Химические свойства карбонатов: Карбонаты | это… Что такое Карбонаты?

Карбонаты | это… Что такое Карбонаты?

Не следует путать с Карбонадом — продуктом из мяса.

Модель карбоната иона

Карбона́ты и ги́дрокарбонаты — соли и эфиры угольной кислоты (H₂CO₃). Среди солей известны нормальные карбонаты (с анионом СО₃²⁻) и кислые или гидрокарбонаты (с анионом НСО₃⁻).

Содержание 1 Растворимость 2 Химические свойства 3 Распространение в природе 4 Применение 5 Карбонаты органические 6 Литература 7 Примечания 8 См. также

Растворимость

Из нормальных карбонатов в воде растворимы только соли щелочных металлов, аммония и таллия. Вследствие гидролиза растворы их показывают щелочную реакцию. Малорастворимы нормальные карбонаты кальция, бария, стронция и свинца. Все кислые карбонаты хорошо растворимы в воде; кислые карбонаты сильных щелочей также имеют слабощелочную реакцию.

Химические свойства

• При нагревании кислые карбонаты переходят в нормальные карбонаты:

• При сильном нагревании нормальные карбонаты разлагаются на оксиды и углекислый газ:

• Карбонаты реагируют с кислотами сильнее угольной (почти все известные кислоты, включая органические) с выделением углекислого газа:

Распространение в природе

Нормальные карбонаты широко распространены в природе, например: кальцит СаСО₃, доломит CaMg(CO₃)₂, магнезит MgCO₃, сидерит FeCO₃, витерит ВаСО₃, баритокальцит BaCa(CO₃)₂ и др. Существуют и минералы, представляющие собой основные карбонаты, например, малахит CuCO₃·Cu(ОН)₂.

Гидрокарбонаты натрия, кальция и магния встречаются в растворённом виде в минеральных водах, а также, в небольшой концентрации, во всех природных водах, кроме атмосферных осадков и ледников. Гидрокарбонаты кальция и магния обуславливают так называемую временную жёсткость воды. При сильном нагревании воды (выше 60 °C) гидрокарбонаты кальция и магния разлагаются на углекислый газ и малорастворимые карбонаты, которые выпадают в осадок на нагревательных элементах, дне и стенках посуды, внутренних поверхностях баков, бойлеров, труб, запорной арматуры и т. д., образуя накипь.

Применение

Карбонаты кальция, магния, бария и др. применяют в строительном деле, в химической промышленности, оптике и др. В технике, промышленности и быту широко применяется сода (Na₂CO₃ и NaHCO₃): при производстве стекла, мыла, бумаги, как моющее средство, при заправке огнетушителей, в кондитерском деле. Кислые карбонаты выполняют важную физиологическую роль, являясь буферными веществами, регулирующими постоянство реакции крови.

Карбонаты органические

Сложные эфиры угольной кислоты. Средние ациклические карбонаты — бесцветные жидкости с эфирным запахом; не растворимы или труднорастворимы в воде, этаноле, диэтиламине, аммиаке, растворяются в эфире, ацетоне, бутиламине, бензиламине; образуют азеотропные смеси с водой, спиртами, тетрахлорметаном, этиленхлоргидрином, гексаном, циклогексаном. Циклические — жидкие или легкоплавкие твёрдые вещества; растворяются в воде, смешиваются с ароматическими углеводородами, спиртами, карбоновыми кислотами, ацетоном, хлороформом; не растворимы в алифатических углеводородах, сероводороде; образуют азеотропные смеси с гликолями. Наиболее употребителен диметилкарбонат (см. Карбонилирование)^[1].

Литература

• Химия 9. — М.: Вентана-Граф, 2010. — С. 287.

Примечания

1. ↑ Химия 9. — М.: Вентана-Граф, 2010. — С. 287.

См. также

• Гидрокарбонаты

Карбонаты — свойства, получение и применение

Содержание

1. Свойства
2. Растворимость
3. Химические свойства
4. Получение
5. Распространение в природе
6. Применение
7. Органические карбонаты

Карбонаты — соли и эфиры угольной кислоты. Неорганические карбонаты подразделяются на средние, или просто карбонаты, содержащие анион СО₃²⁻, и кислые, содержащие анион НСО₃⁻.

