- מִבְנֶה
- פתרונות מימיים
- מוצק היפותטי
- יציבות: NaHCO
- Ca (HCO
- תכונות פיזיקליות וכימיות
- נוסחה כימית
- משקל מולקולרי
- מצב פיזי
- מסיסות במים
- נקודות התכה ורתיחה
- נקודת אש
- סיכונים
- יישומים
- הפניות
ביקרבונט סידן הוא מלח אורגני עם הנוסחה הכימית Ca (HCO 3 ) 2 . מקורו בטבע מהסידן פחמתי שנמצא באבני גיר ומינרלים כמו קלציט.
סידן ביקרבונט מסיס במים יותר מסידן פחמתי. מאפיין זה איפשר היווצרות של מערכות קארסט בסלעי גיר ובבניית מערות.
מקור: Pixabay
מי התהום העוברים דרך הסדקים הופכים רוויים בזכות עקירת פחמן דו חמצני (CO 2 ). מים אלה מכרסמים סלעי גיר ומשחררים סידן פחמתי (CaCO 3 ) שיווצרו סידן ביקרבונט, בהתאם לתגובה הבאה:
CaCO 3 (ים) + CO 2 (g) + H 2 O (l) => Ca (HCO 3 ) 2 (aq)
תגובה זו מתרחשת במערות בהן מקורם של מים קשים מאוד. סידן ביקרבונט אינו במצב מוצק אלא בתמיסה מימית, יחד עם Ca 2+ , ביקרבונט (HCO 3 - ) והיון הפחמתי (CO 3 2- ).
לאחר מכן, על ידי הפחתת הרוויה של פחמן דו חמצני במים, התגובה ההפוכה מתרחשת, כלומר, הפיכת סידן ביקרבונט לסידן פחמתי:
Ca (HCO 3 ) 2 (aq) => CO 2 (g) + H 2 O (l) + CaCO 3 (s)
סידן פחמתי מסיס במים בצורה גרועה, זה גורם לשקעים שלו להופיע כמוצק. התגובה שלעיל חשובה מאוד בהיווצרות נטיפים, נטיפים ושפכים אחרים במערות.
מבנים סלעיים אלו נוצרים מטיפות המים הנופלות מתקרת המערות (תמונה עליונה). ה- CaCO 3 שנמצא בטיפות המים מתגבש ליצירת המבנים שהוזכרו.
העובדה שסידן ביקרבונט לא נמצא במצב מוצק הקשה על השימוש בו, עם מעט דוגמאות לכך. כמו כן, קשה למצוא מידע על השפעותיו הרעילות. יש דיווח על קבוצה של תופעות לוואי מהשימוש בהן כטיפול למניעת אוסטאופורוזיס.
מִבְנֶה
מקור: מאת Epop, מ- Wikimedia Commons
בתמונה למעלה, שני אניונים HCO 3 - וקטיון Ca 2+ מוצגים באינטראקציה אלקטרוסטטית. על פי הדימוי, Ca 2+ צריכים להיות ממוקמים באמצע, מכיוון שכך HCO 3 - לא ידחיקו זה את זה בגלל המטענים השליליים שלהם.
המטען השלילי ב HCO 3 - הוא delocalized בין שני אטומי חמצן, באמצעות תהודה בין קבוצה ג קרבוניל = O והקשר C - O - ; ואילו ב- CO 3 2– זה ממוקד מחדש בין שלושת אטומי החמצן, מכיוון שקישור ה- C-OH מנותק באופן מוגזם ולכן יכול לקבל מטען שלילי באמצעות תהודה.
ניתן לראות בגאומטריות של יונים אלה כספירות של סידן המוקפות במשולשים שטוחים של קרבונטים עם קצה מוקשה. מבחינת יחס הגודל, הסידן קטן באופן משמעותי מ- HCO 3 - יוני .
פתרונות מימיים
Ca (HCO 3 ) 2 אינו יכול ליצור מוצקים גבישיים, והוא למעשה מורכב מתמיסות מימיות של מלח זה. בהם, היונים אינם לבד, כמו בתמונה, אלא מוקפים במולקולות H 2 O.
כיצד הם מתקשרים? כל יון מוקף על ידי כדור הידרציה, אשר יהיה תלוי במתכת, בקוטביות ובמבנה של המין המומס.
Ca 2+ מתאם עם אטומי החמצן במים ליצירת קומפלקס מימי, Ca (OH 2 ) n 2+ , כאשר n בדרך כלל נחשב לשש; כלומר, "אוקטאתדרון מימי" סביב סידן.
