Головна ⇒ 📌Довідник з хімії ⇒ Карбонати – КАРБОН. СИЛІЦІЙ

Карбонати – КАРБОН. СИЛІЦІЙ

Хімія підготовка до ЗНО та ДПА
Комплексне видання

ЧАСТИНА І

ЗАГАЛЬНА ХІМІЯ

ХІМІЯ ЕЛЕМЕНТІВ

КАРБОН. СИЛІЦІЙ

Карбонати

Як уже зазначалося вище, карбонатна кислота утворює два типи солей: середні солі (з аніоном СО32-, наприклад, кальцій карбонат – СаСО3, натрій карбонат – Na2CO3) і кислі солі (з аніоном НСO3, наприклад, натрій гідрогенкарбонат – NaHCО3, амоній гідрогенкарбонат – NH4HCО3).

Карбонати й гідрогенкарбонати зазвичай являють собою безбарвні або білі кристалічні сполуки (за винятком пофарбованого в зелений

колір мінералу малахіту – основного купрум(ІІ) карбонату Сu2(OН)2СO3).

У воді розчиняються тільки карбонати лужних металів (окрім Літію) та амонію. На відміну від середніх солей, кислі солі, гідрогенкарбонати усі розчинні. Розчини карбонатів і гідрогенкарбонатів проявляють лужну реакцію за рахунок реакції гідролізу:

Розчинні карбонати металів (Na2CO3, К2СO3 та (NH4)2CO3) при нагріванні не змінюються аж до температури плавлення, а нерозчинні карбонати при нагріванні розкладаються на оксид металу та вуглекислий газ:

На відміну від карбонатів, усі гідрогенкарбонати

розчиняються у воді. Однак уже при несильному нагріванні (до +80 °С) гідрогенкарбонати розкладаються згідно з рівняннями:

Із цими реакціями люди зіштовхуються в побуті при кип’ятінні води в чайнику, адже вапняний наліт на стінках чайника та на нагрівальній спіралі пральної машини не що інше, як суміш карбонатів Кальцію, Магнію й Феруму, що утворилися при розкладі відповідних гідрогенкарбонатів.

Усі карбонати й гідрогенкарбонати взаємодіють із більш сильними кислотами, ніж карбонатна, наприклад з оцтовою (СН3СООН) або хлоридною (НСl) кислотами. При цьому виділяється вуглекислий газ і утворюються відповідні солі:

Перетворення карбонатів у гідрогенкарбонати

Оскільки гідрогенкарбонати являють собою кислі солі, то вони вступають у взаємодію з основами. При цьому утворюються карбонати й вода:

Можливий також і зворотний процес добування гідрогенкарбонатів з карбонатів. Для цього через розчин (або завись нерозчинного карбонату) пропускають вуглекислий газ. При цьому відбуваються такі перетворення:

Отже, ми можемо пояснити такий експеримент: через розчин кальцій гідроксиду (Ca(OH)2) пропускають вуглекислий газ. При цьому розчин спочатку мутніє, а потім стає знову прозорим. Очевидно, що при взаємодії кальцій гідроксиду з вуглекислим газом утворюється нерозчинний кальцій карбонат, через що й утворюється біла каламуть:

При подальшому пропусканні вуглекислого газу розчин знову стає прозорим за рахунок утворення кальцій гідрогенкарбонату:

Твердість води

Твердість води – це природна властивість води, обумовлена присутністю в ній розчинених солей Кальцію та Магнію. Сумарну концентрацію іонів Магнію й Кальцію називають загальною твердістю води. Розрізняють постійну й тимчасову твердість води, їхня порівняльна характеристика подана в таблиці.

Характеристика	Тимчасова твердість, або карбонатна	Постійна твердість, або некарбонатна
Причини твердості	Наявність розчинених гідрогенкарбонатів Магнію Mg(HCО3)2 й Кальцію Са(НСО3)2	Наявність сульфатів, хлоридів або деяких інших солей Кальцію й Магнію (наприклад, CaSО4, MgCl2 та ін.)
Джерела твердої води	Річкові й озерні води, водопровідна вода, різні газовані мінеральні води	Морська вода, вода солоних озер, природні негазовані мінеральні води
Усунення твердості	Усувається при кип’ятінні, при додаванні кислот або соди (Na2CO3)	Не усувається при кип’ятінні, але зникає при додаванні соди (Na2CO3) або при використанні іонообмінних смол

Морська вода непридатна для миття рук через її твердість – у твердій воді мило не милиться. Тверда вода так само непридатна для прання, тому що основний компонент прального порошку утворює хімічна сполука з іонами Магнію та Кальцію. Природна помірна твердість води необхідна для нормального вмісту Кальцію в організмі та повноцінного розвитку його кісток, але при надмірному її вживанні з’являється ймовірність утворення в нирках каменів, які являють собою Кальцієві й Магнієві солі щавлевої кислоти: MgC2О4 – магній оксалат та СаС2О4 – кальцій оксалат;.

У трубах з гарячою водою, у котлах і чайниках відкладається вапняний наліт, що перешкоджає нормальному теплообміну й у свою чергу призводить до надмірної витрати палива, а надалі й до течі труб, вибуху котлів та плавлення чайників.

Для того щоб позбутися вапняного нальоту в чайнику, слід залити його на ніч столовим оцтом (9% водним розчином оцтової кислоти).

Застосування карбонатів і гідрокарбонатів

Назва сполуки	Формула сполуки	Сфера застосування
Амоній гідрогенкарбонат	NH4HCO3	У сільському господарстві як високоефективне азотне добриво й у харчовій промисловості як розпушувач тіста
Натрій гідрогенкарбонат (питна сода)	NaHCO3	У медицині й у хлібопекарській промисловості
Кальцій карбонат	СаСO3	Наповнювач для паперу та лінолеуму, широко застосовується в будівельній справі, для добування вапна
Калій карбонат (поташ)	К2СO3	Застосовують для виробництва скла, у миловарній справі, а також як калійне добриво
Натрій карбонат (кальцинована сода)	Na2CO3	У медицині як знежирювальний засіб, для виробництва скла, як наповнювач вуглекислотних вогнегасників
Плюмбум карбонат	РbСO3	Як основний компонент свинцевого білила
Амоній карбонат	(NH4)2CO3	При фарбуванні тканин та при виробництві вітамінів
Барій карбонат	ВаСO3	При виробництві скла, для виготовлення емалей та глазурі, для боротьби з гризунами

Якісна реакція на карбонат-іон

Для виявлення карбонат-іона використовують, в основному, дві реакції. Перша полягає в тому, що на досліджуваний розчин діють розведеними мінеральними кислотами, наприклад, сульфатною або хлоридною. При цьому, у разі присутності карбонатів, виділяються пухирці вуглекислого газу, що утворюється за такою реакцією:

У якісному аналізі також використовують той факт, що карбонати лужноземельних металів нерозчинні у воді. Тоді до досліджуваного розчину додають сіль Кальцію або Барію, унаслідок чого в розчині утворюється біла каламуть: