"علم الحفريات وكربونات الكالسيوم"
كربونات الكالسيوم
كربونات الكالسيوم (كربونات الكالسيوم) - غير عضوي مركب كيميائي، ملح حمض الكربونيكوالكالسيوم.
صيغة كيميائية- كربونات الكالسيوم 3 .
كربونات الكالسيوم في الطبيعة
كربونات الكالسيوم هي أساس معظم المعادن الطبيعيةالكالسيوم (الطباشير والرخام والحجر الجيري والصخور الصدفية والكالسيت والصاري الأيسلندي). في شكل نقيمادة أبيضأو بلورات عديمة اللون. تم استخدام مركبات الكالسيوم - الحجر الجيري والرخام والجبس (وكذلك الجير - منتج تكلس الحجر الجيري) في البناء منذ عدة آلاف من السنين. يصل إلى أواخر الثامن عشرقرون، اعتقد الكيميائيون أن الجير مادة بسيطة. في عام 1789، اقترح أ. لافوازييه أن الجير والمغنيسيا والباريت والألومينا والسيليكا هي مواد معقدة.
في الهجرة الطبيعية للكالسيوم، يلعب "توازن الكربونات" دورًا مهمًا رد فعل عكسيتفاعل كربونات الكالسيوم مع الماء وثاني أكسيد الكربون لتكوين بيكربونات قابلة للذوبان:
(ينزاح التوازن إلى اليسار أو اليمين حسب تركيز ثاني أكسيد الكربون).
توجد مركبات الكالسيوم في جميع الحيوانات تقريبًا الأنسجة النباتية. توجد كمية كبيرة من الكالسيوم في الكائنات الحية. تتكون أصداف وأصداف العديد من اللافقاريات وقشور البيض وما إلى ذلك من كربونات الكالسيوم CaCO 3. ويوجد في الأنسجة الحية للإنسان والحيوان نسبة 1.4-2% من الكالسيوم (وفقًا لـ جزء الشامل); في جسم الإنسان الذي يزن 70 كجم، يبلغ محتوى الكالسيوم حوالي 1.7 كجم (بشكل رئيسي في المادة الخلوية للأنسجة العظمية).
الخواص الكيميائية لكربونات الكالسيوم
عند تسخينها، تتحلل كربونات الكالسيوم إلى الأكسيد المقابل و ثاني أكسيد الكربون.
تتفاعل كربونات الكالسيوم مع الماء المحتوي على ثاني أكسيد الكربون المذاب مكونة محاليل البيكربونات:
عند تسخينها وحتى عند محاولة فصل البيكربونات عن المحلول بإزالة الماء متى درجة حرارة الغرفة، فإنه يتوسع وفقا لرد الفعل العكسي:
Ca 2 + + 2HCO 3 - = CaCO 3 + CO 2 + H 2 O.
تتفاعل كربونات الكالسيوم مع الأحماض لتحرر ثاني أكسيد الكربون
كربونات الكالسيوم غير قابلة للذوبان في الماء والإيثانول.
الكالسيت، الجير الصاري - معدن، واحد من أشكال طبيعيةكربونات الكالسيوم. وهو معدن منتشر للغاية على سطح الأرض. يتكون الكالسيت من الحجر الجيري والصخور الطباشيرية والمارل والكربوناتيت. الكالسيت هو المعدن الحيوي الأكثر شيوعًا: فهو جزء من الأصداف والهيكل الداخلي لمعظم اللافقاريات، بالإضافة إلى الهياكل التكاملية لبعض الكائنات وحيدة الخلية.
الاسم اقترحه هايدنجر عام 1845 وينشأ من الاسم عنصر كيميائي، من اللات. كالكس (جنس كالسيس) - الجير.
ويكون الكالسيت في صورته النقية أبيض أو عديم اللون، أو شفاف (سبار أيسلندا) أو نصف شفاف، وذلك حسب درجة الكمال. الهيكل البلوري. الشوائب تعطيه ألوانًا مختلفة.
ينتمي الكالسيت إلى النظام الثلاثي. البلورات متنوعة للغاية، ولكن في أغلب الأحيان تكون محددة الشكل (معينة حادة وأساسية ومنفرجة). يتكون الكالسيت من الصخور الرخامية وهو العنصر الرئيسي جزء لا يتجزأالحجر الجيري. غالبًا ما تتشكل أشكال زائفة على البقايا العضوية، لتحل محل أصداف الرخويات والشعاب المرجانية القديمة ("الحفريات").
حجر الكلس
الحجر الجيري عبارة عن صخرة رسوبية ذات أصل عضوي، تتكون بشكل رئيسي من بلورات الكالسيت ذات الأحجام المختلفة وتتكون بمشاركة الكائنات الحية في أحواض البحر.
ويسمى الحجر الجيري، الذي يتكون بشكل رئيسي من أصداف الحيوانات البحرية وشظاياها، بالصخور الصدفية. أثناء التحول، يتم إعادة بلورة الحجر الجيري وتشكيل الرخام.
يعكس اسم مجموعة متنوعة من الحجر الجيري وجود بقايا الكائنات الحية المكونة للصخور، ومساحة التوزيع، والبنية (على سبيل المثال، الحجر الجيري الزيتي)، والشوائب (الحديدية)، وطبيعة حدوثها (الحجر الجيري)، والعمر الجيولوجي ( الترياسي).
