El ácido carbónico, que es una solución acuosa de dióxido de carbono, puede interactuar con óxidos básicos y anfóteros, amoníaco y álcalis. Como resultado de la reacción, se obtienen sales medianas: carbonatos, y siempre que se tome ácido carbónico en exceso, bicarbonatos. En el artículo, nos familiarizaremos con las propiedades físicas y químicas del bicarbonato de magnesio, así como con las características de su distribución en la naturaleza.
Reacción cualitativa del ion bicarbonato
Tanto las sales medianas como las ácidas, el ácido carbónico interactúa con los ácidos. Como resultado de la reacción, se libera dióxido de carbono. Su presencia se puede detectar pasando el gas recogido a través de una solución de agua de cal. Se observa turbidez debido a la precipitación de un precipitado insoluble de carbonato de calcio. La reacción ilustra cómo reacciona el bicarbonato de magnesio, que contiene el ion HCO3-.
Interacción con sales y álcalis
¿Cómo se producen las reacciones de intercambio entre soluciones de dos sales formadas por ácidos de distinta fuerza, por ejemplo, entre el cloruro de bario y una sal ácida de magnesio? Va con la formación de una sal insoluble: carbonato de bario. Tales procesos se denominan reacciones de intercambio iónico. Siempre terminan con la formación de un precipitado, un gas, o un producto ligeramente disociable, agua. La reacción de un álcali de hidróxido de sodio y bicarbonato de magnesio conduce a la formación de una sal media de carbonato de magnesio y agua. Una característica de la descomposición térmica de los carbonatos de amonio es que, además de la aparición de sales ácidas, se libera amoníaco gaseoso. Las sales de ácido de carbonato, cuando se calientan fuertemente, pueden interactuar con óxidos anfóteros, como el zinc o el óxido de aluminio. La reacción continúa con la formación de sales: aluminatos de magnesio o zincatos. Los óxidos formados por elementos no metálicos también son capaces de reaccionar con el bicarbonato de magnesio. En los productos de reacción se encuentran sal nueva, dióxido de carbono y agua.
Minerales generalizados en la corteza terrestre: piedra caliza, tiza, mármol, interactúan con el dióxido de carbono disuelto en el agua durante mucho tiempo. Como resultado, se forman sales ácidas: bicarbonatos de magnesio y calcio. Cuando las condiciones ambientales cambian, por ejemplo, cuando aumenta la temperatura, se producen reacciones inversas. Las sales medianas, que se cristalizan a partir del agua con una alta concentración de bicarbonatos, a menudo forman carámbanos a partir de carbonatos, estalactitas, así como crecimientos en forma de torres, estalagmitas en cuevas de piedra caliza.
Dureza del agua
El agua interactúa con las sales contenidas en el suelo, como el bicarbonato de magnesio, cuya fórmula es Mg(HCO3)2. Los disuelve y se vuelve rígida. Cuantas más impurezas, peor se hierven los productos en dicha agua, su sabor y valor nutricional se deterioran drásticamente. Tal agua no es adecuada para lavar el cabello y lavar la ropa. El agua dura es especialmente peligrosa para su uso en instalaciones de vapor, ya que los bicarbonatos de calcio y magnesio disueltos en ella precipitan durante la ebullición. Forma una capa de escamas que no conduce bien el calor. Esto está plagado de consecuencias tan negativas como el consumo excesivo de combustible, así como el sobrecalentamiento de las calderas, lo que provoca su desgaste y accidentes.
Dureza de magnesio y calcio
Si los iones de calcio están presentes en una solución acuosa junto con los aniones HCO3-, entonces causan dureza de calcio, si los cationes de magnesio - magnesio. Su concentración en el agua se denomina dureza total. Con una ebullición prolongada, los bicarbonatos se convierten en carbonatos poco solubles, que precipitan como un precipitado. Al mismo tiempo, la dureza total del agua se reduce mediante un indicador de dureza carbonatada o temporal. Los cationes de calcio forman carbonatos, sales medianas, y los iones de magnesio son parte del hidróxido de magnesio o sal básica, hidróxido de carbonato de magnesio. Especialmente, la alta rigidez es inherente al agua de los mares y océanos. Por ejemplo, en el Mar Negro, la dureza del magnesio es de 53,5 mg-eq/l, y en el Pacíficoocéano – 108 mg-eq/l. Junto con la piedra caliza, la magnesita se encuentra a menudo en la corteza terrestre, un mineral que contiene carbonato y bicarbonato de sodio y magnesio.
