• Qual è la differenza (se esiste) tra un sale minerale, un minerale disciolto e uno ione minerale?

UN sale, in chimica, si riferisce a qualsiasi ionico composto (IUPAC, 1990). Ad esempio, il sale da cucina, il cloruro di sodio, è uno ionico composto composto da sodio (Na⁺) e cloruro (Cl^–) ioni. UN minerale si riferisce a composti chimici formati naturalmente sulle rocce o sulla Terra, non prodotti dai processi vitali. Così, sali minerali sono composti ionici naturali e comprendono il sale da cucina e molti altri sali trovati o utilizzati nell'acqua di fermentazione, come il solfato di magnesio (sali di Epsom).

Un minerale disciolto si riferisce alla sostanza minerale disciolta nell'acqua. Quando un sale viene sciolto in acqua, si dissocia : i suoi ioni positivi e negativi si separano completamente. Il cloruro di sodio disciolto in acqua non esiste più come composto ; esiste invece come singoli ioni sodio e cloruro disciolti in acqua. Uno ione minerale si riferisce a uno qualsiasi di questi ioni.

• Tutti i sali minerali sono anche composti?

Un composto è qualsiasi sostanza formata da due o più elementi chimici legati chimicamente tra loro. Nei sali minerali solidi, gli elementi coinvolti sono legati insieme con legami ionici , un tipo di legame chimico, quindi questi sono considerati composti. Quando i sali si dissolvono in acqua, i legami ionici si rompono e gli ioni si dissociano , quindi gli elementi chimici non sono più considerati un composto .

• I sali da tavola si dissociano in acqua. Vale anche per i sali minerali?

Sì, tutti i sali si dissociano completamente quando dissolti in acqua. Il sale da tavola è un esempio di sale minerale.

Tuttavia, alcuni sali sono più solubili di altri, quindi un sale meno solubile (come carbonato di calcio) potrebbe solo parzialmente sciogliere. In questo caso, alcuni ioni lo faranno sciogliere in acqua e completamente dissociarsi, ma alcuni rimarranno solidi. Piccole particelle di solido carbonato di calcio può diffondersi in tutta l'acqua e creare a sospensione, rendendo il liquido torbido. O il solido rimanente carbonato di calcio possono depositarsi sulle superfici, formando calcare.

• Sono ioni minerali associate alle singole ₂ H O molecole , o fanno fluttuare liberamente tra H ₂ O molecole ?

Quando disciolti in acqua, gli ioni sono legati a diverse molecole d' acqua da legami idrogeno . I legami a idrogeno sono abbastanza deboli, quindi si rompono e si riformano facilmente. Ciò consente allo ione di muoversi attraverso l'acqua, legandosi a diverse molecole d' acqua man mano che procede.

• In che modo gli ioni "multivalenti", come gli ioni calcio e magnesio, formano legami diversi dai normali legami ionici?

Gli ioni multivalenti hanno più di una carica - per esempio, un atomo di calcio perde due elettroni per diventare uno ione, e quindi ha Due cariche positive (scritte Ca²⁺). Gli ioni multivalenti formano legami ionici esattamente nello stesso modo in cui gli ioni monovalenti come il sodio (Na⁺) lo fanno, tranne che ogni ione multivalente ha bisogno di due cariche negative per bilancia fuori. Pertanto, nel cloruro di calcio (CaCl₂), ogni ione calcio si lega a due ioni cloruro, poiché ogni ione cloruro ha solo una singola carica negativa (Cl^–).

• Quando l'acqua dissolve magnesio e calcio dalla roccia madre, questi elementi entrano nell'acqua semplicemente come Mg ²⁺ e Ca ²⁺ o si legano immediatamente a qualche altro elemento?

Magnesio e calcio si trovano nel substrato roccioso solo come sali minerali, ad esempio come carbonato di calcio e solfato di magnesio. Nei sali minerali, questi elementi sono presenti come cationi (Mg²⁺ e Ca²⁺⁾ legato a diversi anioni. in questo caso, quegli ioni sono cloruro (Cl^–) e solfato (SO₄^2-). Quando l'acqua passa attraverso il substrato roccioso, alcuni di questi sali sciogliere nell'acqua e negli ioni dissociarsi. Sia i cationi calcio/magnesio che i rispettivi anioni sciogliere in acqua.

• È il '2' in Mg²⁺ diverso dal '2' in H₂Oh?

Sì. In chimica, i numeri scritti in pedice (ad esempio, nell'abbreviazione H₂O) indicano quanti atomi di quell'elemento sono presenti in un composto. Quindi, nel caso dell'acqua, il "2" ti dice che H₂O contiene due atomi di idrogeno e un atomo di ossigeno.

Numeri scritti in apice (es. nell'abbreviazione Mg²⁺) ti dice il numero di cariche che ha uno ione. Il magnesio perde due elettroni per formare uno ione, quindi guadagna due cariche positive. Il cloruro preleva un elettrone per diventare uno ione, quindi guadagna una carica negativa (C^–). Perché le accuse devono bilancia in un sale, il cloruro di magnesio è costituito da due ioni cloruro per ogni ione magnesio, quindi è scritto come MgCl₂.