يتكون الحجر الجيري الكامل من سلاسل الجبالوفي جبال الألب ينتشر الحجر الجيري على نطاق واسع في أماكن أخرى. الحجر الجيري ليس له لمعان، وعادة ما يكون لونه رمادي فاتح، ولكن يمكن أن يكون أبيض أو داكن، أو أسود تقريبًا، أو مزرق، أو مصفر أو وردي، اعتمادًا على تركيبة الشوائب.
رخام
الرخام (اليونانية القديمة μάρμαρος - "الحجر الأبيض أو اللامع") هو صخرة متحولة تتكون فقط من الكالسيت، وكذلك مركبات العضوية. يتشكل الرخام عن طريق التحول عند درجات حرارة معتدلة وضغوط من الصخور الرسوبية التي يغلب عليها الكربونات. في ظل هذه الظروف، تعاني الحبيبات الصغيرة جدًا من كربونات الكالسيوم والمغنيسيوم الموجودة في الصخور الرسوبية من "تضخم البلورات".
تم استكشاف عدد كبير من رواسب الرخام في العالم. وأشهرها كارارا في إيطاليا وباريان وبينديليكون في اليونان. في روسيا، هذه هي Kibik-Kordonskoye في إقليم كراسنويارسك، وBurovshchina في Transbaikalia، وUfaleyskoye في جبال الأورال، وRuskealskoye، وBelogorskoye في كاريليا. ويعتمد لون الرخام أيضًا على الشوائب.
علم الحفريات
علم الحفريات(من اليونانية القديمة παναιοντονογία) - علم الكائنات الحية التي كانت موجودة في الماضي الفترات الجيولوجيةوحفظها على شكل بقايا أحفورية، وكذلك آثار لنشاطها الحياتي.
لا يدرس علماء الحفريات بقايا الحيوانات والنباتات نفسها فحسب، بل يدرسون أيضًا آثارها المتحجرة والأصداف المهملة وغيرها من الأدلة على وجودها. يستخدم علم الحفريات أيضًا أساليب علم البيئة القديمة وعلم المناخ القديم لإعادة إنتاج البيئة المعيشية للكائنات الحية، قارن البيئة الحديثةموائل الكائنات الحية، وافتراضات موائل الكائنات المنقرضة، وما إلى ذلك.
تم استخدام البقايا الأحفورية أو الحفريات من قبل البشر منذ العصر الحجري القديم. ويتجلى ذلك من خلال اكتشافات القلائد المصنوعة من أجزاء من الشعاب المرجانية المنقرضة و قنافذ البحر، وتستخدم في طقوس الدفن وغيرها الاكتشافات الأثرية. تم ذكر الحفريات المختلفة في الأساطير والخرافات والحكايات الخرافية. لذلك، يُطلق على البليمنيت اسم "أصابع الشيطان" وفي حكايات شرقيةفهي تعتبر كأظافر الجن، وقذائف المنخربات - توصف العملات الرقمية في أساطير معارك الإسكندر الأكبر بأنها عملات معدنية متحجرة.
تعود أولى الوثائق العلمية المكتوبة حول الكائنات الأحفورية إلى علماء الطبيعة والفلاسفة اليونانيين القدماء. تم تلخيص نجاحات العلوم الطبيعية لليونانيين القدماء في أعمال أرسطو الذي عاش في 384-322. قبل عهد جديد- مفكر عظيم في عصره وهو الذي وضع أسس تصنيف الحيوانات وبدايات علم التشريح المقارن وعلم الأجنة. واعتبر الحفريات بقايا حيوانات بحرية. بعد عدة قرون في القرنين الخامس عشر والسادس عشر. وقد أيد ليوناردو دافنشي (1452-1519) وجهة النظر هذه حول الحفريات، على الرغم من وجود وجهات نظر أخرى في ذلك الوقت، لا سيما أن الحفريات هي أشياء خلقها الله بعد الطوفان.
في القرنين السابع عشر والثامن عشر. يبدأ البحث المكثف في الصناعات المختلفةعلوم طبيعية. ولم يؤد هذا إلى تراكم مادة واقعية هائلة فحسب، بل أدى أيضًا إلى ظهورها أفكار مختلفةفرضيات. أهمية عظيمةتأثر تطور علم الحفريات بأعمال العالم السويدي كارل لينيوس (1707–1778)، مؤسس التصنيف والنظاميات. لقد قسم الطبيعة كلها إلى ثلاث ممالك: المعادن والنباتات والحيوانات. عمل علماء لامعون في وقت واحد مع لينيوس: في فرنسا، جورج بوفون (1707-1788) وفي روسيا، ميخائيل لومونوسوف (1711-1765).
بوفون، مع الأخذ في الاعتبار أصل الحياة وتطورها، وتاريخ الحيوان و النباتيةوشدد على البنية الموحدة للحيوانات، وتحدث عن وجود أشكال وسيطة بينهما مجموعات مختلفةالحيوانات ويعتقد أن تاريخ تطور الأرض يعود إلى 75000 سنة.