Свойства

Почти все карбонаты — бесцветные вещества. За исключением карбонатов щелочных металлов, они неустойчивы к нагреванию — разлагаются ещё до плавления. Карбонаты двухвалентных ртути и меди, а также многих трёхвалентных металлов не существуют при нормальных условиях.

Растворимость

Из средних карбонатов в воде растворимы только соли щелочных металлов, аммония и одновалентного таллия. Хуже всего растворимы карбонаты кальция, бария, стронция и свинца. Все гидрокарбонаты, наоборот, хорошо растворимы в воде.

Как правило, карбонаты не образуют кристаллогидратов (исключение — карбонаты натрия и некоторых редких элементов).

Поскольку угольная кислота относится к слабым кислотам, растворы её солей вследствие гидролиза имеют щелочную реакцию, более сильную у карбонатов и более слабую у гидрокарбонатов.

Химические свойства

При нагревании гидрокарбонаты переходят в карбонаты:

При сильном нагревании (чем активнее металл, тем выше требуемая температура) все карбонаты разлагаются на оксиды и углекислый газ:

Карбонаты реагируют с кислотами сильнее угольной (включая такие слабые, как уксусная) с выделением углекислого газа, эти реакции являются качественными реакциями на наличие карбонатов:

Под действием растворённого в воде углекислого газа нерастворимые карбонаты переходят в раствор, превращаясь в гидрокарбонаты (эти процессы протекают в природе и вызывают жёсткость воды):

Получение

Некоторые малорастворимые в воде карбонаты могут быть получены при помощи реакций ионного обмена:

Это возможно только для тех металлов, карбонаты которых растворяются в воде хуже, чем гидроксиды, а именно кальция, стронция, лантаноидов, одновалентного серебра, двухвалентных свинца, марганца и кадмия. Ионы других металлов дают основные соли или гидроксиды.

Распространение в природе

Нормальные карбонаты широко распространены в природе, например: кальцит СаСО₃, доломит CaMg(CO₃)₂, магнезит MgCO₃, сидерит FeCO₃, витерит ВаСО₃, баритокальцит BaCa(CO₃)₂ и другие. Существуют и минералы, представляющие собой основные карбонаты, например, малахит CuCO₃·Cu(ОН)₂.

Гидрокарбонаты натрия, кальция и магния встречаются в растворённом виде в минеральных водах, а также, в небольшой концентрации, во всех природных водах, кроме атмосферных осадков и ледников. Гидрокарбонаты кальция и магния обуславливают так называемую временную жёсткость воды. При сильном нагревании воды (выше +60 °C) гидрокарбонаты кальция и магния разлагаются на углекислый газ и малорастворимые карбонаты, которые выпадают в осадок на нагревательных элементах, дне и стенках посуды, внутренних поверхностях баков, бойлеров, труб, запорной арматуры и так далее, образуя накипь.

Применение

Карбонаты кальция, магния, бария и др. применяют в строительном деле, в химической промышленности, оптике и др. В технике, промышленности и быту широко применяется сода (Na₂CO₃ и NaHCO₃): при производстве стекла, мыла, бумаги, как моющее средство, при заправке огнетушителей, в кондитерском деле. Кислые карбонаты выполняют важную физиологическую роль, являясь составной частью буферных систем крови, поддерживающих постоянство её рН.

Природные карбонаты свинца, цинка, марганца — ценные руды, из которых получают металлы.

Органические карбонаты

Сложные эфиры угольной кислоты (не путать со сложными эфирами карбоновых кислот). Средние ациклические карбонаты — бесцветные жидкости с эфирным запахом; не растворимы или труднорастворимы в воде, этаноле, диэтиламине, аммиаке, растворяются в эфире, ацетоне, бутиламине, бензиламине; образуют азеотропные смеси с водой, спиртами, тетрахлорметаном, этиленхлоргидрином, гексаном, циклогексаном. Циклические — жидкие или легкоплавкие твёрдые вещества; растворяются в воде, смешиваются с ароматическими углеводородами, спиртами, карбоновыми кислотами, ацетоном, хлороформом; не растворимы в алифатических углеводородах, сероводороде; образуют азеотропные смеси с гликолями. Наиболее употребителен диметилкарбонат .

