Хімія підготовка до ЗНО та ДПА
Комплексне видання
ЧАСТИНА І
ЗАГАЛЬНА ХІМІЯ
ХІМІЯ ЕЛЕМЕНТІВ
КАРБОН. СИЛІЦІЙ
Карбонати
Як уже зазначалося вище, карбонатна кислота утворює два типи солей: середні солі (з аніоном СО32-, наприклад, кальцій карбонат – СаСО3, натрій карбонат – Na2CO3) і кислі солі (з аніоном НСO3, наприклад, натрій гідрогенкарбонат – NaHCО3, амоній гідрогенкарбонат – NH4HCО3).
Карбонати й гідрогенкарбонати зазвичай являють собою безбарвні або білі кристалічні сполуки (за винятком пофарбованого в зелений
У воді розчиняються тільки карбонати лужних металів (окрім Літію) та амонію. На відміну від середніх солей, кислі солі, гідрогенкарбонати усі розчинні. Розчини карбонатів і гідрогенкарбонатів проявляють лужну реакцію за рахунок реакції гідролізу:
Розчинні карбонати металів (Na2CO3, К2СO3 та (NH4)2CO3) при нагріванні не змінюються аж до температури плавлення, а нерозчинні карбонати при нагріванні розкладаються на оксид металу та вуглекислий газ:
На відміну від карбонатів, усі
Із цими реакціями люди зіштовхуються в побуті при кип’ятінні води в чайнику, адже вапняний наліт на стінках чайника та на нагрівальній спіралі пральної машини не що інше, як суміш карбонатів Кальцію, Магнію й Феруму, що утворилися при розкладі відповідних гідрогенкарбонатів.
Усі карбонати й гідрогенкарбонати взаємодіють із більш сильними кислотами, ніж карбонатна, наприклад з оцтовою (СН3СООН) або хлоридною (НСl) кислотами. При цьому виділяється вуглекислий газ і утворюються відповідні солі:
Перетворення карбонатів у гідрогенкарбонати
Оскільки гідрогенкарбонати являють собою кислі солі, то вони вступають у взаємодію з основами. При цьому утворюються карбонати й вода:
Можливий також і зворотний процес добування гідрогенкарбонатів з карбонатів. Для цього через розчин (або завись нерозчинного карбонату) пропускають вуглекислий газ. При цьому відбуваються такі перетворення:
Отже, ми можемо пояснити такий експеримент: через розчин кальцій гідроксиду (Ca(OH)2) пропускають вуглекислий газ. При цьому розчин спочатку мутніє, а потім стає знову прозорим. Очевидно, що при взаємодії кальцій гідроксиду з вуглекислим газом утворюється нерозчинний кальцій карбонат, через що й утворюється біла каламуть:
При подальшому пропусканні вуглекислого газу розчин знову стає прозорим за рахунок утворення кальцій гідрогенкарбонату:
Твердість води
Твердість води – це природна властивість води, обумовлена присутністю в ній розчинених солей Кальцію та Магнію. Сумарну концентрацію іонів Магнію й Кальцію називають загальною твердістю води. Розрізняють постійну й тимчасову твердість води, їхня порівняльна характеристика подана в таблиці.
Характеристика | Тимчасова твердість, або карбонатна | Постійна твердість, або некарбонатна |
Причини твердості | Наявність розчинених гідрогенкарбонатів Магнію Mg(HCО3)2 й Кальцію Са(НСО3)2 | Наявність сульфатів, хлоридів або деяких інших солей Кальцію й Магнію (наприклад, CaSО4, MgCl2 та ін.) |
Джерела твердої води | Річкові й озерні води, водопровідна вода, різні газовані мінеральні води | Морська вода, вода солоних озер, природні негазовані мінеральні води |
Усунення твердості | Усувається при кип’ятінні, при додаванні кислот або соди (Na2CO3) | Не усувається при кип’ятінні, але зникає при додаванні соди (Na2CO3) або при використанні іонообмінних смол |
Морська вода непридатна для миття рук через її твердість – у твердій воді мило не милиться. Тверда вода так само непридатна для прання, тому що основний компонент прального порошку утворює хімічна сполука з іонами Магнію та Кальцію. Природна помірна твердість води необхідна для нормального вмісту Кальцію в організмі та повноцінного розвитку його кісток, але при надмірному її вживанні з’являється ймовірність утворення в нирках каменів, які являють собою Кальцієві й Магнієві солі щавлевої кислоти: MgC2О4 – магній оксалат та СаС2О4 – кальцій оксалат;.
У трубах з гарячою водою, у котлах і чайниках відкладається вапняний наліт, що перешкоджає нормальному теплообміну й у свою чергу призводить до надмірної витрати палива, а надалі й до течі труб, вибуху котлів та плавлення чайників.
Для того щоб позбутися вапняного нальоту в чайнику, слід залити його на ніч столовим оцтом (9% водним розчином оцтової кислоти).
Застосування карбонатів і гідрокарбонатів
Назва сполуки | Формула сполуки | Сфера застосування |
Амоній гідрогенкарбонат | NH4HCO3 | У сільському господарстві як високоефективне азотне добриво й у харчовій промисловості як розпушувач тіста |
Натрій гідрогенкарбонат (питна сода) | NaHCO3 | У медицині й у хлібопекарській промисловості |
Кальцій карбонат | СаСO3 | Наповнювач для паперу та лінолеуму, широко застосовується в будівельній справі, для добування вапна |
Калій карбонат (поташ) | К2СO3 | Застосовують для виробництва скла, у миловарній справі, а також як калійне добриво |
Натрій карбонат (кальцинована сода) | Na2CO3 | У медицині як знежирювальний засіб, для виробництва скла, як наповнювач вуглекислотних вогнегасників |
Плюмбум карбонат | РbСO3 | Як основний компонент свинцевого білила |
Амоній карбонат | (NH4)2CO3 | При фарбуванні тканин та при виробництві вітамінів |
Барій карбонат | ВаСO3 | При виробництві скла, для виготовлення емалей та глазурі, для боротьби з гризунами |
Якісна реакція на карбонат-іон
Для виявлення карбонат-іона використовують, в основному, дві реакції. Перша полягає в тому, що на досліджуваний розчин діють розведеними мінеральними кислотами, наприклад, сульфатною або хлоридною. При цьому, у разі присутності карбонатів, виділяються пухирці вуглекислого газу, що утворюється за такою реакцією:
У якісному аналізі також використовують той факт, що карбонати лужноземельних металів нерозчинні у воді. Тоді до досліджуваного розчину додають сіль Кальцію або Барію, унаслідок чого в розчині утворюється біла каламуть:
(1 votes, average: 5,00 out of 5)