• La durezza permanente ha la possibilità di formare incrostazioni, ad esempio nel caso delle caldaie a vapore delle macchine per caffè espresso?

Il calcare è composto principalmente da carbonato di calcio, che è formato da bicarbonato di calcio disciolto che si rompe quando l'acqua viene bollita. Quando ciò accade, il carbonato di calcio insolubile precipita fuori dalla soluzione e forma un deposito solido chiamato calcare .

Poiché l'ebollizione dell'acqua rimuove il bicarbonato di calcio dall'acqua, è nota come durezza temporanea .

La durezza permanente si riferisce ad altri sali di calcio e magnesio disciolti in acqua che non vengono rimossi dall'ebollizione. Perché questi no Il risultato di una reazione che unisce due sostanze disciolte in una soluzione per formare un solido insolubile. Come risultato di diventare un solido, la sostanza appena formata 'precipita', cioè cade sul fondo del contenitore. " class="glossaryLink" target="_self">precipitano quando l'acqua bolle, non contribuiscono in modo significativo al calcare .

• Cosa significa il termine "energia vincolante"? Significa potere dissolvente?

L'energia di legame si riferisce alla forza di un legame chimico; un'elevata energia di legame forma un legame difficile da spezzare. Nel suo articolo sull'effetto dei cationi sull'estrazione (Hendon et al., 2014), il chimico Christopher Hendon si riferisce a come gli ioni metallici disciolti Ca²⁺ e Mg²⁺ si legano ai composti aromatici del caffè. Poiché questi ioni sono disciolti nell'acqua, legarsi fortemente ai composti aromatici aiuta a trascinarli nell'acqua ₂— i forti legami che si formano con gli ioni disciolti aiutano a rompere i legami più deboli che attaccano i composti aromatici alla superficie del chicco di caffè.

• C'è differenza tra durezza generale e durezza totale?

No, i termini e i concetti sono sinonimi.

• Le misurazioni dei solidi disciolti totali (TDS) dovrebbero essere uguali alle misurazioni della durezza generale (GH) ?

La durezza si riferisce alla concentrazione di ioni metallici multivalenti nell'acqua, solitamente espressa come equivalenti di calcio. In altre parole, si riferisce alle parti per milione di questo numero di ioni se si presume che siano tutti calcio. Per una soluzione contenente parti uguali di calcio e cloruro di magnesio, le misurazioni TDS e GH differirebbero leggermente perché la misurazione GH tratterebbe tutti i cationi come se fossero calcio, mentre la TDS dovrebbe tenere conto delle diverse dimensioni degli ioni magnesio e calcio.

Molti altri solidi tipicamente disciolti in acqua, come il cloruro di sodio, non contribuiscono alla durezza: contribuirebbero al TDS ma non al GH. Di conseguenza, nell'acqua potabile, la misurazione TDS è in genere molto diversa dalla misurazione GH.

• Capisco che la durezza carbonatica (KH) non è realmente una misura del contenuto minerale ma, invece, la misura del potenziale tampone creato dagli ioni caricati negativamente. Significa che posso sottrarre i miei valori di KH dai miei valori di GH per stimare la durezza permanente della mia acqua?

KH (durezza carbonatica o durezza temporanea) è una misura degli ioni carbonato e bicarbonato nell'acqua. Questi ioni vengono rimossi quando l'acqua bolle, formando depositi di carbonato di calcio (calcare ). La durezza rimanente è chiamata durezza permanente. Durezza permanente e durezza temporanea, sommate insieme, sono la durezza totale o durezza generale (GH) . Pertanto, la differenza tra durezza totale (GH) e durezza temporanea (KH) è esattamente la tua durezza permanente.

• Come si lega il catione H+ con H ₂ O? Forma il proprio legame ionico con il lato negativo della parte di ossigeno della molecola d'acqua?

Nell'acqua, gli atomi di idrogeno e ossigeno formano legami covalenti. In questo tipo di legame, gli atomi di idrogeno e ossigeno condividono due elettroni, invece di un atomo che perde un elettrone e un atomo che ne guadagna uno. Quando un acido viene sciolto in acqua, gli ioni idrogeno rilasciati dall'acido si legano in modo covalente alle molecole d' acqua per formare ioni ^{H₃O +.}

Nella molecola H₂O, ogni atomo di idrogeno contribuisce con un elettrone al legame; l'altro proviene dall'atomo di ossigeno. Nello ^{ione H₃O +} , entrambi gli elettroni nel legame provengono dall'atomo di ossigeno, ma sono condivisi tra l'ossigeno e gli atomi di idrogeno, formando un legame covalente coordinato.

Riferimenti

CH Hendon, L Colonna-Dashwood e M Colonna-Dashwood. 2004. "Il ruolo dei cationi disciolti nell'estrazione del caffè", Journal of Agricultural and Food Chemistry . doi: 10.1021/jf501687c (https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/jf501687c)

International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC), 1990. IUPAC Nomenclature of Inorganic Chemistry , 3d ed. (il Libro Rosso ), p.118. Società Reale di Chimica. ISBN 0-632-02494-1