карбонатный минерал | Британника

Похожие темы:

нахколит малахит бастнезит аурихальцит азурит

См. все связанные материалы →

карбонатный минерал . Щелкните здесь, чтобы просмотреть полноразмерную таблицу любого члена семейства минералов, содержащих ион карбоната CO ₃ ^2- в качестве основной структурной и композиционной единицы. Карбонаты относятся к наиболее широко распространенным минералам в земной коре.

Кристаллическая структура многих карбонатных минералов отражает тригональную симметрию карбонат-иона, который состоит из атома углерода, расположенного в центре равностороннего треугольника атомов кислорода.

Эта анионная группа обычно встречается в сочетании с кальцием, натрием, ураном, железом, алюминием, марганцем, барием, цинком, медью, свинцом или редкоземельными элементами. Карбонаты имеют тенденцию быть мягкими, растворимыми в соляной кислоте и имеют заметную анизотропию по многим физическим свойствам (, например, высокое двойное лучепреломление) в результате плоской структуры карбонат-иона.

Еще из Британники

Минерал: Карбонаты

Известно около 80 карбонатных минералов, но большинство из них редки. Наиболее распространенные разновидности, кальцит, доломит и арагонит, являются важными составляющими некоторых горных пород: кальцит является основным минералом известняков и мраморов; доломит встречается в качестве замены кальцита в известняках, и когда он обширен, порода называется доломитом; арагонит встречается в некоторых современных отложениях и в раковинах организмов, имеющих известковый скелет. Другие относительно распространенные карбонатные минералы служат металлическими рудами: сидерит для железа; родохрозит для марганца; стронцианит для стронция; смитсонит для цинка; витерит для бария; и церуссит для свинца.

Большинство таких породообразующих карбонатов принадлежат к одной из двух структурных групп — либо к кальциту, либо к арагониту. Структура кальцита обычно описывается со ссылкой на структуру хлорида натрия, в которой натрий и хлорид галита заменены атомами кальция и группами CO ₃ соответственно. Элементарная ячейка галита деформируется при сжатии вдоль оси третьего порядка, в результате чего получается ромбоэдрическая ячейка. В кальците все группы СО

3 параллельны и лежат в горизонтальных слоях; СО 9Однако группы 0013 3 в соседних слоях указывают в противоположных направлениях. Атомы кальция связаны с шестью атомами кислорода, по одному из трех групп CO ₃ в верхнем слое и три из групп CO ₃ в нижнем слое. Структура доломита CaMg(CO ₃ ) ₂ аналогична структуре кальцита CaCO ₃ , за исключением правильного чередования кальция и магния и более низкой симметрии, хотя все еще ромбоэдрической. Вторая структурная группа, арагонит, орторомбическая. Как и в структуре кальцита, катион в структуре арагонита окружен 6 карбонатными группами; СО 9Однако группы 0013 3 вращаются вокруг оси, перпендикулярной их плоскости, и катион координируется девятью атомами кислорода вместо шести.

Карбонатные минералы, кроме простых карбонатов, включают гидратированные карбонаты, бикарбонаты и сложные карбонаты, содержащие помимо карбоната другие анионы. К первым двум группам относятся нахколит, трона, натрон и шортит; они обычно встречаются в осадочных эвапоритовых отложениях и в виде продуктов низкотемпературных гидротермальных изменений. Члены третьей группы обычно содержат редкоземельные элементы и почти всегда являются результатом гидротермальных изменений при низких температурах. Примерами этих карбонатных минералов являются бастнезит, доверит, малахит и азурит. 9{2-}\) и имеет тригональную плоскую молекулярную структуру, состоящую из атома углерода, окруженного тремя атомами кислорода. Ион карбоната является умеренно сильным основанием, поэтому по определению основания Льюиса он притягивает протоны в водных растворах. Он несет формальный заряд -2. Карбонат связывается с катионами металлов, обычно образуя нерастворимые соединения.

