Химические свойства

Угольная кислота и карбонаты

Будучи 2-х основной кислотой, Н₂СО₃ диссоциирует ступенчато с образование гидрокарбонат- и карбонат-анионов:

H₂CO₃ ↔ H⁺ + HCO₃^- К_д = 4,5∙10-7 (25°С)

HCO₃^- ↔ H⁺ + CO₃^2- К_д = 5,6∙10-11 (25°С)

Угольная кислота существует только в водных растворах, где количество ее молекул и анионов в сотни раз меньше, чем количество растворенных молекул СО₂.

Н₂СО₃ как индивидуальное вещество не имеет никакого значения, но ее соли очень устойчивы и весьма распространены.

Соли угольной кислоты могут быть получены или действием диоксида углерода на щелочи, или путем обменных реак­ций между растворимыми солями угольной кислоты и солями дру­гих кислот. Например:

NаОН + СО₂ = NаНСО₃

NаНСО₃ + NаОН = Nа₂СО₃ + Н₂О

ВаС1₂ + Nа₂СО₃ = ВаСО₃ ↓+ 2 NаС1

Со слабыми основаниями угольная кислота в большинстве случаев дает только основные соли, примером которых может слу­жить карбонат гидроксомеди (СuОН)₂СО_з. Встречающийся в при­роде минерал такого состава называется малахитом.

1) При действии кислот, даже таких слабых, как уксусная, все карбонаты разлагаются с выделением диоксида углерода.

Na₂CO₃ + 2HCl = 2NaCl + H₂O + CO₂↑

(NH₄)₂CO₃ + 2CH₃COOH = 2CH₃COONH₄ + CO₂↑ + H₂O

2) При нагревании все карбонаты, кроме солей щелочных метал­лов, разлагаются с выделением СО₂. Продуктами разложения в большинстве случаев являются оксиды соответствующих метал­лов. Термическое разложение CaCO₃ широко используется для получения негашеной извести и СО₂:

СаСО₃ СаО + СО₂ ↑

Особенно легко разлагается карбонат аммония:

(NH₄)₂CO₃ = 3NH₃↑ + CO₂↑ + H₂O

3) При пропускании СО₂ в растворы карбонатов или при постепенном добавлении к ним кислот происходит образование кислых солей – гидрокарбонатов:

Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O = 2NaHCO₃

Na₂CO₃ + HCl = NaHCO₃ + NaCl

В природе происходит медленное растворение известняков под действием атмосферных осадков и СО₂:

CaCO₃ + H₂O + CO₂ = Ca(HCO₃)₂

4) Растворы карбонатов щелочных металлов вследствие гидролиза имеют сильнощелочную реакцию:

Na₂CO₃ + H₂O ═ NaHCO₃ + NaOH

или

CO₃^2ˉ + H₂O ═ HCO₃^ˉ + OH ˉ

5) Все гидрокарбонаты легко растворяются в воде. Гидрокарбонаты металлов при нагревании переходят в карбонаты и гидроксиды металлов:

2 NаНСО₃ Nа₂СO₃ + СO₂ ↑ + Н₂О

Ca(HCO₃)₂ → CaCO₃↓ + CO₂↑ + H₂O

Mg(HCO₃)₂ → Mg(OH)₂↓ + 2CO₂↑ + H₂O

Исторические и технические названия некоторых карбонатов