کربنات چیست و ساختار آن به چه صورت است؟

بیشتر کربنات های آشنا نمک‌هایی هستند که با واکنش یک باز معدنی (به عنوان مثال هیدروکسید فلزی) با کربنیک اسید تشکیل می شوند. انواع معمول زمانی تشکیل می‌شوند که مقادیر برابر اسید و باز با هم واکنش نشان دهند.

 کربنات چیست

نمک اسیدهای کربنیک هستند و توسط رادیکال یا یون، CO3−2 مشخص می‌شود. این یون ساده‌ترین آنیون اکسوکربن است و متشکل از یک اتم کربن است که توسط سه اتم اکسیژن در یک آرایش سطحی تریگونال احاطه شده است.

• کربـنات سدیم  Na2CO3، بی‌کربـنات سدیم NaHCO3 و کربـنات پتاسیم K2CO3، به مقدار وسیع مورد استفاده قرار می‌گیرند.
• نمک‌های بودار کربنات آمونیوم هستند.
• کربنات کلسیم در پوست حیوانات و در اسپار ایسلندی (نوعی کلسیت شفاف)، سنگ آهک و سنگ مرمر یافت می‌شود. از آن در تولید آهک (اکسید کلسیم) استفاده می‌شود.
• کربنات باریم به صورت ویتریت معدنی ایجاد می‌شود.
• کربـنات منیزیم به صورت منیزیت و در دولومیت (با کربنات‌کلسیم) ایجاد می‌شود.
• کربـنات آهن یک ترکیب آهنی است که در طبیعت به صورت سیدریت ایجاد می‌شود.
• سرب سفید که به عنوان رنگ‌دانه در رنگ‌ها استفاده می‌شود، اساس کربـنات سرب است.

قابلیت انحلال:

فقط آمونیوم، پتاسیم و کربـنات‌های سدیم به راحتی در آب قابل حل هستند. کربـنات‌های فلزی قلیایی هنگام گرم‌شدن پایدار هستند، اما سایر آن‌ها تجزیه می‌شوند و دی‌اکسید کربن آزاد می‌کنند. carbonateها همچنین وقتی که با اسیدهای رقیق مانند اسید هیدروکلریک تیمار شوند، دی‌اکسید کربن آزاد می‌کنند.

ساختارهای رزونانسی

ساختار لوئیس یون carbonate دارای دو پیوند منفرد به اتم‌های اکسیژن منفی و یک پیوند دوگانه کوتاه به یک اکسیژن خنثی است. این ساختار با تقارن مشاهده شده یون‌ها در تضاد است، این بدان معناست که سه پیوند و اتم‌های اکسیژن هم‌ارز هستند.

در محلول‌های آبی carbonate، بی‌کربنات (−HCO3)، دی‌اکسید کربن و کربنیک اسید در تعادل با هم وجود دارند. در حالت بازی قوی، یون کربـنات غالب است، در حالی که در حالت بازی ضعیف، یون بی‌کربنات غالب است. در حالت اسیدی، CO2 آبی (aq) شکل اصلی است و با کربنیک اسید در تعادل است، گرچه تعادل کاذب به سمت دی‌اکسید کربن است.

نمک‌های کربنات

ترکیبات یونی هنگامی تشکیل می‌شوند که یک یون فلزی با بار مثبت +M به اتم‌های اکسیژن با بار منفی یون carbonate متصل شود. بیشتر نمک‌ها در آب غیر محلول هستند و ثابت انحلال (Ksp) در آن‌ها کمتر از 1 x 10-8 است، به استثنای carbonateهای لیتیوم، سدیم، پتاسیم و آمونیوم.

Na2CO3 وقتی در آب حل می‌شود، به صورت بازی است (به این معنی که پس از انحلال به یک محلول بازی تبدیل می‌شود) و بی‌کربنات سدیم به مقدار کمی بازی است. این اثرات را می‌توان با در نظر گرفتن اینکه پس از انحلال و تفکیک بعدی نمک به یون‌های آن، یون‌های carbonate یا بی‌کربنات با +H محلول برای تشکیل H2CO3 واکنش می‌دهند، توضیح داد. از طرف دیگر، دی‌اکسید کربن هنگام حل‌شدن در آب به مقدار کمی اسیدی است. دلیل این مسئله این است که برای تولید H2CO3 با آب واکنش نشان می‌دهد که مقدار کمی از آن به +H و یون بی‌کربنات تفکیک می‌شود.

اگرچه نمک‌های کربنـات اکثر فلزات در آب نامحلول هستند، اما این مسئله در مورد نمک‌های بی‌کربنـات صحیح نیست. تحت تغییر دما یا فشار و در صورت وجود یون‌های فلزی با کربـنات‌های نامحلول، تعادل بین carbonate، بی‌کربنات، دی‌اکسید کربن و کربنیک اسید موجود در آب می‌تواند منجر به تشکیل ترکیبات نامحلول شود.

کانی های کربناته:

آهک و دولومیت گروهی از این کانی‌ها هستند، سنگ‌های کربناته از رسوبات رایج دریایی به شمار می‌روند، در تشکیل سنگ‌های کربناته فرآیندهای بیولوژیکی و شیمیایی تأثیرگذار هستند.

انواع کربنات