Көмүр кычкыл газынын суудагы эритмеси болгон көмүр кислотасы негизги жана амфотердик оксиддер, аммиак жана щелочтор менен аракеттене алат. Реакциянын натыйжасында орто туздар – карбонаттар, ал эми көмүр кычкылын ашыкча алуу шартында – бикарбонаттар алынат. Макалада биз магний бикарбонатынын физикалык жана химиялык касиеттери, ошондой эле анын жаратылышта таралуу өзгөчөлүктөрү менен таанышабыз.
Бикарбонат ионунун сапаттык реакциясы
Орто туздар да, кислоталуу да, көмүр кычкыл кислоталар менен өз ара аракеттенет. Реакциянын натыйжасында көмүр кычкыл газы бөлүнүп чыгат. Анын бар экендигин акиташ суусунун эритмеси аркылуу чогулган газды өткөрүү менен аныктоого болот. Кальций карбонатынын эрибей турган чөкмө чөкмөлөрүнүн чөгүшүнөн улам ылайлануу байкалат. Реакция HCO3- ионун камтыган магний бикарбонатынын реакциясын көрсөтөт.
Туздар жана щелочтор менен өз ара аракеттенүүсү
Күчтүүлүгү ар башка кислоталар түзгөн эки туздун эритмелеринин ортосунда, мисалы, барий хлориди менен магний кислотасынын тузунун ортосунда алмашуу реакциялары кантип жүрөт? Ал эрибеген туздун - барий карбонатынын пайда болушу менен коштолот. Мындай процесстер ион алмашуу реакциялары деп аталат. Алар дайыма чөкмөнүн, газдын же бир аз диссоциациялануучу продуктунун, суунун пайда болушу менен аяктайт. Натрий гидроксидинин жана магний гидрокарбонатынын щелочунун реакциясы магний карбонатынын жана суунун орто тузунун пайда болушуна алып келет. Аммоний карбонаттарынын термикалык ажыроосунун өзгөчөлүгү кислота туздарынын пайда болушунан тышкары газ түрүндөгү аммиактын бөлүнүп чыгышында. Карбонат кислотасынын туздары катуу ысытылганда цинк же алюминий оксиди сыяктуу амфотердик оксиддер менен өз ара аракеттениши мүмкүн. Реакция туздардын - магний алюминаттарынын же цинкаттардын пайда болушу менен жүрөт. Металл эмес элементтерден пайда болгон оксиддер магний бикарбонаты менен реакцияга да жөндөмдүү. Реакция продуктыларында жаңы туз, көмүр кычкыл газы жана суу табылган.
Жер кыртышында кеңири таралган минералдар – акиташ, бор, мрамор, сууда көпкө эриген көмүр кычкыл газы менен өз ара аракеттенишет. Натыйжада, кислота туздары пайда болот - магний жана кальций гидрокарбонаттары. Айлана-чөйрөнүн шарттары өзгөргөндө, мисалы, температура көтөрүлгөндө, тескери реакциялар пайда болот. Бикарбонаттардын жогорку концентрациясы бар суудан кристаллдашкан орточо туздар көбүнчө карбонаттардан муздарды - сталактиттерди, ошондой эле акиташ үңкүрлөрүндө мунаралар - сталагмит түрүндөгү өсүштөрдү түзөт.
Суунун катуулугу
Суу топурактын курамындагы магний бикарбонаты сыяктуу туздар менен өз ара аракеттенет, анын формуласы Mg(HCO3)2. Ал аларды эритип, катуу болуп калат. Канчалык көп аралашмалар болсо, ошончолук начар азыктар мындай сууда кайнатылат, алардын даамы жана аш болумдуу баалуулугу кескин начарлайт. Мындай суу чачты жууганга, кир жууганга жарабайт. Катуу суу буу орнотмолорунда колдонуу үчүн өзгөчө коркунучтуу, анткени анда эриген кальций жана магний бикарбонаттары кайнап жатканда чөктүрөт. Ал жылуулукту жакшы өткөрбөгөн масштабдуу катмарды түзөт. Бул күйүүчү майдын ашыкча чыгымдалышы, ошондой эле казандардын ысып кетиши, алардын эскиришине жана аварияларга алып келүүчү терс кесепеттерге алып келет.
Магний жана кальций катуулугу
Эгер кальций иондору суудагы эритмеде HCO аниондору менен бирге бар болсо3-, анда алар кальцийдин катуулугун пайда кылат, эгерде магний катиондору болсо - магний. Алардын суудагы концентрациясы жалпы катуулук деп аталат. Узакка созулган кайноодо бикарбонаттар начар эрүүчү карбонаттарга айланат, алар чөкмө катары чөктүрүшөт. Ошол эле учурда суунун жалпы катуулугу карбонаттык же убактылуу катуулуктун көрсөткүчү менен төмөндөйт. Кальций катиондору карбонаттарды - орто туздарды түзөт, ал эми магний иондору магний гидроксидинин же негизги туздун - магний карбонат гидроксидинин курамына кирет. Айрыкча, жогорку катуулугу деңиздер менен океандардын сууларына мүнөздүү. Мисалы, Кара деңизде магнийдин катуулугу 53,5 мг-экв/л, ал эми Тынч океандаокеан – 108 мг-экв/л. Акиташ менен бирге магнезит жер кыртышында көп кездешет - натрий менен магнийдин карбонатын жана бикарбонатын камтыган минерал.
