Карбонатна кислота. Солствірному оксиду карбону(IV) С02 відповідає карбонатна кислота Н2С03.
Карбонатна кислота Н2С03—нестійка сполука. Вона існує лише у водному розчині. Під час намагання виділити
Цим пояснюються кислотні властивості карбонатної кислоти Н2С03. Карбонатна кислота належить до слабких кислот, тобто дисоціює на йони незначною мірою. Як двохосновна, вона утворює два ряди солей: середні —карбонати і кислі — гідрогепкарбонати.
Карбонати—кристалічні речовини. У воді не розчиняються, за винятком карбонатів лужних металів та амонію.
Унаслідок дії кислот на тверді карбонати або їхні водні розчини виділяється оксид карбону(IV), що викликає спінювання:
• Наведене рівняння запишіть у йоішій формі, а також складіть два рівняння реакцій, що ілюструють дію інших кислот на карбонати та їхні розчини.
Лабораторна робота 7
Якісна реакція на карбонат-іони
У дві пробірки всипте потроху (аби тільки вкрилось дно) карбонату магнію і карбонату натрію. В обидві пробірки додайте по 1 мл розбавленої хлоридної кислоти й одразу ж закрийте кожну пробірку пробкою з відведеною трубкою, кінець якої опустіть у пробірку з вапняною водою (розчин Са(ОН)2).
Що спостерігається? Складіть рівняння реакцій і запишіть їх у повній та скороченій йонних формах. Зробіть висновок, що є
• Поясніть, чому карбонатами, як і основами, можна користуватися для нейтралізації кислот.
Практичне значення. Із солей карбонатної кислоти важливе значення має карбонат кальцію СаС03. Він зустрічається в природі у вигляді мармуру, вапняку, крейди. Мармур використовують як оздоблювальний матеріал у будівництві та скульптурі, вапняк —для добування вапна, яке також застосовується у будівництві, а крім того, вноситься у ґрунт для зниження кислотності та поліпшення його структури. Крейду застосовують для побілки, а також у скляній, гумовій та інших галузях промисловості.
Карбонат кальцію СаС03 у воді не розчиняється. Тому вапняна вода (розчин гідроксиду кальцію) внаслідок пропускання крізь неї оксиду карбону(ІV) стає каламутною:
Проте, якщо пропускати С02 довго, то каламуть із часом зникає. Це пояснюється утворенням розчинної кислої солі — гідрогенкарбонату кальцію:
СаС03 + С02 + Н20 = Са(НС03)2
Гідрогенкарбонат кальцію Са(НС03)2 — речовина нестійка. Під час кип'ятіння розчину або тривалого стояння на повітрі гідрогенкарбонат розкладається з виділенням С02 й утворенням середньої солі:
Гідрогенкарбонати лужноземельних металів, на відміну від їх карбонатів, добре розчиняються у воді. Розчинністю гідрогенкарбонатів у воді пояснюється постійне пересування карбонатів у природі. Грунтові води, що містять С02, проходячи крізь ґрунт і особливо крізь шари вапняку, розчиняють карбонат кальцію й виносять його з собою у вигляді гідрогенкарбонату в струмки, річки й морс. Звідти він потрапляє в організм морських тварин і іідс на побудову їхніх кістяків або, виділяючи вуглекислий газ, знову перетворюється на карбонат кальцію і відкладається у вигляді вапняку і т. д.
Карбонат натрію Na2C03 (кальцинована сода) і його кристалогідрат Na2C03 • 10Н20 (кристалічна сода) використовуються у виробництві скла, мила, мийних засобів, барвників тощо. У великій кількості їх потребують целюлоз-но-паперова, текстильна, нафтова та інші галузі промисловості.
Гідрогенкарбонат натрію NaHC03 (питна сода) широко використовується під час випікання хліба, у харчовій промисловості, медицині, побуті. Питна сода входить до складу наповнювачів для вогнегасників. •
Карбонат калію К2С03 (поташ) застосовують для виготовлення мила, тугоплавкого скла, у фотосправі.
