հարմար մեթոդներ, որոնք չեն պահանջում տաքացում և շփում ագրեսիվ նյութի՝ ալկալային Ca(OH)2 հետ։ Դրանք ներառում են կատիոնափոխանակիչների օգտագործումը:
Կատիոնափոխանակիչի աշխատանքի սկզբունքը
Ալյումինոսիլիկատները և սինթետիկ իոնափոխանակման խեժերը կատիոնափոխանակիչներ են: Դրանք պարունակում են շարժական նատրիումի իոններ։ Ջուրը ֆիլտրերի միջով անցնելով այն շերտով, որի վրա գտնվում է կրիչը՝ կատիոնափոխանակիչ, նատրիումի մասնիկները կվերածվեն կալցիումի և մագնեզիումի կատիոնների: Վերջիններս կապված են կատիոնափոխանակիչի անիոններով և ամուր պահվում են դրանում։ Եթե ջրի մեջ կա Ca2+ և Mg2+ իոնների կոնցենտրացիան, ապա այն կոշտ կլինի: Իոնափոխանակիչի ակտիվությունը վերականգնելու համար նյութերը տեղադրվում են նատրիումի քլորիդի լուծույթում, և տեղի է ունենում հակադարձ ռեակցիա՝ նատրիումի իոնները փոխարինում են կատիոնափոխանակիչի վրա ներծծված մագնեզիումի և կալցիումի կատիոնները։ Վերանորոգված իոնափոխանակիչը կրկին պատրաստ է կոշտ ջրի փափկացման գործընթացին:
էլեկտրոլիտիկ դիսոցիացիա
Միջին և թթվային աղերի մեծ մասը ներս էջրային լուծույթներում այն բաժանվում է իոնների՝ լինելով երկրորդ տեսակի հաղորդիչ։ Այսինքն՝ նյութը ենթարկվում է էլեկտրոլիտիկ դիսոցիացիայի և դրա լուծույթն ունակ է վարել էլեկտրական հոսանք։ Մագնեզիումի բիկարբոնատի տարանջատումը հանգեցնում է լուծույթում մագնեզիումի կատիոնների և կարբոնաթթվի մնացորդի բացասական լիցքավորված բարդ իոնների առկայությանը։ Նրանց ուղղորդված շարժումը դեպի հակառակ լիցքավորված էլեկտրոդներ առաջացնում է էլեկտրական հոսանքի տեսք։
Հիդրոլիզ
Աղերի և ջրի փոխանակման ռեակցիաները, որոնք հանգեցնում են թույլ էլեկտրոլիտի առաջացմանը, հիդրոլիզ է: Այն մեծ նշանակություն ունի ոչ միայն անօրգանական բնույթով, այլև կենդանի օրգանիզմներում սպիտակուցների, ածխաջրերի և ճարպերի նյութափոխանակության հիմքն է։ Կալիումի, մագնեզիումի, նատրիումի և այլ ակտիվ մետաղների բիկարբոնատը, որը ձևավորվում է թույլ ածխաթթվով և ամուր հիմքով, ամբողջությամբ հիդրոլիզացվում է ջրային լուծույթում։ Երբ դրան ավելացվում է անգույն ֆենոլֆթալեին, ցուցիչը դառնում է բոսորագույն։ Սա ցույց է տալիս շրջակա միջավայրի ալկալային բնույթը՝ հիդրօքսիդի իոնների ավելցուկային կոնցենտրացիայի կուտակման պատճառով։
Մանուշակագույն լակմուսը կարբոնաթթվի թթվային աղի ջրային լուծույթում դառնում է կապույտ: Այս լուծույթում հիդրօքսիլային մասնիկների ավելցուկը կարող է հայտնաբերվել նաև մեկ այլ ցուցիչի միջոցով՝ մեթիլ նարնջագույնը, որը փոխում է իր գույնը դեղին:
Կարբոնաթթվի աղերի ցիկլը բնության մեջ
Անկենդան և կենդանի բնության մեջ բիկարբոնատների լուծարվելու ունակությունը ընկած է նրանց մշտական շարժման հիմքում: Ածխածնի երկօքսիդով հագեցած ստորերկրյա ջրերը ներթափանցում են հողի շերտերի միջովկազմված է մագնեզիտից և կրաքարից։ Բիկարբոնատով և մագնեզիումով ջուրը մտնում է հողի լուծույթ, այնուհետև տեղափոխվում գետեր և ծովեր։ Այնտեղից թթվային աղերը մտնում են կենդանիների օրգանիզմներ և գնում դեպի նրանց արտաքին (պատյաններ, քիտին) կամ ներքին կմախքի կառուցում։ Որոշ դեպքերում գեյզերների կամ աղի աղբյուրների բարձր ջերմաստիճանի ազդեցությամբ ածխաջրածինները քայքայվում են՝ արտազատելով ածխաթթու գազ և վերածվում հանքային հանքավայրերի՝ կավիճ, կրաքար, մարմար։
Հոդվածում ուսումնասիրել ենք մագնեզիումի բիկարբոնատի ֆիզիկական և քիմիական հատկությունների առանձնահատկությունները և պարզել բնության մեջ դրա առաջացման ուղիները։
