• В чем разница (если есть) между минеральной солью, растворенным минералом и минеральным ионом?

А поваренная сольв химии относится к любому ионному сложный (ИЮПАК, 1990). Например, поваренная соль хлорида натрия является ионной сложный состоит из натрия (Na⁺) и хлорид (Cl^-) ионы. А минеральная относится к химическим соединениям, которые образуются естественным образом на скалах или на Земле, но не образуются в процессе жизнедеятельности. Таким образом, минеральные соли представляют собой встречающиеся в природе ионные соединения, и они включают столовую соль, а также многие другие соли, обнаруженные или используемые в пивоваренной воде, такие как сульфат магния (Английская соль).

Растворенный минерал относится к минеральному веществу, растворенному в воде. Когда соль растворяется в воде, она диссоциирует - ее положительные и отрицательные ионы полностью разделяются. Растворенный в воде хлорид натрия больше не существует в виде соединения ; вместо этого он существует в виде отдельных ионов натрия и хлорида, растворенных в воде. Минеральный ион относится к любому из этих ионов.

• Все ли минеральные соли также являются соединениями?

Соединение - это любое вещество, состоящее из двух или более химических элементов, химически связанных вместе. В твердых минеральных солях участвующие элементы связаны вместе ионными связями , типом химической связи, поэтому они считаются соединениями. Когда соли растворяются в воде, ионные связи разрываются, и ионы диссоциируют , поэтому химические элементы больше не считаются соединением .

• Столовые соли диссоциируют в воде. Это верно и для минеральных солей?

Да, все соли полностью диссоциируют при растворении в воде. Поваренная соль - один из примеров минеральной соли.

Однако некоторые соли более растворимы, чем другие, поэтому менее растворимая соль (например, карбонат кальция) может только частично растворять. В этом случае часть ионов будет растворять в воде и полностью диссоциировать, но некоторые останутся твердыми. Мелкие частицы твердого тела карбонат кальция может распространяться по воде и создавать приостановка, делая жидкость мутной. Или оставшееся твердое карбонат кальция может осаждаться на поверхностях, образуя известковый налет.

• Являются минеральные ионы прикреплены к отдельным H ₂ O молекул , или же они свободно плавают между Н ₂ O молекул ?

При растворении в воде ионы связываются с несколькими молекулами воды водородными связями . Водородные связи довольно слабые, поэтому они легко разрываются и восстанавливаются. Это позволяет иону перемещаться через воду, связываясь с различными молекулами воды по мере продвижения.

• Как «многовалентные» ионы, такие как ионы кальция и магния, образуют связи, отличные от обычных ионных связей?

Многовалентные ионы имеют более одного заряда - например, атом кальция теряет два электрона, чтобы стать ионом, и поэтому он имеет два положительные заряды (написано Ca²⁺). Многовалентные ионы образуют ионные связи точно так же, как одновалентные ионы, такие как натрий (Na⁺), за исключением того, что каждому поливалентному иону требуется два отрицательных заряда для остаток средств это из. Таким образом, в хлориде кальция (CaCl₂) каждый ион кальция связывается с двумя ионами хлорида, поскольку каждый ион хлорида имеет только один отрицательный заряд (Cl^-).

• Когда вода растворяет магний и кальций из коренных пород, попадают ли эти элементы в воду как просто Mg ²⁺ и Ca ²⁺ , или они сразу же образуют связь с каким-либо другим элементом?

Магний и кальций присутствуют в коренных породах только в виде минеральных солей, например, в виде карбонат кальция и сульфат магния. В минеральных солях эти элементы присутствуют в виде катионов (Mg²⁺ и Ca²⁺⁾ связаны с разными анионами. в данном случае это ионы хлорида (Cl^-) и сульфат (SO₄^2-). Когда вода проходит через коренные породы, некоторые из этих солей растворять в воде и ионах диссоциировать. Катионы кальция / магния и соответствующие анионы растворять в воде.

• "2" в Mg²⁺ отличается от '2' в H₂О?

да. В химии числа, написанные в нижнем индексе (например, в аббревиатуре H₂O), говорят вам, какое количество атомов этого элемента присутствует в сложный. Итак, в случае воды цифра «2» говорит о том, что H₂O содержит два атома водорода и один атом кислорода.

Числа, написанные в верхнем индексе (например, в сокращении Mg²⁺) скажет вам количество зарядов у иона. Магний теряет два электрона, образуя ион, поэтому он получает два положительных заряда. Хлорид захватывает один электрон, чтобы стать ионом, поэтому он приобретает один отрицательный заряд (C^-). Потому что обвинения должны остаток средств в соли хлорид магния состоит из двух хлорид-ионов на каждый ион магния, поэтому записывается как MgCl₂.

