• Qual é a diferença (se houver) entre um sal mineral, um mineral dissolvido e um íon mineral?

A sal, em química, refere-se a qualquer iônico composto (IUPAC, 1990). Por exemplo, o sal de cozinha, cloreto de sódio, é um composto composto de sódio (Na⁺) e cloreto (Cl^–) íons. A mineral refere-se a compostos químicos formados naturalmente nas rochas ou na Terra, não produzidos por processos vitais. Por isso, sais minerais são compostos iônicos de ocorrência natural e incluem o sal de cozinha, bem como muitos outros sais encontrados ou usados na água de fabricação de cerveja, como o sulfato de magnésio (Sais de Epsom).

Um mineral dissolvido refere-se à substância mineral dissolvida em água. Quando um sal é dissolvido em água, ele se dissocia – seus íons positivos e negativos se separam completamente. O cloreto de sódio dissolvido em água não existe mais como composto ; em vez disso, existe como íons individuais de sódio e cloreto dissolvidos em água. Um íon mineral refere-se a qualquer um desses íons.

• Todos os sais minerais também são compostos?

Um composto é qualquer substância formada por dois ou mais elementos químicos quimicamente ligados entre si. Nos sais minerais sólidos, os elementos envolvidos estão ligados entre si por ligações iônicas , um tipo de ligação química, portanto são considerados compostos. Quando os sais se dissolvem na água, as ligações iônicas se rompem e os íons se dissociam , de modo que os elementos químicos não são mais considerados um composto .

• Os sais de cozinha dissociam-se em água. Isso também é verdade para os sais minerais?

Sim, todos os sais dissociam-se completamente quando dissolvidos em água. O sal de cozinha é um exemplo de sal mineral.

Alguns sais são mais solúveis que outros, portanto, um sal menos solúvel (como carbonato de cálcio) pode apenas parcialmente dissolver. Neste caso, alguns dos íons dissolver em água e totalmente dissociar, mas alguns permanecerão sólidos. Pequenas partículas de sólido carbonato de cálcio pode espalhar-se pela água e criar uma suspensão, tornando o líquido turvo. Ou o sólido restante carbonato de cálcio podem se depositar nas superfícies, formando calcário.

• Os íons minerais estão ligados a moléculas individuais de H₂O ou eles flutuam livremente entre as moléculas de H₂O ?

Quando dissolvidos em água, os íons estão ligados a várias moléculas de água por ligações de hidrogênio . As ligações de hidrogênio são bastante fracas, por isso são facilmente quebradas e reformadas. Isso permite que o íon se mova através da água, ligando-se a diferentes moléculas de água à medida que avança.

• Como é que os iões “multivalentes”, como os iões de cálcio e de magnésio, formam ligações diferentes das ligações iónicas comuns?

Os íons multivalentes têm mais de uma carga – por exemplo, um átomo de cálcio perde dois elétrons para se tornar um íon e, portanto, tem dois cargas positivas (escrito Ca²⁺). Os íons multivalentes formam ligações iônicas exatamente da mesma maneira que os íons monovalentes, como o sódio (Na⁺) fazem, exceto que cada íon multivalente precisa de duas cargas negativas para equilíbrio isso. Assim, no cloreto de cálcio (CaCl₂), cada íon cálcio se liga a dois íons cloreto, pois cada íon cloreto possui apenas uma única carga negativa (Cl^–).

• Quando a água dissolve o magnésio e o cálcio da rocha, esses elementos entram na água simplesmente como Mg ²⁺ e Ca ²⁺ , ou eles imediatamente se ligam a algum outro elemento?

O magnésio e o cálcio ocorrem na rocha apenas como sais minerais - por exemplo, como carbonato de cálcio e sulfato de magnésio. Nos sais minerais, esses elementos estão presentes como cátions (Mg²⁺ e Ca²⁺⁾ ligado a diferentes ânions. neste caso, esses íons são cloreto (Cl^–) e sulfato (TÃO₄^2-). Quando a água passa através da rocha, alguns destes sais dissolver na água e nos íons dissociar. Tanto os cátions cálcio/magnésio quanto os respectivos ânions dissolver na água.

• O '2' está em Mg²⁺ diferente do '2' em H₂Ó?

Sim. Em química, os números escritos em subscrito (por exemplo, na abreviatura H₂O) informam quantos átomos desse elemento estão presentes em um composto. Portanto, no caso da água, o '2' indica que H₂O contém dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio.

Números escritos em sobrescrito (por exemplo, na abreviatura Mg²⁺) informa o número de cargas que um íon possui. O magnésio perde dois elétrons para formar um íon, então ganha duas cargas positivas. O cloreto pega um elétron para se tornar um íon, então ganha uma carga negativa (C^–). Porque as acusações devem equilíbrio em um sal, o cloreto de magnésio consiste em dois íons cloreto para cada íon magnésio, por isso é escrito como MgCl₂.