Сууну жумшартуу ыкмалары
Жалпы катуулугу 7 мг-экв/л ашкан сууну колдонуунун алдында аны ашыкча туздардан тазалоо - жумшартуу керек. Мисалы, ага кальций гидроксиди, өчүрүлгөн акиташ кошулса болот. Эгерде сода бир эле учурда кошулса, анда туруктуу (карбонаттык эмес) катуулуктан арылууга болот. Агрессивдүү зат - щелоч Са(OH)2 менен жылытууну жана тийүүнү талап кылбаган ыңгайлуураак ыкмалар да колдонулат. Аларга катион алмаштыргычтарды колдонуу кирет.
Катион алмаштыргычтын иштөө принциби
Алюмосиликаттар жана синтетикалык ион алмаштыруучу чайырлар катион алмаштыргычтар. Алардын курамында кыймылдуу натрий иондору бар. Сууну алып жүрүүчүсү жайгашкан катмары - катион алмаштыргычы бар фильтрлерден өткөрүүдө натрий бөлүкчөлөрү кальций жана магний катиондоруна айланат. Акыркылары катион алмаштыргычтын аниондору менен байланышып, анда бекем кармалат. Эгерде сууда Ca2+ жана Mg2+ иондорунун концентрациясы бар болсо, анда ал катуу болот. Ион алмаштыргычтын активдүүлүгүн калыбына келтирүү үчүн заттарды натрий хлоридинин эритмесине салып, тескери реакция жүрөт – натрий иондору катион алмаштыргычта адсорбцияланган магний жана кальций катиондорун алмаштырат. Жаңыланган ион алмаштыргыч катуу сууну кайра жумшартуу процессине даяр.
Электролиттик диссоциация
Орто жана кислота туздарынын көбүсуулуу эритмелерде экинчи түрдөгү өткөргүч болуп, иондорго бөлүнөт. Башкача айтканда, зат электролиттик диссоциацияга дуушар болот жана анын эритмеси электр тогун өткөрө алат. Магний бикарбонатынын диссоциацияланышы эритмеде магний катиондорунун жана көмүр кислотасынын калдыктарынын терс заряддуу комплекс иондорунун болушуна алып келет. Алардын карама-каршы заряддалган электроддорго багытталган кыймылы электр тогунун пайда болушуна себеп болот.
Гидролиз
Туздар менен суу ортосундагы алмашуу реакциялары, алсыз электролиттин пайда болушуна алып келүүчү гидролиз. Ал органикалык эмес табиятта гана чоң мааниге ээ эмес, ошондой эле тирүү организмдердеги белоктордун, углеводдордун жана майлардын алмашуусунун негизи болуп саналат. Калийдин, магнийдин, натрийдин жана башка активдүү металлдардын бикарбонаты алсыз көмүр кычкылынан жана күчтүү негизден пайда болгон суу эритмесинде толугу менен гидролизденет. Ага түссүз фенолфталеин кошулганда индикатор кочкул кызыл түскө айланат. Бул гидроксид иондорунун ашыкча концентрациясынын топтолушуна байланыштуу чөйрөнүн щелочтук мүнөзүн көрсөтөт.
Көмүр кислотасынын кислота тузунун суудагы эритмесиндеги кызгылт көк лакмус көк түскө айланат. Бул эритмедеги гидроксил бөлүкчөлөрүнүн ашыкча болушун башка индикатор - метил апельсин аркылуу да аныктоого болот, ал түсүн сарыга өзгөртөт.
Табигаттагы көмүр кычкылынын туздарынын цикли
Бикарбонаттардын сууда эрүү жөндөмдүүлүгү алардын жансыз жана жандуу жаратылышта тынымсыз кыймылынын негизинде жатат. Көмүр кычкыл газына каныккан жер астындагы суулар топурактын катмарларынан өтүп, ичине кирип кететмагнезит жана акиташ тектеринен турат. Бикарбонат жана магний менен суу топурактын эритмесин кирет, андан кийин дарыяларга жана деңиздерге жүзөгө ашырылат. Ал жерден кычкыл туздар жаныбарлардын организмдерине кирип, алардын сырткы (кабыктары, хитиндери) же ички скелетинин курулушуна барат. Кээ бир учурларда гейзердин же туздуу булактардын жогорку температурасынын таасири астында гидрокарбонаттар чирип, көмүр кычкыл газын бөлүп чыгарып, минералдык кендерге: бор, акиташ, мраморго айланат.
Макалада магний бикарбонатынын физикалык жана химиялык касиеттеринин өзгөчөлүктөрүн изилдеп, анын жаратылышта пайда болуу жолдорун аныктадык.