لومونوسوف في كتابه "في طبقات الأرض" شرح أصل الرواسب الصخورتكوينها في الأحواض البحرية. تعود أصول الرخويات الأحفورية الموجودة في هذه الصخور إلى البحار التي كانت موجودة في الماضي العصور الجيولوجية. تخيل لومونوسوف التغيير فترات مختلفةالحياة على الأرض باعتبارها تناوبًا متسلسلًا لتقدم وتراجع البحار، موضحًا هذه الظواهر من خلال التقلبات البطيئة لليابسة. تشكل منطقة توزيع الكائنات الحية على الأرض غلافًا خاصًا يسمى المحيط الحيوي. نشأ المحيط الحيوي مع ظهور الكائنات الحية على الأرض: فهو يشغل كامل سطح الأرض، وجميع المسطحات المائية على الأرض (المحيطات والبحار والبحيرات والأنهار)، تخترق الغلاف الجوي - ترتفع معظم الكائنات الحية إلى الهواء أكثر من 50 - 70 م، وتحمل أبواغ البكتيريا والفطريات إلى ارتفاعات تصل إلى 22 كم. تتغلغل الحياة إلى الغلاف الصخري، حيث تتركز بشكل رئيسي في سطح الطبقات على عمق 6-8 م، إلا أن بعض البكتيريا تتواجد في الطبقات على عمق 2-3 كم.
في التسعينيات السنوات الثامنة عشرةقرون و أوائل التاسع عشراستخدم المساح ومهندس التعدين ويليام سميث في القرن العشرين الحفريات على نطاق واسع لإنشاء روابط بين طبقات الصخور في أماكن مختلفة. لقد أسس مبدأ الخلافة الحيوانية التي بموجبها تكون كل طبقة الصخور الرسوبيةتحتوي على نوع معين من الحفريات يتبع بعضها البعض بترتيب يمكن التنبؤ به، حتى في الطبقات التي تفصل بينها مسافات شاسعة.
تبدأ مرحلة جديدة في تطور علم الحفريات مع ظهور نظرية التطور الأكثر اكتمالا في ذلك الوقت، تشارلز داروين، في عام 1859، والتي كان لها تأثير حاسم على كل شيء مزيد من التطويرعلوم طبيعية. أسس علم الحفريات التطوري الحديث فلاديمير كوفاليفسكي. وبفضل بحث كوفاليفسكي والنتائج التي توصل إليها اكتسبت الداروينية أساسًا في علم الحفريات.
إن ظروف الوجود على الأرض متنوعة للغاية وتحددها عوامل النظام غير العضوي والعضوي. ك لا العوامل العضويةوتشمل: درجة الحرارة، الرطوبة، ملوحة المياه، عمق حوض السباحة، الضغط. تشمل العوامل العضوية تلك العلاقات التي تدخل فيها الكائنات الحية مع بعضها البعض. يتم التعبير عن هذه العلاقات في المقام الأول اتصالات الغذاء. كل نوع له نطاقه الخاص، ويحتل أجزاء مختلفة سطح الأرض. تعيش جميع الكائنات الحية على وجه الأرض في مجتمعات تسمى التكاثر الحيوي. تتفاعل الكائنات الحية التي تشكل التكاثر الحيوي بشكل مختلف مع التقلبات في عامل بيئي واحد أو آخر - الملوحة ودرجة الحرارة والضغط. وقد يتواجد بعضها مع تقلبات واسعة في أحد العوامل البيئية، ومن ثم تضاف البادئة "كل"؛ والبعض الآخر لا يستطيع حتى تحمل ذلك تغيير طفيفهذا العامل ثم تتم إضافة البادئة "steno". إذا كان العمق - يوربات، ستينوباتي؛ الملوحة – يوريهالين، ستينوهالين. درجة الحرارة - ميوريثرميك، تضيق الحرارة.
العمونيون –فئة فرعية منقرضة من رأسيات الأرجل كانت موجودة من العصر الديفوني إلى العصر الطباشيري. حصل العمونيون على اسمهم تكريما للإله المصري القديم آمون ذو القرون الحلزونية. تنتمي معظم الأمونيتات إلى المجموعة البيئية نيكتون، أي الكائنات الحية التي تطفو بحرية في عمود الماء. كانت بعض الأشكال غير المتجانسة تمثل المجتمع القاعي (السفلي). كان أفضل السباحين بين الأمونيت هم الأشكال ذات العارضة المحددة بوضوح. يعتقد العديد من علماء الحفريات أن الخط الفصي المعقد هو تكيف مع واسع الانتشارعموديًا في عمود الماء (eurybacy)، نظرًا لوجود خط الفص المعقد مساحة كبيرةيقوي القشرة بشكل أفضل. الأمونيتات هي مجموعة مهمة للغاية من الحفريات البحرية لعلم طبقات الأرض. وهذه المجموعة مهمة لتحديد العمر الجيولوجي النسبي للصخور الرسوبية ولتقسيم رواسب النظامين الجوراسي والطباشيري.
نوتيلوس- جنس من الرخويات رأسيات الأرجل. هذا هو واحد فقط الجنس الحديثفئة فرعية من النوتيلويدات والوحيدة بين رأسيات الأرجل الحديثة التي لها غلاف حجرة خارجي. ظهرت هذه الفئة الفرعية في العصر الكمبري، وكانت متنوعة للغاية خلال العصر الحجري القديم. تنقسم القشرة الحلزونية التي يبلغ قطرها 15-23 سم إلى 35-39 غرفة متصلة على التوالي بواسطة سيفون طويل. يعيش الرخويات في الغرفة الأمامية الأكبر. يتم استخدام القشرة كطفو وصابورة. عن طريق ضخ الغاز الحيوي إلى غرف الصدفة أو ضخه خارجها، يستطيع النوتيلوس أن يطفو على سطح الماء أو يغوص في سمكه.
