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

UM sal, em química, refere-se a qualquer íon composto (IUPAC, 1990). Por exemplo, o sal de cozinha, cloreto de sódio, é um iônico composto composto de sódio (Na⁺) e cloreto (Cl^–) íons. A mineral refere-se a compostos químicos formados naturalmente em rochas ou na Terra, não produzidos por processos vitais. Assim, sais minerais são compostos iônicos naturais e incluem sal de cozinha, bem como muitos outros sais encontrados ou usados na água de fermentação, 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 um 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. Em sais minerais sólidos, os elementos envolvidos estão ligados por ligações iônicas , um tipo de ligação química, sendo considerados compostos. Quando os sais se dissolvem em água, as ligações iônicas se rompem e os íons se dissociam , de modo que os elementos químicos não são mais considerados compostos .

• O sal de cozinha se dissocia na água. Isso também se aplica aos sais minerais?

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

Alguns sais são mais solúveis do que outros, portanto, um sal menos solúvel (como carbonato de cálcio) pode apenas parcialmente dissolver. Neste caso, alguns dos íons irão dissolver na água e totalmente dissociar, mas alguns permanecerão sólidos. Pequenas partículas de sólido carbonato de cálcio pode se espalhar 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 às moléculas individuais de H ₂ O ou flutuam livremente entre as moléculas de H ₂ O ?

Quando dissolvidos em água, os íons se ligam a várias moléculas de água por ligações de hidrogênio . As ligações de hidrogênio são bastante fracas, por isso se rompem e se refazem facilmente. Isso permite que o íon se mova pela água, ligando-se a diferentes moléculas de água à medida que avança.

• Como íons "multivalentes", como íons de cálcio e magnésio, formam ligações diferentes das ligações iônicas 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 para fora. Assim, no cloreto de cálcio (CaCl₂), cada íon cálcio se liga a dois íons cloreto, já que cada íon cloreto tem apenas uma única carga negativa (Cl^–).

• Quando a água dissolve magnésio e cálcio do leito rochoso, esses elementos entram na água simplesmente como Mg ²⁺ e Ca ²⁺ ou imediatamente criam uma ligação com algum outro elemento?

O magnésio e o cálcio ocorrem no leito rochoso 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⁺⁾ ligados a diferentes ânions. neste caso, esses íons são cloreto (Cl^–) e sulfato (SO₄^2-). Quando a água passa pelo leito rochoso, alguns desses 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 H₂O?

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

Números escritos em sobrescrito (por exemplo, na abreviatura Mg²⁺) indicam o número de cargas que um íon possui. O magnésio perde dois elétrons para formar um íon, ganhando duas cargas positivas. O cloreto ganha um elétron para se tornar um íon, ganhando 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, então é escrito como MgCl₂.

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

O calcário é composto principalmente de carbonato de cálcio , formado pelo 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 chamado calcário .

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

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

• O que significa o termo "energia de ligação"? Significa poder de dissolução?

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 e outros, 2014), o químico Christopher Hendon se refere a como os íons metálicos dissolvidos Ca²⁺ e Mg²⁺ Ligam-se aos compostos aromáticos do café. Como esses íons estão dissolvidos na água, a forte ligação aos compostos aromáticos ajuda a atraí-los para a água — as ligações fortes formadas com os íons dissolvidos ajudam a quebrar as ligações mais fracas que prendem os compostos aromáticos à superfície do grão de café.

• Existe alguma diferença entre dureza geral e dureza total?

Não, os termos e conceitos são sinônimos.

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

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

Muitos outros sólidos tipicamente 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 costuma ser bem diferente da medição do GH.

• Entendo que a dureza carbonática (KH) não é exatamente uma medida do conteúdo mineral, mas sim a medida do potencial de tamponamento criado pelos íons com carga negativa. Isso significa que posso subtrair meus valores de KH dos meus 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, resultam na dureza total ou dureza geral (DG) . Portanto, a diferença entre a dureza total (DG) e a dureza temporária (DG) é exatamente a sua dureza permanente.

• Como o cátion H+ se liga ao H₂O ? Ele forma sua própria ligação iônica com o lado negativo da parte de oxigênio da molécula de água?

Na água, 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 pelo ácido se ligam 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 da ligação vêm do átomo de oxigênio, mas são compartilhados entre os átomos de oxigênio e 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 , 3ª edição ( Livro Vermelho ), p. 118. Sociedade Real de Química. ISBN 0-632-02494-1