• Имеет ли постоянная жесткость какой-либо потенциал к образованию накипи, например, в случае паровых котлов кофемашин эспрессо?

Накипь в основном состоит из карбоната кальция , который образуется из растворенного бикарбоната кальция, который разрушается при кипячении воды. Когда это происходит, нерастворимый карбонат кальция выпадает в осадок из раствора и образует твердый осадок, называемый известковым налетом .

Поскольку кипячение воды удаляет из воды бикарбонат кальция , это называется временной жесткостью .

Постоянная жесткость относится к другим солям кальция и магния, растворенным в воде, которые не удаляются кипячением. Потому что это не результат реакции, которая объединяет два растворенных вещества в растворе с образованием нерастворимого твердого вещества. В результате превращения в твердое вещество вновь образованное вещество «выпадает в осадок», то есть падает на дно емкости. "class =" glossaryLink "target =" _ self "> выпадают в осадок при кипячении воды, они не вносят значительного вклада в образование накипи .

• Что означает термин «энергия связи»? Означает ли это растворяющая сила?

Энергия связи относится к прочности химической связи; высокая энергия связи образует связь, которую трудно разорвать. В своей статье о влиянии катионов на экстракцию (Хендон и др., 2014 г.), химик Кристофер Хендон говорит о том, как растворенные ионы металлов Ca²⁺ и Mg²⁺ связываются с ароматическими соединениями кофе. Поскольку эти ионы растворены в воде, прочное связывание ароматических соединений помогает втягивать их в воду ₂ - сильные связи, которые образуются с растворенными ионами, помогают разорвать более слабые связи, прикрепляющие ароматические соединения к поверхности кофейных зерен.

• Есть ли разница между общей твердостью и общей твердостью?

Нет, термины и понятия синонимичны.

• Должны ли измерения общего количества растворенных твердых веществ (TDS) равняться измерениям общей жесткости (GH) ?

Жесткость относится к концентрации ионов многовалентных металлов в воде, обычно выражаемой в эквивалентах кальция. Другими словами, это относится к миллионным частям этого количества ионов, если вы предположили, что все они были кальцием. Для раствора, содержащего равные части хлорида кальция и магния, измерения TDS и GH будут немного отличаться, потому что измерение GH будет рассматривать все катионы, как если бы они были кальцием, тогда как TDS должен учитывать разные размеры ионов магния и кальция.

Многие другие твердые вещества, обычно растворенные в воде, такие как хлорид натрия, не влияют на жесткость - они влияют на TDS, но не на GH. В результате в питьевой воде измерение TDS обычно сильно отличается от измерения GH.

• Я понимаю, что карбонатная жесткость (KH) на самом деле не является измерением содержания минералов, а, напротив, измерением буферного потенциала, создаваемого отрицательно заряженными ионами. Означает ли это, что я могу вычесть значения KH из значений GH, чтобы оценить постоянную жесткость воды?

KH (карбонатная жесткость или временная жесткость) - это мера карбонатных и бикарбонатных ионов в воде. Эти ионы удаляются при кипении воды, образуя отложения карбоната кальция ( известковый налет ). Оставшаяся твердость называется постоянной твердостью. Постоянная твердость и временная твердость, вместе взятые, представляют собой общую твердость или общую твердость (GH) . Таким образом, разница между общей твердостью (GH) и временной твердостью (KH) и есть ваша постоянная твердость.

• Как катион H + связывается с H ₂ O? Образует ли он свою собственную ионную связь с отрицательной стороной кислородной части молекулы воды?

В воде атомы водорода и кислорода образуют ковалентные связи. В этом типе связи атомы водорода и кислорода разделяют два электрона, вместо того, чтобы один атом терял электрон, а один атом приобретал его. Когда кислота растворяется в воде, ионы водорода высвобождаются из кислотной связи ковалентно с молекулами воды с образованием ионов ^{H₃O +.}

В молекуле H2O каждый атом водорода вносит в связь один электрон; другой происходит от атома кислорода. В ионе H₃O ⁺ оба электрона в связи исходят от атома кислорода, но они разделяются между атомами кислорода и водорода, образуя координационную ковалентную связь.

использованная литература

Хендон, Л. Колонна-Дэшвуд и М. Колонна-Дэшвуд. 2004. «Роль растворенных катионов в экстракции кофе», Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии . DOI: 10.1021 / jf501687c (https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/jf501687c)

Международный союз теоретической и прикладной химии (IUPAC), 1990. Номенклатура неорганической химии IUPAC , 3-е изд. ( Красная книга ), с.118. Королевское химическое общество. ISBN 0-632-02494-1