بيليمنيتس- ممثلو رتبة الحيوانات اللافقارية المنقرضة من فئة رأسيات الأرجل، ينتمون إلى رأسيات الأرجل داخل القشرة، حيث أن جميع أجزاء قوقعتها كانت موجودة داخل الجسم. عاش البلمنيون من العصر الكربوني إلى العصر الطباشيري، وانتشروا على نطاق واسع من العصر الترياسي، وتوفيوا في نهاية الدهر الوسيط. أفضل الحفريات المحفوظة هي منبر بيليمنيت، وهو تكوين مخروطي قوي يقع في الطرف الخلفي من الجسم.
ذراعيات الأرجل- نوع من الحيوانات اللافقارية البحرية. معروف منذ العصر الكامبري المبكر؛ وصلت إلى أعظم ازدهارها في العصر الديفوني. في مطلع حقب الحياة القديمة المبكرة والمتأخرة، انقرضت بعض الرتب؛ في العصر الكربوني والعصر البرمي، هيمنت رتب المنتجات والسبيريفريدات. بعد انقراض العصر البرمي الترياسي، نجت 4 أوامر حتى يومنا هذا. تعتبر ذراعيات الأرجل، نظرًا لوفرة البقايا وحفظها الجيد، حفريات مؤشرة قيمة لتحديد العمر الجيولوجي للطبقات التي تحتوي عليها والوضع المادي والجغرافي الذي كان موجودًا في منطقة معينة.
قنافذ البحر- فئة شوكيات الجلد. وهي معروفة في شكلها الأحفوري من العصر الأوردوفيشي. عادة ما يكون جسم قنافذ البحر كرويًا تقريبًا، ويتراوح حجمه من 2-3 إلى 30 سم؛ مغطاة بصفوف من ألواح الحجر الجيري. ترتبط اللوحات، كقاعدة عامة، بلا حراك وتشكل قذيفة كثيفة (قذيفة)، والتي لا تسمح للقنفذ بتغيير الشكل.
زنابق البحر- أحد فئات شوكيات الجلد. عُرفت الزنابق الأحفورية من العصر الأوردوفيشي السفلي. لقد وصلوا إلى أعظم ازدهار لهم في العصر الحجري القديم الأوسط، عندما كان هناك ما يصل إلى 11 فئة فرعية وأكثر من 5000 نوع، ولكن بحلول نهاية العصر البرمي، انقرضت معظمها. تعد بقايا الزنابق المتحجرة من بين الحفريات الأكثر شيوعًا. تتكون بعض طبقات الحجر الجيري التي يرجع تاريخها إلى حقب الحياة القديمة والدهر الوسيط بالكامل تقريبًا منها. تسمى الأجزاء الأحفورية من السيقان الحلقية التي تشبه التروس trochites.
ذوات الصدفتينأو الرخويات elasmobranch - فئة من الرخويات البحرية والمياه العذبة المستقرة، التي يتم تسطيح جسمها جانبيا ومحاطة بقشرة من صمامين. تعود اكتشافات أقدم الرخويات الأحفورية ذات الصدفتين إلى بداية العصر الكمبري، ويبلغ عمرها أكثر من 500 مليون سنة. الرقم الإجماليهناك ما يقرب من 9200 نوع حي (وفقًا لمصادر أخرى أكثر من 20 ألفًا). ذوات الصدفتين هي فئة من اللافقاريات التي تعيش في الماء بشكل حصري وتوجد في الأسماك الطازجة والناعمة المياه المالحةفي جميع أنحاء العالم. معظمها كائنات قاعية وتعيش في الجحور الرواسب السفليةأو عن طريق التعلق بالأشياء الموجودة تحت الماء. غالبًا ما تكون الصمامات الصدفية لذوات الصدفتين متناظرة. ترتبط صمامات الصدفة برباط - رباط يتكون من طبقة قرنية سميكة من القشرة. يتكون جدار الصدفة من ثلاث طبقات: طبقة الكونكيولين الخارجية (السمحاق)، الطبقة الجيرية الداخلية (العظم)، والطبقة الصدفية السفلى (تحت الصدفة). قد يكون المكون المعدني للقشرة عبارة عن الكالسيت حصريًا، كما هو الحال في المحار، أو الكالسيت والأراجونيت. في بعض الأحيان يشكل الأراغونيت أيضًا طبقة لؤلؤية. وفي الرخويات الأخرى، تتناوب طبقات الأراغونيت والكالسيت.
أنت تتجول في السوبر ماركت وتبحث عن مسحوق غسيل خالي من الفوسفات. بطبيعة الحال، من أجل معرفة المنتج المناسب لك من ترسانة المواد الكيميائية المنزلية بأكملها، اختر كل عبوة بالتصنيف المطلوب وانظر إلى تركيبة المنتج الذي تحتوي عليه. أخيرًا، اخترنا منتجًا مناسبًا، ولكن أثناء دراسة جميع مساحيق الغسيل الموجودة في المتجر، لاحظنا نمطًا غريبًا: على كل علبة أو عبوة كان هناك شيء مكتوب مثل: "المنتج يحتوي على كربونات الصوديوم". كل شخص لديه القليل من الفضول، وأنت لست استثناءً. أردت أن أعرف ما هي هذه المادة، أليس كذلك؟ ومقالة اليوم ستضيف بعض المعلومات عن هذا المركب لمعرفتك.