בעוד HCO 3 - אניונים אינטראקציה או עם קשרי מימן (O 2 CO - H-OH 2 ) או עם אטומי מימן מים בכיוון של delocalizes מטען שלילי (HOCO 2 - H - OH, דיפול interaction- יוֹן).
אינטראקציות אלה בין Ca 2+ , HCO 3 - ומים יעילים עד כדי כך שהם הופכים את הסידן ביקרבונט למסיס מאוד באותו ממס; בניגוד ל- CaCO 3 , בו האטרקציות האלקטרוסטטיות בין Ca 2+ ל- CO 3 2 חזקות מאוד, משקעות מהפתרון המימי.
בנוסף למים, יש מולקולות CO 2 המסביבות באטיות לספק יותר HCO 3 - (תלוי בערכי ה- pH).
מוצק היפותטי
עד כה, הגדלים והמטענים של היונים ב- Ca (HCO 3 ) 2 , וגם לא נוכחות מים, מסבירים מדוע התרכובת המוצקה אינה קיימת; כלומר גבישים טהורים שניתן לאפיין אותם באמצעות גבישת רנטגן. Ca (HCO 3 ) 2 אינו אלא יונים הקיימים במים מהם ממשיכים לצמוח התצורות הקברניות.
אם Ca 2+ ו- HCO 3 - ניתן לבודד מהמים ולהימנע מהתגובה הכימית הבאה:
Ca (HCO 3 ) 2 (aq) → CaCO 3 (s) + CO 2 (g) + H 2 O (l)
לאחר מכן ניתן לקבץ את אלה למוצק גבישי לבן עם יחסים סטואיציומטריים 2: 1 (2HCO 3 / 1Ca). אין מחקרים על מבנהו, אך ניתן להשוות אותו למבנה של NaHCO 3 (מכיוון שמגנזיום ביקרבונט, Mg (HCO 3 ) 2 , לא קיים גם כמוצק) או עם זה של CaCO 3 .
יציבות: NaHCO
NaHCO 3 מתגבש במערכת המונוקולינית, ו- CaCO 3 במערכת הטריגונלית (קלציט) והאורתורומומבית (ארגון). אם Na + יוחלף על ידי Ca 2+ , סריג הגביש היה מערער על ידי ההבדל הגדול יותר בגדלים; במילים אחרות, Na +, מכיוון שהיא קטנה יותר, יוצרת גביש יציב יותר עם HCO 3 - לעומת Ca 2+ .
למעשה, Ca (HCO 3 ) 2 (aq) זקוק למים כדי להתאדות כך שהיונים שלהם יוכלו להתגבש יחד בגביש; אבל הסריג הגבישי שלה אינו חזק מספיק כדי לעשות זאת בטמפרטורת החדר. על ידי חימום המים מתרחשת תגובת הפירוק (משוואה למעלה).
עם היון Na + בתמיסה, הוא יהווה את הגביש עם ה- HCO 3 - לפני פירוקו התרמי.
הסיבה אם כן מדוע Ca (HCO 3 ) 2 לא מתגבש (תיאורטית) נובעת מההבדל ברדיוסים היוניים או בגדלים של היונים שלו, שאינם יכולים ליצור גביש יציב לפני הפירוק.
Ca (HCO
אם לעומת זאת, H + היה מתווסף למבנים הגבישיים CaCO 3 , התכונות הפיזיקליות שלהם היו משתנות באופן דרסטי. אולי נקודות ההיתוך שלהן יורדות משמעותית, ואפילו המורפולוגיות של הגבישים השתנו בסופו של דבר.
האם כדאי יהיה לנסות את הסינתזה של Ca מוצק (HCO 3 ) 2 ? קשיים עשויים לעלות על הציפיות, ומלח עם יציבות מבנית נמוכה עשוי לא לספק יתרונות משמעותיים נוספים בכל יישום בו משתמשים כבר במלחים אחרים.
תכונות פיזיקליות וכימיות
נוסחה כימית
Ca (HCO 3 ) 2
משקל מולקולרי
162.11 גרם / מול
מצב פיזי
זה לא מופיע במצב מוצק. הוא נמצא בתמיסה מימית וניסיונות להפוך אותו למוצק על ידי אידוי מים לא צלחו שכן הוא הופך לסידן פחמתי.
