kjemien av karbon er omfattende; men det meste av denne kjemi er ikke relevant for dette kapitlet. De andre aspektene av karbonets kjemi vil vises i kapittelet som dekker organisk kjemi. I dette kapitlet vil vi fokusere på karbonat ion og relaterte stoffer. Metaller i gruppe 1 og 2, samt sink, kadmium, kvikksølv og bly(II), danner ioniske karbonater-forbindelser som inneholder karbonatanioner, {\text{CO}}_{3}^{2-}. Metaller i gruppe 1, magnesium, kalsium, strontium og barium danner også hydrogenkarbonater-forbindelser som inneholder hydrogenkarbonatanion, {\text{HCO}}_{3}^{-}, også kjent som bikarbonat anion.

med unntak av magnesiumkarbonat er det mulig å fremstille karbonater av metallene i gruppe 1 og 2 ved reaksjon av karbondioksid med det respektive oksyd eller hydroksyd. Eksempler på slike reaksjoner er:

{\text{Na}}_{2}\text{O}\left(s\right)+{\text{CO}}_{2}\left(g\right)\longrightarrow{\text{Na}}_{2}{\text{CO}}_{3}\left(s\right)
\text{Ca}{\left(\text{OH}\right)}_{2}\left(s\right)+{\text{CO}}_{2}\left(g\right)\longrightarrow{\text{CaCO}}_{3}\left(s\right)+{\text{H}}_{2}\text{O}\left(l\right)

karbonatene i jordalkalimetallene i gruppe 12 og bly (II) er ikke oppløselige. Disse karbonatene utfelles ved blanding av en løsning av løselig alkalimetallkarbonat med en løsning av oppløselige salter av disse metallene. Eksempler på netto ioniske ligninger for reaksjonene er:

{\text{Ca}}^{2+}\left(aq\right)+{\text{CO}}_{3}{}^{2-}\left(aq\right)\longrightarrow{\text{CaCO}}_{3}\left(s\right)
{\text{Pb}}^{2+}\left(aq\right)+{\text{CO}}_{3}{}^{2-}\left(aq\right)\longrightarrow{\text{PbCO}}_{3}\left(s\right)p Perler og skall av de fleste bløtdyr er kalsiumkarbonat. Tinn (II) eller en av trivalente eller tetravalente ioner Som Al3+ Eller Sn4+ oppfører seg annerledes i denne reaksjonen som karbondioksid og den tilsvarende oksydformen i stedet for karbonatet.

Alkalimetall hydrogenkarbonater Som NaHCO3 og CsHCO3 dannes ved å mette en løsning av hydroksydene med karbondioksid. Netto ionisk reaksjon innebærer hydroksidion og karbondioksid:

{\text{OH}}^{-}\left(aq\right)+{\text{CO}}_{2}\left(aq\right)\longrightarrow{\text{HCO}}_{3}{}^{-}\left(aq\right)

det er mulig å isolere faste stoffer ved fordampning av vannet fra løsningen.

Selv om de er uoppløselige i rent vann, oppløses jordalkalkarbonater lett i vann som inneholder karbondioksid fordi hydrogenkarbonatsalter dannes. For eksempel dannes huler og sinkholes i kalkstein når CaCO3 oppløses i vann som inneholder oppløst karbondioksid:

{\text{CaCO}}_{3}\left(s\right)+{\text{CO}}_{2}\left(aq\right)+{\text{H}}_{2}\text{O}\left(l\right)\longrightarrow{\text{Ca}}^{2+}\left(aq\right)+{\text{2HCO}}_{3}{}^{-}\left(aq\right)

Hydrogenkarbonater av jordalkalimetallene forblir stabile bare i oppløsning; fordampning av løsningen produserer karbonatet. Stalaktitter og stalagmitter, som de som er vist I Figur 1, dannes i huler når dråper vann som inneholder oppløst kalsiumhydrogenkarbonat fordampes for å etterlate et innskudd av kalsiumkarbonat.