تعريف
كربونات الصوديوم (صيغتها Na 2 CO 3) هي ملح الصوديوم لحمض الكربونيك. في مصادر مختلفةويمكن تسميتها بشكل مختلف: كربونات الصوديوم، وثلاثي أوكسوكربونات الصوديوم، ورماد الصودا. بالمناسبة، حول اسم العائلة. إن المركب الكيميائي الذي تتم مناقشته الآن في شكله النقي ليس هو نفسه صودا الخبز، وهو مضاف إليه منتجات مختلفة. اسمها بيكربونات الصوديوم. تسمى المواد التي تحتوي على كربونات الصوديوم (وكربونات الصوديوم نفسها) بالصودا. الاستثناء هو الصودا الكاويةواسمها العلمي هو هيدروكسيد المعدن الذي يحمل نفس الاسم. ومع ذلك، فإن بيكربونات الصوديوم تتفاعل مع هذه المادة لتكوين المركب الذي تمت مناقشته الآن. جميع المشروبات الغازية الأخرى عبارة عن كربونات نفسها مع الماء أو الهيدروجين في صيغة واحدة. اليوم، يتم النظر في خصائص وإنتاج واستخدام ملح الصوديوم النقي من حمض الكربونيك فقط.
كربونات الصوديوم: الخصائص الفيزيائية
هذه المادة في الحالة اللامائية لها مظهر مسحوق بلوري عديم اللون (الصورة أعلاه). يعتمد هيكل شبكتها البلورية على درجة الحرارة المحيطة: إذا كانت الأخيرة لا تقل عن 350، ولكن أقل من 479 درجة مئوية، فهي أحادية الميل، إذا كانت درجة الحرارة أعلى، فهي سداسية.
كربونات الصوديوم: الخواص الكيميائية
إذا قمت بخفضه إلى حمض قوي، فإن الكربون الذي تم الحصول عليه أثناء التفاعل وغير مستقر للغاية سوف يتحلل إلى أكسيد الكربون الغازي رباعي التكافؤ والماء. منتج التفاعل الثاني هو ملح الصوديوم للحمض المقابل (على سبيل المثال، عند رمي بلورات الكربونات التي تمت مناقشتها الآن في حمض الكبريتيك، تحصل على ثاني أكسيد الكربون والماء وكبريتات الصوديوم). في الماء، سوف يتحلل هذا المركب، بسبب هذا بيئة محايدةيصبح قلويا
إيصال
يمكن الحصول عليه بعدة طرق، جميعها مختلفة، لكن هذا المقال سيتحدث عن طريقة واحدة فقط. من الضروري خلط الطباشير والفحم مع كبريتات الصوديوم، ثم خبز هذا الخليط عند درجة حرارة حوالي 1000 درجة مئوية. الفحم سوف يحول الأخير إلى كبريتيد، والذي عند تفاعله مع كربونات الكالسيوم يشكل ذوبان كبريتيد الكالسيوم و المادة المرغوبة. يجب معالجته بالماء، ثم تصفية الكبريتيد غير الضروري وتبخر المحلول الناتج. تتم تنقية كربونات الصوديوم الخام الناتجة عن طريق إعادة البلورة ثم تجفيفها عن طريق التكليس. هذه الطريقةتسمى طريقة لوبلانك.
طلب
لا يمكن للصناعات المنتجة للزجاج ومساحيق الغسيل والصابون والمينا الاستغناء عن كربونات الصوديوم، حيث يتم استخدامها للحصول على الألترامارين. كما أنها تستخدم لإزالة صلابة المياه، وإزالة الشحوم من المعادن وإجراء عملية إزالة الكبريت، والهدف منها هو الحديد الزهر في الفرن العالي. تعتبر كربونات الصوديوم عامل مؤكسد جيد ومنظم للحموضة؛ غسل الصحونالمنتجات والسجائر والمبيدات الحشرية. وهو معروف أيضًا باسم إمداد غذائي E500، الذي يمنع المكونات من التكتل والتكتل. المادة التي تمت مناقشتها الآن ضرورية أيضًا لإعداد مطور الصور الفوتوغرافية.
خاتمة
وهذا هو ما هو جيد لكربونات الصوديوم. في شكله النقي، ربما لم يصادفه الكثير من الناس من قبل، لكن هيدراته البلورية (هذه كلها مشروبات غازية، باستثناء الصودا الكاوية) يستخدمها الناس في كل مكان تقريبًا. هذه إحدى المواد التي تستخدم مركباتها مع الماء في الصناعة في كثير من الأحيان أكثر من استخدامها في شكلها النقي.
