Skip to main content
Global

18.6: Matukio, Maandalizi, na Mali ya Carbonates

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    176439

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    Malengo ya kujifunza
    • Eleza maandalizi, mali, na matumizi ya carbonates baadhi ya mwakilishi wa chuma

    Kemia ya kaboni ni pana; hata hivyo, sehemu kubwa ya kemia hii haifai kwa sura hii. Mambo mengine ya kemia ya kaboni yatatokea katika sura inayofunika kemia ya kikaboni. Katika sura hii, tutazingatia ion ya carbonate na vitu vinavyohusiana. Metali za vikundi 1 na 2, pamoja na zinki, cadmium, zebaki, na risasi (II), huunda kabonati za ioniki —misombo ambayo yana anioni za carbonate,\(\ce{CO3^2-}\). Madini ya kikundi 1, magnesiamu, kalsiamu, strontium, na bariamu pia huunda kaboni za hidrojeni -misombo ambayo yana anion ya carbonate ya hidrojeni\(\ce{HCO3-}\),, inayojulikana pia kama anioni ya bicarbonate.

    Isipokuwa carbonate ya magnesiamu, inawezekana kuandaa carbonates ya metali ya makundi ya 1 na 2 kwa mmenyuko wa dioksidi kaboni na oksidi husika au hidroksidi. Mifano ya athari hizo ni pamoja na:

    \[ \begin{align} \ce{Na2O}(s)+\ce{CO2}(g) &⟶ \ce{Na2CO3}(s)\\[4pt] \ce{Ca(OH)2}(s)+\ce{CO2}(g) &⟶\ce{CaCO3}(s)+\ce{H2O}(l) \end{align} \nonumber \]

    Carbonates ya metali ya ardhi ya alkali ya kikundi cha 12 na risasi (II) haipatikani. Carbonates hizi huzunguka juu ya kuchanganya suluhisho la carbonate ya chuma ya alkali yenye mumunyifu na suluhisho la chumvi za mumunyifu wa metali hizi. Mifano ya equations wavu ionic kwa athari ni:

    \[ \begin{align} \ce{Ca^2+}(aq)+\ce{CO3^2-}(aq) &⟶\ce{CaCO3}(s) \\[4pt] \ce{Pb^2+}(aq)+\ce{CO3^2-}(aq) &⟶\ce{PbCO3}(s) \end{align} \nonumber \]

    Lulu na maganda ya mollusks nyingi ni calcium carbonate. Tin (II) au moja ya ions trivalent au tetravalent kama vile Al 3 + au Sn 4 + tabia tofauti katika mmenyuko huu kama dioksidi kaboni na oxide sambamba fomu badala ya carbonate.

    Mafuta ya hidrojeni ya alkali kama vile NaHCo 3 na CshCo 3 huunda kwa kueneza suluhisho la hidroksidi na dioksidi kaboni. Mmenyuko wa ionic wavu unahusisha ion ya hidroksidi na dioksidi

    \[\ce{OH-}(aq)+\ce{CO2}(aq)⟶\ce{HCO3-}(aq) \nonumber \]

    Inawezekana kutenganisha solids kwa uvukizi wa maji kutoka suluhisho.

    Ingawa hazina katika maji safi, kabonati za ardhi za alkali hupasuka kwa urahisi katika maji yenye dioksidi kaboni kwa sababu chumvi za carbonate hidrojeni huunda. Kwa mfano, mapango na kuzama huunda katika chokaa wakati CaCO 3 hupasuka katika maji yenye dioksidi kaboni iliyovunjwa:

    \[\ce{CaCO3}(s)+\ce{CO2}(aq)+\ce{H2O}(l)⟶\ce{Ca^2+}(aq)+\ce{2HCO3-}(aq) \nonumber \]

    Carbonates ya hidrojeni ya metali ya ardhi ya alkali hubakia imara tu katika suluhisho; uvukizi wa suluhisho hutoa carbonate. Stalactites na stalagmites, kama wale inavyoonekana katika Kielelezo\(\PageIndex{1}\), fomu katika mapango wakati matone ya maji zenye kufutwa calcium carbonate hidrojeni kuyeyuka kuondoka amana ya calcium carbonate.

    alt
    Kielelezo\(\PageIndex{1}\): (a) Stalactites na (b) stalagmites ni maumbo ya pango ya carbonate ya kalsiamu. (mikopo a: mabadiliko ya kazi na Arvind Govindaraj; mikopo b: mabadiliko ya kazi na Huduma ya Hifadhi ya Taifa.)