מסיסות במים
16.1 גרם / 100 מ"ל בטמפרטורה של 0 מעלות צלזיוס; 16.6 גרם / 100 מ"ל בטמפרטורה של 20 מעלות צלזיוס ו- 18.4 גרם / 100 מ"ל בטמפרטורה של 100 מעלות צלזיוס. ערכים אלה מעידים על זיקה גבוהה של מולקולות מים עבור יוני Ca (HCO 3 ) 2 , כמוסבר בסעיף הקודם. בינתיים, רק 15 מ"ג של CaCO 3 מתמוססים בליטר מים, המשקפים את האינטראקציות האלקטרוסטטיות החזקות שלה.
מכיוון ש- Ca (HCO 3 ) 2 לא יכול להיווצר מוצק, לא ניתן לקבוע באופן ניסיוני את מסיסותו. עם זאת, בהתחשב בתנאים שנוצרו על ידי CO 2 המומס במים הסובבים את אבן הגיר, ניתן לחשב את מסת הסידן בטמפרטורה T; מסה, אשר תהיה שווה לריכוז Ca (HCO 3 ) 2 .
בטמפרטורות שונות, המסה המומסת גדלה כפי שמוצג על ידי הערכים 0, 20 ו 100 מעלות צלזיוס. ואז, על פי ניסויים אלה, נקבע עד כמה Ca (HCO 3 ) 2 מתמוסס בסביבת CaCO 3 במדיום מימי שמונשם עם CO 2 . ברגע ש- CO 2 הגזי יברח , ה- CaCO 3 ישקע , אך לא ה- Ca (HCO 3 ) 2 .
נקודות התכה ורתיחה
סריג הגביש של Ca (HCO 3 ) 2 חלש בהרבה מזה של CaCO 3 . אם ניתן להשיג אותו במצב מוצק, והטמפרטורה בה הוא נמס נמדדת בפוסיומטר, בוודאי יתקבל ערך הרבה מתחת ל 899 מעלות צלזיוס. באופן דומה, אותו הדבר היה צפוי בקביעת נקודת הרתיחה.
נקודת אש
זה לא דליק.
סיכונים
מכיוון שתרכובת זו אינה קיימת בצורה מוצקה, אין זה סביר שהיא מהווה סיכון להתמודד עם התמיסות המימיות שלה, מכיוון שגם יוני Ca 2+ וגם HCO 3 - אינם מזיקים בריכוזים נמוכים; ולכן הסיכון הגדול יותר להבלע פתרונות אלה יכול להיות נובע רק ממינון סידן שנבלע בבליעה.
אם התרכובת יוצרת מוצק, למרות שהיא אולי שונה מבחינה גופנית מ- CaCO 3 , השפעותיה הרעילות עשויות לא לחרוג מאי נוחות ויובש פשוטים לאחר מגע פיזי או באמצעות שאיפה.
יישומים
-פתרונות סידן ביקרבונט משמשים זה מכבר לשטוף ניירות ישנים, בעיקר יצירות אמנות או מסמכים חשובים מבחינה היסטורית.
השימוש בתמיסות ביקרבונט מועיל, לא רק משום שהם מנטרלים את החומצות הנייר, אלא הם מספקים גם שמורה אלקלית של סידן פחמתי. המתחם האחרון מספק הגנה מפני נזק עתידי לנייר.
-בבקבונאטים אחרים, הוא משמש בשמרים כימיים ובנוסחאות טבליות או אבקות. בנוסף, סידן ביקרבונט משמש כתוסף מזון (תמיסות מימיות של מלח זה).
-פתרונות ביקרבונט שימשו למניעת אוסטאופורוזיס. עם זאת, תופעות לוואי כמו היפר קלצמיה, אלקלוזיס מטבולי ואי ספיקת כליות נצפו במקרה אחד.
-לפחות סידן ביקרבונט ניתן לעיתים תוך ורידי כדי לתקן את ההשפעה הדיכאונית של היפוקלמיה על תפקוד הלב.
ולבסוף, הוא מספק סידן לגוף, שהוא מתווך להתכווצות שרירים, באותו זמן שהוא מתקן את החמצת שיכולה להופיע במצב היפוקלמי.
הפניות
- ויקיפדיה. (2018). סידן ביקרבונט. נלקח מ: en.wikipedia.org
- סירה דובואה. (03 באוקטובר 2017). מהו סידן ביקרבונט? התאושש מ: livestrong.com
- מרכז למידה מדעית. (2018). כימיה של פחמן. התאושש מ: sciencelearn.org.nz
- PubChem. (2018). סידן ביקרבונט. התאושש מ: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- איימי ג'רברכט ואירן אירל. (1997). השימוש בפתרונות סידן ביקרבונט ומגנזיום ביקרבונט בסדנאות שימור קטנות: תוצאות הסקר. התאושש מ: cool.conservation-us.org