صفحة 1
تفاعل الكربونات والبيكربونات الفلزات القلويةأو الأمونيوم مع أملاح اليورانيل يؤدي إلى تكوين أيونات معقدة مثل: [ UO2 (CO3) 3 ] 4 -، [ UO2 (CO3) 2 (H2O) 2 ] 2 - وغيرها، ومن أهمها في تكنولوجيا إنتاج اليورانيوم كربونات الصوديوم. الأملاح المعقدة والأمونيوم
يصاحب تفاعل كربونات الباريوم مع خامس أكسيد النيوبيوم أثناء التسخين غير متساوي الحرارة ظهور على منحنى DTG للمعدلات القصوى لإطلاق ثاني أكسيد الكربون عند 670 - 690 و960 - 980 درجة مئوية. وفي ظل الظروف متساوية الحرارة، يستمر التفاعل بمعدل ملحوظ عند درجات حرارة أعلى من 650 درجة مئوية.
يتم وصف عمليات تفاعل كربونات الباريوم مع أكاسيد مجموعة الفاناديوم الفرعية بشكل مرضٍ من خلال المعادلات المشار إليها ضمن نطاق يصل إلى 70 - 80٪ من تحويل المكونات الأولية إلى منتج التفاعل النهائي.
عندما تتفاعل كربونات البوتاسيوم مع الأحماض، تتشكل أملاح هذه الأحماض مع إطلاق ثاني أكسيد الكربون.
عندما تتفاعل كربونات الزركونيوم مع كربونات الأمونيوم، يتكون (NH4) 32gOH (CO3) 3 - 2H2P - عديم اللون مادة بلورية، قابل للذوبان في الماء وغير قابل للذوبان في الإيثانول.
عندما تتفاعل كربونات البوتاسيوم مع كلوريد الهيدروجين، يتكون كلوريد البوتاسيوم وثاني أكسيد الكربون والماء. حدد كمية كلوريد البوتاسيوم وحجم ثاني أكسيد الكربون (في الظروف القياسية) المتكونين من 2482 جم من كلوريد الهيدروجين.
نظرًا لأن تفاعل الكربونات مع الأحماض يؤدي إلى ارتباط أيونات الهيدروجين، فيمكن استخدام الكربونات، مثل القواعد، لتحييد الأحماض. وبالتالي، يتم استخدام الحجر الجيري المسحوق CaCO3 لتجير التربة عندما تكون حمضية للغاية.
| حركية تفاعل مخاليط MeCO3 و MoO3 عند درجة حرارة 375 مئوية. 1 - MgCO3 Mo03MgMoO4. |
يحدث تفاعل كربونات الفلز القلوي الترابي مع ثالث أكسيد الموليبدينوم بمعدل ملحوظ عند درجات حرارة أعلى من 300 درجة مئوية.
يتم الحصول على كلوريد الروبيديوم RbCl عن طريق تفاعل الكربونات مع حامض الهيدروكلوريك، شديد الذوبان في الماء.
تتكون الرغوة الكيميائية عندما تتفاعل كربونات الصوديوم أو بيكربونات مع حمض في وجود عامل رغوة. يتكون مسحوق الرغوة من أملاح جافة (كبريتات الألومنيوم، بيكربونات الصوديوم) ومستخلص عرق السوس أو أي عامل رغوة آخر. عند التفاعل مع الماء، تذوب كبريتات الألومنيوم (أو أملاح الكبريتات الأخرى)، وبيكربونات الصوديوم وعامل الرغوة وتتفاعل على الفور لتكوين ثاني أكسيد الكربون.
تتكون الرغوة الكيميائية عندما تتفاعل الكربونات أو البيكربونات مع حمض في وجود عامل رغوة. ومن الناحية العملية، يتم إنتاج هذه الرغوة في أجهزة قاذفة محمولة (مولدات الرغوة) من مسحوق الرغوة والماء. يتكون مسحوق الرغوة من أملاح جافة (كبريتات الألومنيوم، بيكربونات الصوديوم) ومستخلص عرق السوس أو أي عامل رغوي آخر. عند التفاعل مع الماء، تذوب كبريتات الألومنيوم (أو أملاح الكبريتات الأخرى)، وبيكربونات الصوديوم وعامل الرغوة وتتفاعل على الفور لتكوين ثاني أكسيد الكربون.
تتكون الرغوة الكيميائية عندما تتفاعل الكربونات أو البيكربونات مع حمض في وجود عامل رغوة. ويتم إنتاج هذه الرغوة في أجهزة قاذفة محمولة (مولدات الرغوة) من مسحوق الرغوة والماء. يتكون مسحوق الرغوة من أملاح جافة (كبريتات الألومنيوم، بيكربونات الصوديوم) ومستخلص عرق السوس أو أي عامل رغوي آخر. عند التفاعل مع الماء، تذوب كبريتات الألومنيوم (أو أملاح الكبريتات الأخرى)، وبيكربونات الصوديوم وعامل الرغوة وتتفاعل لتكوين ثاني أكسيد الكربون.
يحتوي المحلول المائي لثاني أكسيد الكربون على خصائص حمض ضعيف: فهو يتحول إلى اللون الأحمر عباد الشمس (ضعيف جدًا). بناءً على هذه الخاصية، يمكننا أن نستنتج أن ثاني أكسيد الكربون في المحلول يكون جزئيًا على شكل حمض الكربونيك (H 2 CO 3)، والذي بدوره يتفكك جزئيًا إلى أيونات:
CO 2 + H2 O ↔ H2 CO 3،
ح 2 ثاني أكسيد الكربون 3 ↔ 2H + + ثاني أكسيد الكربون 3 2- .