Твердість води. Вода, що біжить вапнистими гірськими породами, взаємодіє з оксидом карбону(IV) і перетворює карбонати кальцію й магнію на розчинні кислі солі — гід роге нкарбонати.
• Складіть відповідні рівняння реакцій і запишіть їх у йонній формі.
Перетворення нерозчинних карбонатів на розчинні гід-рогенкарбонати призводить до вимивання карбонатів із земної кори, внаслідок чого утворюються порожнини — печери. А вода, що насичується розчинними гідрогенкарбо-натами кальцію і магнію та іншими солями, стає твердою.
Твердість води, зумовлена наявністю йонів кальцію Са2+ і йонів магнію Mg2+, називається загальною твердістю води.
Чим вищий вміст у воді цих йонів, тим більша твердість води.
Загальна твердість води складається з карбонатної (тимчасової) і некарбонатної (постійної). Карбонатна твердість спричинюється наявністю у воді гідрогенкарбонатів кальцію і магнію. Вона усувається кип'ятінням. Некарбонатна твердість обумовлюється наявністю у воді сульфатів, хлоридів, нітратів тощо кальцію і магнію.
Ми розглядатимемо карбонатну, або тимчасову, твердість води.
Тверда вода непридатна для промислових і господарських потреб. У ній погано намилюється мило, дуже важко вимити волосся, прати білизну; погано розварюються овочі, а якщо використовувати таку воду у парових котлах, то утворюється накип. Він має погану теплопровідність, тому спричинює місцеве перегрівання стінок. Випадкове відлущення частини накипу від розпеченої стінки може призвести до швидкого випаровування води і вибуху котла.
З таких причин тверду воду перед використанням треба пом'якшувати, тобто видаляти з неї гідрогенкарбонати кальцію і магнію, переводячи їх у нерозчинні. Цього досягають насамперед кип'ятінням води. При цьому гідрогенкарбонати кальцію та магнію розкладаються:
Карбонати кальцію та магнію, а також гідроксид магнію випадають в осад, і вода втрачає твердість.
У домашніх умовах (під час прання, наприклад) для пом'якшення води можна додавати соду Na2C03, у промислових умовах—частіше додають гашене вапно Са(ОН)2 та інші речовини:
Завдання для самоконтролю
130. У першу порцелянову чашку насипали карбонат кальцію, в другу — нітрат калію, в третю — хлорид натрію і почали прожарювати, забувши позначити вміст чашок. Як можна, спостерігаючи процес прожарювання і випробовуючи продукти реакції, розпізнати взяті солі?
131. Як здійснити такі перетворення:
Напишіть відповідні рівняння реакцій.
132. Як, маючи у розпорядженні тільки хлорид ну кислоту, розпізнати карбонат барію, сульфат барію, сульфіт барію? Відповідь проілюструйте рівняннями реакцій.
133. Як позбутися тимчасової твердості води? Відповідь проілюструйте рівняннями реакцій і запишіть їх у йонній формі.
134. Крізь розчин їдкого натру пропустили 5,6 л (н. у.) оксвду карбону(ІУ). Маса утвореного гідрогенкарбонату натрію становить
(а) 21 г; (б) 42 г; (в) 84 г; (г) 168 г.
135. Унаслідок термічного розкладу 1 моль гідрогенкарбонату натрію, масова частка домішок в якому становить 2 %, утворюється вуглекислий газ об'ємом (н. у.)
(а) 5,5 л; (б) 11 л; (в) 22 л; (г) 22,4 л.
136*. Для аналізу вапняку на вміст карбонату кальцію взяли наважку 5 г. На розчинення карбонату, який міститься у цій пробі, витрачено 100 мл 0,9 M розчину хлороводню. Яка масова частка карбонату кальцію у вапняку?
137*. Суміш карбонату і гідрогенкарбонату натрію масою 146 г нагрівали доти, поки не припинилось зменшення маси. Маса залишку, що утворився після нагрівання, становить 137 г. Обчисліть масову частку карбонату натрію у цій суміші.
Із рослин, які поїдаються тваринами, Карбон переходить у тваринні організми. Тварини виділяють Карбон у вигляді вуглекислого газу під час дихання. Рослини і тварини з