Введение

Термин «карбонат» обычно используется для обозначения одной из его солей или карбонатных минералов. Наиболее известными карбонатами являются карбонат кальция (\(CaCO_3\)) и карбонат натрия (\(Na_2CO_3\)). 9{2−}\)

Реакция с элементами группы 1

Все щелочные металлы реагируют с ионами карбоната и образуют термически стабильные соединения. Исключением из этого правила является \(Li_2CO_3\). Литий и магний имеют очень похожие свойства. Их сходство называется диагональным отношением, , возможно, из-за их сопоставимого размера. Следовательно, литий и его соединения не реагируют так же, как другие элементы группы 1. Ниже приведены некоторые примеры карбонатов щелочных металлов: 9{2-} \longrightarrow Na_2CO_3\]

Реакция с элементами группы 2

Карбонаты группы 2 являются наиболее важными минералами щелочноземельных металлов. Их нерастворимость в воде и растворимость в кислых растворах делает их идеальным резервуаром для нефти. Одним из наиболее значительных карбонатов группы 2 является карбонат кальция, который является основным компонентом известняка . Известняки используются в основном для строительных камней, включая производство очков, портландцемента и формирование известняковых пещер. Вот реакция карбоната кальция: 9{2-} \longrightarrow CaCO_3\)

Для получения чистого CaCO ₃ из известняка необходимо предпринять три шага:

1. Кальцинирование : разложение известняка тепловой энергией \[CaCO_{3 \; (s)} \longrightarrow CaO_{(s)} + CO_{2 \; (g)}\]
2. Гашение : добавление воды к \(CaO_{(s)}\) \[CaO_{(s)} + H_2O_{(l)} \longrightarrow Ca(OH)_{2 \ ; (s)}\]
3. Карбонизация : Превращение \(Ca(OH)_2\) в водной форме в осажденный \(CaCo_3\) \[Ca(OH)_{2 \; (s)} + CO_{2 \; (g)} \longrightarrow CaCO_{3 \; (s)} + H_2O_{(l)}\]

Практическое применение карбонатов

Вода с постоянной жесткостью содержит HCO ₃ ^— . При добавлении Na ₂ CO ₃ (стиральная сода) вода смягчается, а в жесткой воде осаждаются кальций и магний. Фильтрат сульфидной группы аммония при обработке CO ₃ 2- дает осадок четвертой группы (Mg, Ca, Sr, Ba). Водный карбонат-анион является ключевым реагентом, получившим название карбонатной группы. После серии осаждений раствор будет содержать Na, K, NH ₄ (общие водорастворимые соли). Бикарбонаты используются в лаборатории для предотвращения травм или повреждений от использования сильных кислот; например, рассыпая бикарбонатный порошок в местах потенциальной утечки кислоты, случайные разливы нейтрализуются.

Интересные факты о карбонатах

• Карбонат является умеренно сильным основанием.
• Щелочные металлы могут быть добыты в форме: Na ₂ CO ₃ , карбонат натрия.
• Кроме Li ₂ CO ₃ , карбонаты щелочных металлов термически стабильны.
• Карбонат лития использовался для лечения людей, страдающих маниакально-депрессивным психозом.
• Карбонат натрия (кальцинированная сода) используется в производстве стекла.
• Карбонат кальция представляет собой известняк.
• Бикарбонат натрия можно выделить и продать или преобразовать в карбонат натрия путем нагревания.

Внешние ссылки

• Для получения дополнительной информации о карбонатных породах нажмите здесь.
• Хоукс, Стивен Дж. «Стекло не течет, не кристаллизуется и не является жидкостью». J. Chem. Образовательный 2000 77 846.
• Лажье, Клаудия; Оливьери, Алехандро. «Расчет растворимости карбонатов и фосфатов в воде под влиянием конкурентных кислотно-основных реакций». J. Chem. Образовательный 1990 , 67 , 934.C

Авторы

• Кэндис Чан (UCD), Вики Во (UCD), Маргарет Хуанг (UCD)

---

Carbonates распространяется по незадекларированной лицензии, автором, ремиксом и/или куратором является LibreTexts.