حمض الكربونيكيمكن أن تتفاعل مع واحد أو اثنين من المكافئات أسس قويةلتكوين الكربونات الأولية أو الحمضية (الهيدروكربونات) والكربونات الثانوية أو المحايدة (العادية):
H 2 CO 3 + MOH → MHCO 3 + H 2 O؛
H2CO3 + 2MOH → M2CO3 + 2H2O.
يتفكك حمض الكربونيك، باعتباره حمض ديباسيك، على مرحلتين:
ح 2 CO 3 ↔ H + + HCO 3 —
НСО 3 — ↔ Н + + СО 3 2- .
الأملاح، حمض الكربونيك، الكربونات؛ الخامس محلول مائيمتحللة مائيا. يتم إنشاء التوازنات في حلولها:
M 2 CO 3 + H 2 O ↔ MOH + MHCO 3
MHCO 3 + H2O ↔ MOH + H2CO 3
ولذلك، يتم العثور على الكربونات رد فعل قلوي، وهذا لا ينطبق فقط على الكربونات الثانوية أو "المحايدة"، ولكن أيضًا على الكربونات الأولية أو "الحمضية" (البيكربونات). فقط فيما يتعلق بهذه المؤشرات، كما هو الحال بالنسبة للفينول فثالين، يحدث تحول اللون القلوي → الحمضي عندما لا يزال المحلول قاعديًا ضعيفًا، وتتفاعل الكربونات الأولية (الهيدروكربونات) في البرد (0 درجة مئوية وأعلى قليلاً) كـ "أحماض".
يتم التحلل المائي لكربونات الصوديوم (الثانوية)، وفقًا لأوسرباخ، عند درجة حرارة 18 درجة مئوية إلى 0.1 نيوتن. محلول 3.5% في 0.01 ن. - 12.4%. عند 0.1 ن. في محلول كربونات الصوديوم، يكون تركيز أيونات الهيدروكسيد 3.5-10-3 مول/لتر عند 18 درجة مئوية. وفي محلول بيكربونات الصوديوم يكون 1.5∙10 -6 مول/لتر عند نفس درجة الحرارة.
ومن المعروف الكربونات الأولية (الهيدروكربونات) القلوية والأرضية القلوية وبعض المعادن الثنائية التكافؤ الأخرى. وكلها قابلة للذوبان في الماء بسهولة. الاستثناء هو كربونات هيدروجين الصوديوم، على ذوبانها المنخفض الذي تعتمد عليه طريقة سولفاي لإنتاج الصودا. عندما تغلي محاليل الهيدروكربونات، فإنها تتحول إلى كربونات عادية مع إزالة ثاني أكسيد الكربون.
تتكون الكربونات الثانوية أو العادية بشكل رئيسي من معادن أحادية وثنائية التكافؤ. الكربونات العادية، باستثناء كربونات الفلزات القلوية، قابلة للذوبان بشكل طفيف في الماء.
بالإضافة إلى كربونات الفلزات القلوية، فإن كربونات الأمونيوم قابلة للذوبان أيضًا بسهولة. كما أن كربونات الثاليوم قابلة للذوبان بسهولة تامة.
تتحلل جميع الكربونات بواسطة الأحماض غير المتطايرة. جداً الأحماض الضعيفة(مثل البوريك والسيليكون، وبالتالي أنهيدريداتها) تتحلل الكربونات فقط عند التكليس.
يمكن صهر كربونات الفلزات القلوية دون أن تتحلل. تتحلل الكربونات الأخرى عند تسخينها، وتطلق ثاني أكسيد الكربون: M 2 CO 3 = M 2 O + CO 2.
يتم تسهيل هذا التحلل عن طريق إزالة ثاني أكسيد الكربون الناتج (تخفيض الضغط) أو إزالة أكسيد M2O من الخليط. ويمكن تحقيق هذا الأخير عن طريق إضافة حمض مستقر للحرارة أو أنهيدريده، على سبيل المثال SiO 2، الذي يشكل ملحًا مع الأكسيد الأساسي. هذه الخاصية هي الأساس لتحلل الكربونات عند المكلس مع أنهيدريدات أحماض ضعيفة جدًا ولكنها مقاومة للحرارة، مثل البوريك والسيليليك.
الكربونات هي مجموعة كبيرة من المعادن المنتشرة على نطاق واسع. تشتمل معادن فئة الكربونات على أملاح حمض الكربونيك، وفي أغلب الأحيان أملاح الكالسيوم والمغنيسيوم والصوديوم والنحاس. في المجموع، هناك حوالي 100 معدن معروف في هذه الفئة. وبعضها واسع الانتشار في الطبيعة، مثل الكالسيت والدولوميت.
من الناحية الهيكلية، تنتمي جميع الكربونات إلى نفس النوع الأساسي - الأنيونات 2 هي جذور معزولة على شكل مثلثات مسطحة.
معظم الكربونات عبارة عن مركبات لا مائية بسيطة، خاصة الكالسيوم والمغنيسيوم والحديد مع أنيون ثنائي المركب. الأقل شيوعًا هي الكربونات المعقدة التي تحتوي على أنيونات إضافية (OH) - وF - وCl -. من بين الكربونات اللامائية الأكثر شيوعًا، تتميز كربونات النظام المثلثي والمعيني. عادة ما يكون للكربونات لون فاتح: أبيض، وردي، رمادي، وغيرها، باستثناء كربونات النحاس التي تكون ذات لون أخضر أو اللون الأزرق. صلابة الكربونات حوالي 3-4.5؛ كثافتها منخفضة، باستثناء كربونات الزنك والرصاص والبا.