de to karbonatene som brukes kommersielt i de største mengdene er natriumkarbonat og kalsiumkarbonat. I Usa utvinnes natriumkarbonat fra mineralet trona, Na3(CO3)(HCO3)(H2O)2. Etter omkrystallisering for å fjerne leire og andre urenheter, produserer oppvarming av omkrystallisert trona Na2CO3:

{\text{2Na}}_{3}\left({\text{CO}}_{3}\right)\left({\text{HCO}}_{3}\right){\left({\text{H}}_{2}\text{O}\right)}_{2}\left(s\right)\longrightarrow{\text{3Na}}_{2}{\text{CO}}_{3}\left(s\right)+{\text{5H}}_{2}\text{O}\left(l\right)+{\text{CO}}_{2}\left(g\right)

Karbonater er moderat sterke baser. Vandige løsninger er grunnleggende fordi karbonationen aksepterer hydrogenion fra vann i denne reversible reaksjonen:

{\text{CO}}_{3}{}^{2-}\left(aq\right)+{\text{H}}_{2}\text{O}\left(l\right)\rightleftharpoons{\text{HCO}}_{3}{}^{-}\left(aq\right)+{\text{OH}}^{-}\left(aq\right)

Karbonater reagerer med syrer for å danne salter av metallet, gassformig karbondioksid og vann. Reaksjonen av kalsiumkarbonat, den aktive ingrediensen i antacida Tums, med saltsyre (magesyre), som vist i Figur 2, illustrerer reaksjonen:

{\text{CaCO}}_{3}\left(s\right)+\text{2HCl}\left(aq\right)\longrightarrow{\text{CaCl}}_{2}\left(aq\right)+{\text{CO}}_{2}\left(g\right)+{\text{H}}_{2}\text{O}\left(l\right)p Andre anvendelser av karbonater inkluderer glassfremstilling – hvor karbonationer tjener som kilde til oksidioner – og syntese av oksider.

Hydrogenkarbonater er amfotere fordi De fungerer som både svake syrer og svake baser. Hydrogenkarbonationer virker som syrer og reagerer med løsninger av oppløselige hydroksider for å danne karbonat og vann:

{\text{KHCO}}_{3}\left(aq\right)+\text{KOH}\left(aq\right)\longrightarrow{\text{K}}_{2}{\text{CO}}_{3}\left(aq\right)+{\text{H}}_{2}\text{O}\left(l\right)p med syrer danner hydrogenkarbonater et salt, karbondioksid og vann. Baking soda (bikarbonat av brus eller natriumbikarbonat) er natriumhydrogenkarbonat. Bakepulver inneholder natron og en fast syre som kaliumhydrogentartrat (krem av tartar), KHC4H4O6. Så lenge pulveret er tørt, oppstår ingen reaksjon; umiddelbart etter tilsetning av vann reagerer syren med hydrogenkarbonationene for å danne karbondioksid:

{\text{HC}}_{4}{\text{H}}_{4}{\text{O}}_{6}{}^{-}\left(aq\right)+{\text{HCO}}_{3}{}^{-}\left(aq\right)\longrightarrow{\text{C}}_{4}{\text{H}}_{4}{\text{O}}_{6}{}^{2-}\left(aq\right)+{\text{CO}}_{2}\left(g\right)+{\text{H}}_{2}\text{O}\left(l\right)

Deigen vil fange karbondioksidet, noe som får det til å ekspandere under baking, og produsere den karakteristiske tekstur av bakevarer.

Ordliste

bikarbonat anion: salt av hydrogenkarbonat ion, {\text{HCO}}_{3}{}^{-}

karbonat: salt av anion {\text{CO}}_{3}{}^{2-}; ofte dannet ved reaksjonen av karbondioksid med baser

hydrogenkarbonat: salt av karbonsyre, H2CO3 (som inneholder anionen {\text{HCO}}_{3}{}^{-} ) i hvilket ett hydrogenatom har blitt erstattet; et syrekarbonat; også kjent som bikarbonation