Карбона́ты — это соль углекислоты, H2CO3, характеризуется присутствием карбонат-иона , многоатомного иона с формулой CO2−3. Неорганические карбонаты подразделяются на средние , или просто карбонаты, содержащие анион СО ₃ ²⁻ , и кислые ( гидрокарбонаты или бикарбонаты), содержащие анион НСО ₃ ⁻ .

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:

${\displaystyle {\ce {2NaHCO3->[100^{\circ }{\text{C}}]Na2CO3{}+H2O{}+CO2}}}$

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

${\displaystyle {\ce {Na2CO3->[1000^{\circ }{\text{C}}]Na2O{}+CO2}}}$

${\displaystyle {\ce {CaCO3->[800^{\circ }{\text{C}}]CaO{}+CO2}}}$

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

${\displaystyle {\ce {Na2CO3 + 2 HCl -> 2 NaCl + H2O + CO2 ^}}}$

${\displaystyle {\ce {NaHCO3 + HCl -> NaCl + H2O + CO2 ^}}}$

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

${\displaystyle {\ce {CaCO3 + H2O + CO2 -> Ca(HCO3)2}}}$

${\displaystyle {\ce {FeCO3 + H2O + CO2 -> Fe(HCO3)2}}}$

Получение

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

${\displaystyle {\ce {CaCl2 + Na2CO3 -> 2NaCl + CaCO3v}}}$

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 СаСО ₃ , доломит CaMg(CO ₃ ) ₂ , магнезит MgCO ₃ , сидерит FeCO ₃ , витерит ВаСО ₃ , баритокальцит BaCa(CO ₃ ) ₂ и другие. Существуют и минералы, представляющие собой основные карбонаты, например, малахит CuCO ₃ ·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 другие применяют в строительном деле, в химической промышленности, оптике и др. В технике, промышленности и быту широко применяется сода ( Na ₂ CO ₃ и NaHCO ₃ ): 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 .

Примеры

Неорганические карбонаты

• Гидрокарбонат магния-калия
• Гидрокарбонат никеля(II)
• Гидрокарбонат тринатрия
• Карбонат калия-натрия
• Карбонат кальция-калия
• Карбонат магния-кальция
• Пероксогидрокарбонат калия
• Пероксодикарбонат калия
• Тиокарбонат калия

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 , , ; 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 ) .

Карбонат и карбонад

Встречается ошибочное употребление слова «карбонат» в значении « карбонад », то есть подразумевая мясное блюдо, представляющее собой запечённый или зажаренный кусок свинины. Такую ошибку, например, допускает лирический герой песни В. С. Высоцкого : «Любим мы кабанье мясо в карбонате» .

Литература

	В Викисловаре есть статья « »

Примечания