Neorganiskās skābes ir ļoti svarīgas ķīmiskajā rūpniecībā. Galu galā tie ir izejmateriāli daudzām sintēzēm, katalizē procesus, darbojas kā ūdeni atdaloši līdzekļi dehidratācijas laikā un tā tālāk.
Tomēr vēl vērtīgāki ir to sāļi – ūdeņraža aizstāšanas produkti pret metālu to molekulu sastāvā. Ogļskābe šajā ziņā ir īpaša. Galu galā pats par sevi tas praktiski neeksistē, gaisā tas nekavējoties sadalās oglekļa dioksīdā un ūdenī. Bet ogļskābe veido sāļus, kas cilvēkiem ir zināmi kopš seniem laikiem. Tie ir ļoti populāri daudzās ražošanas un darbības jomās. Mēs tos apsvērsim.
Ogļskābes sāļi: klasifikācija
Pirmkārt, uzreiz jānorāda, ka attiecīgās vielas var saukt dažādi. Sagadījās, ka visi nosaukumi ir iesakņojušies un tiek lietoti līdz mūsdienām, gan vēsturiski izveidoti vai triviāli, gan dati par racionālu nomenklatūru. Tātad, ogļskābes sāļi, tos sauc šādi:
- karbonāti;
- bikarbonāti;
- oglekļa dioksīds;
- bikarbonāts;
- ogļūdeņraži.
Tātadprotams, katram ir savs vispārpieņemtais nosaukums, kas ir individuāls.
Iepriekš minētie nosaukumi uzreiz atspoguļo aplūkojamo savienojumu klasifikāciju. Tā kā skābe ir divbāziska, tā veido arī divu veidu sāļus:
- vidējs;
- skābs.
Prefiksi hydro- vai bi- tiek pievienoti pēdējā nosaukumam. Gandrīz katrs sārmu vai sārmzemju metālu sāls ir praktiski svarīgs savienojums, kas cilvēkiem nepieciešams viņu saimnieciskajā darbībā.
Atklāšanas un lietošanas vēsture
Kopš seniem laikiem cilvēkiem ir zināmi ogļskābes sāļi. Pat Senajā Ēģiptē celtniecība tika veikta, izmantojot ģipsi, alabastru, kaļķakmeni un marmoru.
Plinija Vecākā rakstos minēts tehnoloģiskais kaļķu iegūšanas process, dedzinot kaļķakmeni. Slavenais pasaules brīnums - piramīdas - tika uzcelts, izmantojot ģipsi un no tā iegūtos materiālus. Potašu ieguva no augu pelniem un izmantoja drēbju mazgāšanai un pēc tam ziepju vārīšanai.
Tas ir, cilvēki gandrīz vienmēr prata izmantot dabas dotos produktus. Taču tas, ka tie ir ogļskābes sāļi, kāda ir to struktūra, kā tos var mākslīgi sintezēt un kādas ir citas to īpašības, kļuva zināms daudz vēlāk, jau 17.-18. gadsimtā.
Mūsdienās plaši tiek izmantoti arī daudzi sārmu un sārmzemju metālu karbonāti, daži no tiem pieņemsvarīga daļa gruntsūdeņu cirkulācijas procesos.
Noguldījumi dabā
Procentuāli aplūkotie minerāli aizņem aptuveni 5% no visas zemes garozas masas. Tie veidojas galvenokārt ārpusē, veidojot akmeņus. Arī daudzi sāļi veidojas hidrotermisko procesu rezultātā.
Mikroorganismi, mīkstmieši un citi dzīvnieki un augi veicina karbonātu veidošanos ar bioķīmiskiem līdzekļiem. Bieži vien ogļskābes sāļi ir atrodami rūdās, un tos pavada, veidojot asociētos savienojumus.
Šo savienojumu slavenākie minerāli un ieži:
- kalcīts;
- dolomīts;
- krīts;
- marmors;
- kaļķakmens;
- ģipsis;
- magnezīts;
- siderite;
- malahīts.
Iegūšanas un pielietošanas metodes
Ogļskābes sāļus sauc par karbonātiem (ja runājam par vidējām variācijām). Tas nozīmē, ka tie obligāti ietver karbonāta jonu, kura formula ir CO32-. Lai pabeigtu pilnu skatu, sālim trūkst tikai metāla katjona un indeksi, kas atspoguļo savienojuma kvantitatīvo sastāvu. To izmanto laboratorijas metodēs šo vielu iegūšanai.
Galu galā, papildus ekstrakcijai no dabīgiem avotiem, oglekļa sāļus var sintezēt arī apmaiņas, kombinācijas un aizvietošanas reakcijās. Tomēr šādām metodēm nav praktiskas nozīmes, jo produkta iznākums ir pārāk mazs un patērē enerģiju.
Kur ir ogļskābes sāļu izmantošana, kādās jomās? Priekškatra no tām ir individuāla, taču kopumā var identificēt vairākas galvenās nozares.
- Būvniecības bizness.
- Ķīmiskā rūpniecība.
- Stikla ražošana.
- Ziepju vārīšana.
- Papīra sintēze.
- Pārtikas rūpniecība.
- Mazgāšanas un tīrīšanas līdzekļu ražošana.
- Kalcija karbonāti ir metālu jonu avots dzīvo būtņu ķermenī.