• A dureza permanente tem algum potencial para formar incrustações, por exemplo, no caso de caldeiras a vapor para máquinas de café expresso?

O calcário é composto principalmente de carbonato de cálcio , que é formado por bicarbonato de cálcio dissolvido que se decompõe quando a água é fervida. Quando isso acontece, o carbonato de cálcio insolúvel precipita da solução e forma um depósito sólido denominado calcário .

Como a fervura da água remove o bicarbonato de cálcio da água, isso é conhecido como dureza temporária .

A dureza permanente refere-se a outros sais de cálcio e magnésio dissolvidos em água que não são removidos pela fervura. Porque estes não O resultado de uma reação que reúne duas substâncias dissolvidas em uma solução para formar um sólido insolúvel. Ao tornar-se sólida, a substância recém-formada “precipita”, ou seja, cai no fundo do recipiente. " class="glossaryLink" target="_self">precipitam quando a água é fervida, eles não contribuem significativamente para o calcário .

• O que significa o termo “energia de ligação”? Isso significa dissolver o poder?

A energia de ligação refere-se à força de uma ligação química; uma alta energia de ligação forma uma ligação difícil de quebrar. Em seu artigo sobre o efeito dos cátions na extração (Hendon et al., 2014), o químico Christopher Hendon refere-se a como os íons metálicos dissolvidos Ca²⁺ e mg²⁺ ligam-se a compostos de sabor no café. Como esses íons são dissolvidos em água, a ligação forte aos compostos aromatizantes ajuda a puxá-los para a água ₂ - as ligações fortes que são formadas com os íons dissolvidos ajudam a quebrar as ligações mais fracas que prendem os compostos aromatizantes à superfície do grão de café.

• Existe uma diferença entre dureza geral e dureza total?

Não, os termos e conceitos são sinônimos.

• As medições de sólidos dissolvidos totais (TDS) devem ser iguais às medições de dureza geral (GH) ?

A dureza refere-se à concentração de íons metálicos multivalentes na água, geralmente expressa como equivalentes de cálcio. Em outras palavras, refere-se às partes por milhão para esse número de íons, se você presumisse que eram todos cálcio. Para uma solução contendo partes iguais de cloreto de cálcio e magnésio, as medições de TDS e GH seriam ligeiramente diferentes porque a medição de GH trataria todos os cátions como se fossem cálcio, enquanto o TDS deveria levar em conta os diferentes tamanhos dos íons magnésio e cálcio.

Muitos outros sólidos normalmente dissolvidos em água, como o cloreto de sódio, não contribuem para a dureza – eles contribuiriam para o TDS, mas não para o GH. Como resultado, na água potável, a medição do TDS é normalmente bastante diferente da medição do GH.

• Entendo que a dureza carbonatada (KH) não é realmente uma medida do conteúdo mineral, mas, em vez disso, a medida do potencial tampão criado pelos íons carregados negativamente. Isso significa que posso subtrair meus valores de KH dos valores de GH para estimar a dureza permanente da minha água?

KH (dureza carbonática ou dureza temporária) é uma medida dos íons carbonato e bicarbonato na água. Esses íons são removidos quando a água ferve, formando depósitos de carbonato de cálcio ( calcário ). A dureza restante é chamada de dureza permanente. A dureza permanente e a dureza temporária, somadas, são a dureza total ou dureza geral (GH) . Assim, a diferença entre a dureza total (GH) e a dureza temporária (KH) é exatamente a sua dureza permanente.

• Como o cátion H+ se liga ao H₂ O ? Forma sua própria ligação iônica com o lado negativo da parte de oxigênio da molécula de água?

Na água, os átomos de hidrogênio e oxigênio formam ligações covalentes . Nesse tipo de ligação, os átomos de hidrogênio e oxigênio compartilham dois elétrons, em vez de um átomo perder um elétron e outro ganhar um. Quando um ácido é dissolvido em água, os íons de hidrogênio liberados do ácido ligam-se covalentemente às moléculas de água para formar íons H₃O ⁺ .

Na molécula de H₂O, cada átomo de hidrogênio contribui com um elétron para a ligação; o outro vem do átomo de oxigênio. No íon H₃O ⁺ , ambos os elétrons na ligação vêm do átomo de oxigênio, mas são compartilhados entre os átomos de oxigênio e de hidrogênio, formando uma ligação covalente coordenada .

Referências

CH Hendon, L Colonna-Dashwood e M Colonna-Dashwood. 2004. “O papel dos cátions dissolvidos na extração do café”, Journal of Agricultural and Food Chemistry . doi: 10.1021/jf501687c (https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/jf501687c)

União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC), 1990. Nomenclatura IUPAC de Química Inorgânica , 3d ed. (o Livro Vermelho ), p.118. Sociedade Real de Química. ISBN 0-632-02494-1