Войти
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Название ИЮПАК Карбонат | |
| Систематическое название IUPAC Триоксидокарбонат | |
| Идентификаторы | |
| Номер CAS | |
| 3D-модель (JSmol ) | |
| ChemSpider | |
| PubChem CID | |
| UNII | |
InChI
| |
УЛЫБКА
| |
| Свойства | |
| Химическая формула | CO. 3 |
| Молярная масса | 60,008 г · моль |
| Конъюгированная кислота | Бикарбонат |
| За исключением случаев, когда В противном случае, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа). | |
| Ссылки на ink | |
В химии карбонат представляет собой соль угольной кислоты (H2CO3), характеризующуюся наличием карбонат-иона, многоатомного иона с формулой СО. 3. Название может также относиться к сложному эфиру карбоната, органическому соединению, содержащему карбонат группу C (= O) (O–) 2.
Этот термин также используется в качестве глагола для описания карбонизации : процесс повышения концентрации карбонатных и бикарбонатных ионов в воде для производства газированной воды и других газированных напитков - либо добавлением газа диоксида углерода под давлением, либо растворением карбонатных или бикарбонатных солей в воде.
В геологии и минералогии термин «карбонат» может относиться как к карбонатным минералам, так и карбонатной породе ( который состоит в основном из карбонатных минералов), и в обоих преобладает карбонат-ион, CO. 3. Карбонатные минералы чрезвычайно разнообразны и повсеместно встречаются в химически осажденных осадочных породах. Наиболее распространены кальцит или карбонат кальция, CaCO 3, главный компонент известняка (а также главный компонент раковины моллюсков и кораллов скелеты); доломит, карбонат кальция и магния CaMg (CO 3)2; и сидерит, или карбонат железа (II), FeCO 3, важная железная руда. Карбонат натрия («сода» или «натрон») и карбонат калия («поташ») использовались с древних времен для очистки и консервирование, а также для производства стекла. Карбонаты широко используются в промышленности, например при выплавке чугуна, в качестве сырья для портландцемента и извести производство, в составе керамической глазури и др.
карбонат-ион - простейший оксоуглеродный анион. Он состоит из одного атома углерода, окруженного тремя атомами кислорода, в тригональное плоское расположение, с симметрией молекулы D 3h. Он имеет молекулярную массу 60,01 г / моль и несет общий формальный заряд -2. Это основание конъюгата иона гидрокарбоната (бикарбоната), HCO. 3, которое является сопряженным основанием H. 2CO. 3, угольной кислоты.
Структура Льюиса карбонат-иона имеет две (длинные) одинарные связи с отрицательными атомами кислорода и одну короткую двойную связь с нейтральным кислородом.
Эта структура несовместима с наблюдаемой симметрией иона, что означает, что все три связи имеют одинаковую длину и три атома кислорода эквивалентны. Как и в случае изоэлектронного нитратного иона, симметрия может быть достигнута посредством резонанса между тремя структурами:
Этот резонанс можно резюмировать как модель с дробными связями и делокализованными зарядами:
Карбонаты металлов обычно разлагаются при нагревании, высвобождая двуокись углерода из долгосрочного углеродного цикла в краткосрочный круговорот углерода и оставление оксида металла. Этот процесс называется кальцинированием, от латинского названия негашеной извести оксида кальция, CaO, который получается обжигом известняка в печи для обжига извести.
Карбонат соль образуется, когда положительно заряженный ион, M., M. или M., связывается с отрицательно заряженными атомами кислорода иона, образуя с ними электростатическое притяжение, образуя ионный соединение :
Большинство карбонатных солей нерастворимы в воде при стандартной температуре и давлении, с константами растворимости менее 1 × 10. Исключения составляют карбонаты лития, натрия, калия и аммония, а также многие карбонаты урана.
In водный раствор, карбонат, бикарбонат, диоксид углерода и угольная кислота существуют вместе в динамическом равновесии. В сильно основных условиях преобладает карбонатный ион, wh В слабоосновных условиях преобладает ион бикарбоната . В более кислых условиях водный диоксид углерода, CO 2 (водный), является основной формой, которая с водой H 2 O находится в равновесии. с угольной кислотой - равновесие сильно зависит от углекислого газа. Таким образом, карбонат натрия является основным, бикарбонат натрия является слабоосновным, а сам диоксид углерода является слабой кислотой.