Métodos para ablandar el agua
Antes de utilizar agua, cuya dureza total supere los 7 mg-eq/l, debe ser liberada del exceso de sales - ablandada. Por ejemplo, se le puede agregar hidróxido de calcio, cal apagada. Si se agrega soda al mismo tiempo, puede deshacerse de la dureza constante (sin carbonato). También se utilizan métodos más convenientes que no requieren calentamiento ni contacto con una sustancia agresiva: álcali Ca(OH)2. Estos incluyen el uso de intercambiadores de cationes.
El principio de funcionamiento del intercambiador de cationes
Los aluminosilicatos y las resinas de intercambio iónico sintéticas son intercambiadores de cationes. Contienen iones de sodio móviles. Al pasar el agua a través de filtros con una capa en la que se encuentra el portador: un intercambiador de cationes, las partículas de sodio se convertirán en cationes de calcio y magnesio. Estos últimos están unidos por los aniones del intercambiador de cationes y están firmemente retenidos en él. Si hay una concentración de iones Ca2+ y Mg2+ en el agua, será difícil. Para restaurar la actividad del intercambiador de iones, las sustancias se colocan en una solución de cloruro de sodio y ocurre la reacción inversa: los iones de sodio reemplazan los cationes de magnesio y calcio adsorbidos en el intercambiador de cationes. Intercambiador de iones reacondicionado listo para el proceso de ablandamiento de agua dura nuevamente.
Disociación electrolítica
La mayoría de las sales medias y ácidas enen soluciones acuosas se desdobla en iones, siendo un conductor de la segunda clase. Es decir, la sustancia sufre una disociación electrolítica y su solución es capaz de conducir una corriente eléctrica. La disociación del bicarbonato de magnesio conduce a la presencia de cationes de magnesio e iones complejos cargados negativamente del residuo de ácido carbónico en la solución. Su movimiento dirigido a electrodos de carga opuesta provoca la aparición de una corriente eléctrica.
Hidrólisis
La hidrólisis es la reacción de intercambio entre las sales y el agua, que conduce a la aparición de un electrolito débil. Es de gran importancia no solo en la naturaleza inorgánica, sino que también es la base para el metabolismo de proteínas, carbohidratos y grasas en los organismos vivos. El bicarbonato de potasio, magnesio, sodio y otros metales activos, formado por un ácido carbónico débil y una base fuerte, se hidroliza completamente en una solución acuosa. Cuando se le agrega fenolftaleína incolora, el indicador se vuelve carmesí. Esto indica la naturaleza alcalina del medio ambiente, debido a la acumulación de exceso de concentración de iones de hidróxido.
El tornasol morado en una solución acuosa de una sal ácida de ácido carbónico se vuelve azul. Un exceso de partículas de hidroxilo en esta solución también se puede detectar utilizando otro indicador, el naranja de metilo, que cambia su color a amarillo.
El ciclo de las sales del ácido carbónico en la naturaleza
La capacidad de los bicarbonatos para disolverse en agua subyace a su constante movimiento en la naturaleza inanimada y viva. El agua subterránea, saturada con dióxido de carbono, se filtra a través de las capas del suelo haciacompuesto de magnesita y piedra caliza. El agua con bicarbonato y magnesio ingresa a la solución del suelo, luego se lleva a los ríos y mares. Desde allí, las sales ácidas ingresan a los organismos de los animales y van a la construcción de su esqueleto externo (conchas, quitina) o interno. En algunos casos, bajo la influencia de la alta temperatura de los géiseres o manantiales de agua salada, los hidrocarburos se descomponen, liberando dióxido de carbono y convirtiéndose en depósitos minerales: creta, piedra caliza, mármol.
En el artículo, estudiamos las características de las propiedades físicas y químicas del bicarbonato de magnesio y descubrimos las formas en que se forma en la naturaleza.