من السمات التشخيصية المهمة التأثير على الكربونات الحمضية (HCl وHNO 3)، والتي تغلي منها بدرجات متفاوتة مع إطلاق ثاني أكسيد الكربون. حسب الأصل، تكون الكربونات رسوبية (رواسب كيميائية حيوية أو كيميائية) أو معادن رسوبية متحولة؛ تتميز أيضًا الكربونات الحرارية المائية السطحية المميزة لمنطقة الأكسدة وأحيانًا الكربونات الحرارية المائية المنخفضة الحرارة.
معادن الكربونات الرئيسية
|
سينغونيا |
صلابة |
||
|
الكالسيت |
الكالسيت CaCO3 | ||
|
رودوكروسيت MnSOz | |||
|
المغنسيت MgCO3 | |||
|
سيديريت ReSOz | |||
|
سميثسونيت ZnCO3 | |||
|
الدولوميت |
الدولوميت CaMg(CO3)2 | ||
|
أراغونيت |
أراغونيت CaCO3 | ||
|
ويذريت فاكوز | |||
|
السترونتيانيت SrCO3 | |||
|
السيروسيت PbCO3 | |||
|
الملكيت |
الملكيت Cu2(CO3)(OH)2 | ||
|
الآزوريت Cu3(CO3)2(OH)2 | |||
|
كربونات الأرض النادرة |
باستنسيت Ce(C03)R | ||
|
باريسيت Ca (Ce, La) 2 × 3 F 2 | |||
|
الصوديوم Na2CO310H2O | |||
|
ناخوليت NaHCO3 | |||
|
نيرريتا |
نيريريت Na2Ca(CO3)2 |
العديد من الكربونات المنتشرة على نطاق واسع، وخاصة الكالسيت والمغنسيت والسدريت والدولوميت، لها شكل بلوري مماثل، وخصائص فيزيائية مماثلة، وتحدث في نفس الركام، وغالبًا ما يكون لها تركيب كيميائي متغير. لذلك قد يكون من الصعب، بل ومن المستحيل في بعض الأحيان، التمييز بينها علامات خارجية، صلابة، الانقسام. منذ فترة طويلة تم استخدام تقنية بسيطة لتشخيص الكربونات حسب طبيعة تفاعلها مع حمض الهيدروكلوريك. للقيام بذلك، ضع قطرة من الحمض المخفف (1:10) على حبيبات الكربونات. يتفاعل الكالسيت بشكل نشط، وتغلي قطرة من المحلول من فقاعات ثاني أكسيد الكربون المنبعثة، ويتفاعل الدولوميت بشكل ضعيف، فقط في المسحوق، والمغنسيت - عند تسخينه.
توفر الاختبارات المعملية التالية نتائج أكثر موثوقية: التحديد الدقيق لمؤشرات الانكسار الخاصة بها؛ إجراء تفاعلات كيميائية دقيقة على ألواح صخرية مصقولة باستخدام الكواشف التي تلون المعادن المختلفة ألوان مختلفة; التحليل الحراري (تحديد درجة حرارة تحلل المعدن، كل كربونات لها درجة حرارتها الخاصة)؛ دراسات الأشعة السينية.
رواسب الكربونات
الكربونات الأكثر شيوعاً هي الكالسيت. الكالسيت الشفاف يسمى سبار أيسلندا، والكالسيت غير الشفاف. يشكل الكالسيت صخورًا مثل الحجر الجيري والطباشير. تشكلت الكمية الهائلة من الكالسيت بسبب تراكمها الحيوي. وفي الوقت نفسه، يُعرف أيضًا الكالسيت ذو الأصل الحراري المائي. يتراكم الكالسيت في التربة نتيجة تفاعل الكالسيوم المنطلق أثناء التجوية مع ثاني أكسيد الكربون الموجود في هواء التربة؛ غالبًا ما تكون تربة المناطق القاحلة غنية بالكالسيت. يشكل الكالسيت والدولوميت الرخام. السيديريت هو معدن نموذجي لخامات المستنقعات. ونادرا ما يلاحظ أصله الداخلي. الملكيت حجر زينة جميل. مثل معدن الآزوريت Cu3(CO3)2(OH)2 المشابه في التركيب والخصائص، فإنه يتشكل على سطح الأرض نتيجة أكسدة كبريتيد النحاس.
تطبيق الكربونات
يتم استخدام الكالسيوم والمغنيسيوم وكربونات الباريوم وما إلى ذلك في البناء وفي الصناعة الكيميائية والبصريات وما إلى ذلك. وتستخدم الصودا (Na2CO3 و NaHCO3) على نطاق واسع في التكنولوجيا والصناعة والحياة اليومية: في إنتاج الزجاج والصابون والورق، إلخ. منظفعند إعادة تعبئة طفايات الحريق في الحلويات. تلعب الكربونات الحمضية دورًا فسيولوجيًا مهمًا، فهي مواد عازلة تنظم ثبات تفاعل الدم.