Газированная вода образуется путем растворения CO 2 в воде под давлением. Когда парциальное давление CO 2 снижается, например, когда банка с содовой открыта, равновесие для каждой из форм карбоната (карбоната, бикарбоната, диоксида углерода и угольной кислоты) смещается до тех пор, пока концентрация CO 2 в растворе равна растворимости CO 2 при данной температуре и давлении. В живых системах фермент карбоангидраза ускоряет взаимное превращение CO 2 и угольной кислоты.
Хотя карбонатные соли большинства металлов нерастворимы в воде, этого нельзя сказать о бикарбонатных солях. В растворе это равновесие между карбонатом, бикарбонатом, диоксидом углерода и угольной кислотой постоянно изменяется в зависимости от изменяющихся условий температуры и давления. В случае ионов металлов с нерастворимыми карбонатами, такими как CaCO 3, происходит образование нерастворимых соединений. Это объясняет накопление накипи внутри труб, вызванное жесткой водой.
Систематическая добавка IUPAC для карбонатного аниона - триоксидокарбонат (2-). Аналогичным образом, анион цианида CN называется нитридокарбонатом (1-). Однако, следуя той же логике для карбоната (4-) (ортокарбоновая кислота ) по аналогии с силикатом (4-) (ортокремниевая кислота ), в систематической номенклатуре добавок нет смысла. поскольку этот вид никогда не был идентифицирован при нормальных условиях температуры и давления. Ортокарбоновая кислота энергетически намного менее стабильна, чем ортокремниевая кислота, и не может существовать при нормальных условиях из-за энергетически невыгодной орбитальной конфигурации одного центрального атома углерода, связанного с четырьмя атомами кислорода.
In органическая химия карбонат может также относиться к функциональной группе в более крупной молекуле, которая содержит атом углерода, связанный с тремя атомами кислорода, один из которых связан двойной связью. Эти соединения также известны как органокарбонаты или сложные карбонатные эфиры и имеют общую формулу ROCOOR 'или RR'CO 3. Важные органокарбонаты включают диметилкарбонат, циклические соединения этиленкарбонат и пропиленкарбонат и заменитель фосгена, трифосген.
Он работает как буфер в крови следующим образом: при низком pH концентрация ионов водорода слишком высока, поэтому выдыхается CO 2. Это приведет к сдвигу уравнения влево, существенно уменьшив концентрацию ионов H, что приведет к более щелочному pH.
Когда pH слишком высокий, концентрация ионов водорода в крови слишком низкая, поэтому почки выделяют бикарбонат (HCO. 3). Это заставляет уравнение сдвигаться вправо, существенно увеличивая концентрацию ионов водорода, вызывая более кислый pH.
Три важных обратимых реакции контролируют указанный выше баланс pH:
выдыхаемый CO 2 (g) истощает CO 2 (водный), который, в свою очередь, потребляет H 2CO3, вызывая вышеупомянутый сдвиг влево в первом реакция по принципу Ле Шателье. По тому же принципу, когда pH слишком высок, почки выводят бикарбонат (HCO. 3) с мочой в виде мочевины через цикл мочевины (или орнитиновый цикл Кребса-Хенселейта). При удалении бикарбоната больше H образуется из угольной кислоты (H 2CO3), которая поступает из CO 2 (г), продуцируемого клеточным дыханием.
. Важно отметить, что этот же буфер действует в океаны. Это главный фактор в изменении климата и долгосрочном углеродном цикле из-за большого количества морских организмов (особенно кораллов), которые образованы из карбоната кальция. Повышенная растворимость карбоната за счет повышения температуры приводит к снижению образования морского кальцита и повышению концентрации атмосферного диоксида углерода. Это, в свою очередь, увеличивает температуру Земли. Тоннаж CO. 3находится в геологическом масштабе и может быть повторно растворен в море и выброшен в атмосферу, что еще больше увеличивает уровни CO 2.
.
Обычно считается, что присутствие карбонатов в горных породах является убедительным доказательством присутствия жидкой воды. Недавние наблюдения за планетарной туманностью NGC 6302 показывают наличие карбонатов в космосе, где водные изменения, подобные земным, маловероятны. Были предложены другие минералы, которые соответствовали бы наблюдениям.
До недавнего времени карбонатные отложения не были обнаружены на Марсе с помощью дистанционного зондирования или полевых миссий, хотя марсианские метеориты содержат небольшие количества. Подземные воды могли существовать в Гусев и Meridiani Planum.