    Carbonati mbili zinazotumiwa kibiashara kwa kiasi kikubwa ni sodiamu carbonate na calcium carbonate. Nchini Marekani, carbonate ya sodiamu hutolewa kwenye trona ya madini, Na 3 (CO 3) (HCO 3) (H 2 O) 2. Kufuatia recrystallization kuondoa udongo na uchafu mwingine, inapokanzwa trona recrystallized inazalisha Na 2 CO 3:

    \[\ce{2Na3(CO3)(HCO3)(H2O)2}(s)⟶\ce{3Na2CO3}(s)+\ce{5H2O}(l)+\ce{CO2}(g) \nonumber \]

    Carbonates ni besi kali sana. Ufumbuzi wa maji ni msingi kwa sababu ion ya carbonate inapokea ioni ya hidrojeni kutoka kwa maji katika mmenyuko huu unaobadilishwa

    \[\ce{CO3^2-}(aq)+\ce{H2O}(l)⇌\ce{HCO3-}(aq)+\ce{OH-}(aq) \nonumber \]

    Carbonates huguswa na asidi kuunda chumvi za chuma, dioksidi kaboni ya gesi, na maji. Majibu ya carbonate ya kalsiamu, kiungo cha kazi cha Tums ya antacid, na asidi hidrokloric (asidi ya tumbo), kama inavyoonekana katika Kielelezo\(\PageIndex{2}\), inaonyesha majibu:

    \[\ce{CaCO3}(s)+\ce{2HCl}(aq)⟶\ce{CaCl2}(aq)+\ce{CO2}(g)+\ce{H2O}(l) \nonumber \]

    alt
    Kielelezo\(\PageIndex{2}\): Majibu ya calcium carbonate na asidi hidrokloric inavyoonyeshwa. (mikopo: Mark Ott)

    Matumizi mengine ya kabonati ni pamoja na maamuzi ya kioo-ambapo ioni za carbonate hutumika kama chanzo cha ioni za oksidi- na usanisi wa oksidi.

    Carbonati ya hidrojeni ni amphoteriki kwa sababu hufanya kama asidi dhaifu na besi dhaifu. Ions carbonate hidrojeni hufanya kama asidi na kuguswa na ufumbuzi wa hidroksidi mumunyifu ili kuunda carbonate na maji:

    \[\ce{KHCO3}(aq)+\ce{KOH}(aq)⟶\ce{K2CO3}(aq)+\ce{H2O}(l) \nonumber \]

    Kwa asidi, kaboni za hidrojeni huunda chumvi, dioksidi kaboni, na maji. Soda ya kuoka (bicarbonate ya soda au bicarbonate ya sodiamu) ni carbonate ya hidrojeni Poda ya kuoka ina soda ya kuoka na asidi imara kama vile tartrate ya hidrojeni ya potasiamu (cream ya tartar), KHC 4 H 4 O 6. Kama poda ni kavu, hakuna majibu hutokea; mara baada ya kuongeza maji, asidi humenyuka na ions carbonate hidrojeni kuunda dioksidi kaboni:

    \[\ce{HC4H4O6-}(aq)+\ce{HCO3-}(aq)⟶\ce{C4H4O6^2-}(aq)+\ce{CO2}(g)+\ce{H2O}(l) \nonumber \]

    Mkojo utapiga kaboni dioksidi, na kusababisha kupanua wakati wa kuoka, kuzalisha texture tabia ya bidhaa zilizooka.

    Muhtasari

    Njia ya kawaida ya maandalizi ya carbonates ya metali ya alkali na alkali ya ardhi ni kwa mmenyuko wa oksidi au hidroksidi na dioksidi kaboni. Carbonates nyingine huunda kwa mvua. Metali kabonati au kabonati hidrojeni kama vile chokaa (CaCO 3), antacid Tums (CaCO 3), na kuoka soda (NaHCo 3) ni mifano ya kawaida. Carbonates na carbonates hidrojeni hutengana mbele ya asidi na hutengana zaidi inapokanzwa.

    faharasa

    bicarbonate anion
    chumvi ya ioni ya carbonate ya hidrojeni,\(\ce{HCO3-}\)
    kaboni
    chumvi ya anion\(\ce{CO3^2-}\); mara nyingi hutengenezwa na mmenyuko wa dioksidi kaboni na besi
    kaboni hidrojeni
    chumvi ya asidi ya kaboni, H 2 CO 3 (iliyo na anion\(\ce{HCO3-}\)) ambayo atomi moja ya hidrojeni imebadilishwa; carbonate asidi; pia inajulikana kama ion ya bicarbonate