Apskatīsim īpaši dažus karbonātu piemērus, to sastāvu un nozīmi.
Kalcija karbonāts
Kā minēts iepriekš, šī viela ir kalcija jonu Ca2+ avots cilvēka organismā. Un tas ir ļoti svarīgi. Galu galā tie piedalās asins bufersistēmas noturības uzturēšanā, ir daļa no kauliem, nagiem, matiem, stiprina zobu emalju.
Līdz ar kalcija trūkumu attīstās dažādas slimības, tostarp tādas bīstamas kā sirds mazspēja, osteoporoze, patoloģiskas izmaiņas acs ābola lēcā un citas.
Turklāt kalcija karbonātu izmanto arī būvniecības nozarē. Galu galā tās šķirnes ir:
- krīts;
- marmors;
- kaļķakmens.
Šīs sāls nogulsnes ir pietiekami bagātīgas, lai cilvēks neizjustu tās deficītu. Bieži vien to pārdod attīrītā veidā tablešu veidā, kā parādīts zemāk esošajā fotoattēlā. Tiesa, lai kalcijs uzsūktos pietiekami labi, nepieciešama D vitamīna klātbūtne.
Nātrija karbonāts
Ogļu sālsskābes – karbonāti – ir svarīgas arī cilvēku mājsaimniecībās. Tātad nātrija karbonātu jeb nātrija karbonātu parastajos cilvēkos sauc par soda. Taču šī nav viela, kas ir svarīga sastāvdaļa dažādu ēdienu gatavošanā. Nē, šo sāli izmanto mājsaimniecības vajadzībām sadzīves virsmu tīrīšanai no produktiem: vannām, izlietnēm, traukiem un citiem. Tas ir labāk pazīstams kā sodas pelni vai veļas soda, to izmanto arī stikla ražošanā, ziepju ražošanā.
Šī savienojuma formula ir Na2CO310H2O. Šis ir vidējs ūdens sāls, kas saistīts ar kristāliskajiem hidrātiem. Dabā tas sastopams minerālu veidā un iežu sastāvā. Piemēri:
- tronis;
- nakholit;
- termonatrīts.
Bieži izolēts no jūraszālēm, to pelniem. Tieši šī metode senatnē tika izmantota, lai iegūtu izejvielas ziepju ražošanai vai vienkārši mazgātu drēbes. Bagātākais augs, kas satur šo sāli, ir sodas saturošais džemperis. Tā pelni ir vispieņemamākie nātrija karbonāta iegūšanai.
Potašs
Ogļskābes sāls formula, kurai ir šāds nosaukums, ir K2CO3. Tas ir b alts kristālisks higroskopisks pulveris. Vidēji bezūdens sāls, kam ir ļoti laba šķīdība. Arī šis savienojums cilvēkiem ir zināms jau sen, un mūsdienās to plaši izmanto. Vārda sinonīmi:
- kālija karbonāts;
- potašs;
- kālija karbonāts.
Galvenie lietojumi ir šādi.
- Kāreaģents šķidro ziepju ražošanas procesos.
- Kristāla un optiskā stikla, ugunsizturīgā stikla sintēzei.
- Audumu krāsošanai.
- Kā mēslojums kultūraugiem.
- Būvniecības nozarē - samazināt būvmaisījumu sasalšanas temperatūru.
- Fotoattēlu futrālī.
Galvenā rūpnieciskā metode šī sāls iegūšanai ir kalcija hlorīda elektrolīze. Tas veido hidroksīdu, kas reaģē ar oglekļa dioksīdu un veido potašu. Dabiskās izejvielas ir labības un aļģu pelni, kas satur to daudz.
Dzeramā soda
Ogļskābes skābie sāļi ir ne mazāk svarīgi kā vidējie. Tā, piemēram, nātrija bikarbonāts, kura formula ir NaHCO3. Tās cits nosaukums, kas visiem labāk zināms, ir dzeramā soda. Ārēji tas ir b alts smalks pulveris, kas ļoti labi šķīst ūdenī. Savienojums karsējot ir nestabils, tas nekavējoties sadalās oglekļa dioksīdā, ūdenī un vidējā sālī. Tas ļauj izmantot cepamo sodu kā buferi dzīvo organismu iekšējā vidē.
Šim savienojumam ir arī vēl vairāki pielietojumi:
- pārtikas (īpaši konditorejas) nozare;
- zāles (apdegumu ārstēšanai ar skābēm);
- ķīmiskajā sintēzē plastmasas, krāsvielu, putuplasta, sadzīves ķīmijas ražošanā;
- vieglajā un tekstilrūpniecībā (ādas miecēšana, zīda audumu apdare utt.);
- izmanto, kadgāzēto dzērienu un dažādu kulinārijas ēdienu ražošana;
- Ugunsdzēšamie aparāti ir piepildīti ar nātrija bikarbonātu.
Kalcija bikarbonāts
Šī skābā ogļskābe ir svarīga gruntsūdeņu cirkulācijas sastāvdaļa. Šis savienojums nodrošina īslaicīgas ūdens cietības veidošanos, kas tiek novērsta vārot. Tajā pašā laikā tas ir kalcija bikarbonāts, kas veicina karbonātu masveida kustību dabā, tas ir, veic to apriti. Šī savienojuma formula ir Ca(HCO3)2.
