CARBONATE & BICARBONATE-FORMEL-BEISPIELE-STRUKTUR-REAKTIONEN-ZUBEREITUNG

Möglicherweise haben Sie das Aufbrausen gesehen, wenn Limettensaft auf den Boden fällt und eine weiße Markierung hinterlässt. Oder Sie haben vielleicht die Verwendung von Backpulver als Treibmittel zum Aufgehen von Keksen, Kuchen usw. beobachtet.,. Sie können sich über den Sprudel wundern, wenn Club-Soda- oder Cola-Flaschen geöffnet werden. Es ist eine bekannte Tatsache, dass unsere Lieblingsbäckereien durch Zugabe von Backpulver schmackhaft gemacht werden. Die Verwendung von Waschsoda in Wäschereien, bei der Enthärtung von hartem Wasser; und die Verwendung von Kalkstein und Kalkwasser bei der Herstellung von Baustoffen wie Portlandzement, Kalkmörtel usw., – bei allen handelt es sich um Carbonate oder Bicarbonate.

Carbonate und Bicarbonate finden ihren Weg in den Haushalt, in metallurgische Prozesse und sogar in biologische Reaktionen. Sie sind in Zahnpasten, Kreiden, Mineralien, Medikamenten usw. enthalten.

  • Formeln & Strukturen
  • Carbonathaltige Verbindungen & Bicarbonate
  • Vorkommen
  • Herstellung
  • Allgemeine Eigenschaften
  • Chemische Reaktionen
  • Untersuchung einiger einzelner Verbindungen

FORMELN & STRUKTUREN VON CARBONATEN UND BICARBONATANIONEN

Was sind Carbonate & Bicarbonate?

Sehr einfach. Dies sind die Salze der Kohlensäure.

  • Formel von Carbonat ionen: CO32-
  • Formel von Bicarbonat ionen: HCO3- (Es wird auch als oder Hydrogencarbonat-Ion in IUPAC-System bezeichnet)

Diese Anionen werden aus Kohlensäure, H2CO3, gebildet, indem H + -Ionen nacheinander wie folgt entfernt werden:

H2CO3 <——-> HCO3- + H+ <——–> CO32- + H+

Die strukturellen Beziehungen können dargestellt werden als:

 struktur von Carbonat Bicarbonat Kohlensäure

Ihre Formen sind trigonal planar mit 120o Bindungswinkeln am Kohlenstoffatom. Das zentrale Kohlenstoffatom erfährt eine sp2-Hybridisierung.

VERBINDUNGEN, DIE CARBONAT- ODER BICARBONATANIONEN ENTHALTEN

Üblicherweise bilden Metallionen mit größerer Atomgröße stabile Carbonate und Bicarbonate. Ein Teil der Bicarbonate kann nur in wässrigem Medium nachgewiesen werden. Einige wichtige Carbonate und Bicarbonate sind unten aufgeführt.

Carbonate & Bicarbonate
Gruppe Verbindung Allgemeine Formel Beispiele
Gruppe-1 (Alkalimetalle) Carbonate M2CO3 Li2CO3, Na2CO3, K2CO3 usw.,
bicarbonate MHCO3 LiHCO3, NaHCO3, KHCO3 usw,
Gruppe-2 (Erdalkalimetalle) Carbonate MCO3 MgCO3, CaCO3, BaCO3 usw,
bicarbonate M(HCO3)2 Mg(HCO3)2, Ca(HCO3) 2 usw,
p-Block-Elemente Carbonate _ Tl2CO3 und PbCO3
Übergangselemente Carbonate _ ZnCO3, CuCO3, Ag2CO3, FeCO3 usw,.

VORKOMMEN

In der Natur sind mehrere Karbonatmineralien vorhanden. Einige von ihnen sind unten aufgeführt.

Karbonatmineralien
Formel Name des Minerals
Na2CO3 Soda oder Natrit
CaCO3 Kalkstein oder Calcit oder Aragonit oder Kreide
MgCO3 Magnesit
CaCO3.MgCO3 Dolomit
SrCO3 Strontianit
BaCO3 Witherit
PbCO3 Cerrusit
FeCO3 Siderit
CuCO3.Cu (OH)2 Malachit
2.Cu(OH)2 Azurit
ZnCO3 Smithsonit (in der alten Literatur ist es als Calamin bekannt)
CdCO3 Otavit

HERSTELLUNG VON CARBONATEN & BICARBONATE

Kohlensäure entsteht, wenn Kohlendioxidgas in Wasser gelöst wird.

H2O + CO2 <——–> H2CO3

Obwohl diese Reaktion einfach aussieht, ist sie das Grundprinzip bei der Herstellung von Club Soda, Coca Cola, Pepsi usw.,. Diese Getränke werden durch Auflösen von Kohlendioxidgas in Wasser bei hohem Druck hergestellt. Natürlich werden auch einige andere Zutaten hinzugefügt, um den Geschmack des Produkts zu verbessern. Das ist eine andere Geschichte. Wenn Sie die Flasche öffnen, tritt das Kohlendioxidgas mit Sprudeln aus (Sie nennen es Sprudeln).

Es ist möglich, entweder Carbonat oder Bicarbonat zu erhalten, indem Kohlendioxid in alkalische Lösungen geleitet wird. Üblicherweise entstehen Carbonate, wenn kleine Mengen Kohlendioxid durch alkalische Lösungen geleitet werden.

Z.B.

2NaOH + CO2 <——> Na2CO3 + H2O
kleine Menge ziemlich löslich in Wasser
Ca(OH)2 + CO2 <——> CaCO3↓ + H2O
kleine Menge unlöslich im Wasser

Aber Bicarbonate werden schließlich gebildet, wenn überschüssiges Kohlendioxid in die Lösung geleitet wird.

Z.B.

NaOH + CO2 <——> NaHCO3
überschuss schwer löslich
in kaltem Wasser
Ca(OH)2 + 2CO2 <——> Ca (HCO3)2
überschuss löslich in Wasser

Anwendung-1: Es wird beobachtet, dass Kalkwasser, Ca (OH) 2 zunächst milchig wird, wenn Kohlendioxid durchströmt wird, und nach dem Passieren von Kohlendioxidüberschuss klar wird. Zunächst bildet sich ein unlöslicher weißer Feststoff, CaCO3. Daher wird Kalkwasser milchig. Es wird dann in wasserlösliches Bicarbonat umgewandelt, Ca (HCO3) 2 beim Vorbeileiten von überschüssigem Kohlendioxid, indem die Lösung wieder klar gemacht wird.

Die Reaktionen sind nachfolgend zusammengefasst.

Ca(OH)2 + CO2 ———-> CaCO3↓ + H2O
Gelöschter Kalk kleine Menge weißer Körper
CaCO3 + H2O + CO2 ———-> Ca (HCO3)2
überschuss löslich

Hinweis: Die Bildung von Calciumcarbonat ist eine der Reaktionen, die beim Abbinden von Kalkmörtel auftreten, der beim Bau von Altbauten verwendet wurde

Anwendung-2: Es wurde beobachtet, dass ein weißer Niederschlag gebildet wird, wenn wässrige Lösung von Natriumhydroxid für längere Zeit in den Behältern aufbewahrt wird, die nicht richtig verschlossen sind. Es ist wegen der Bildung von unlöslichem NaHCO3, wenn NaOH mit überschüssigem Kohlendioxid in Luft reagiert.

NaOH + CO2 <——> NaHCO3
überschuss schwer löslich
in kaltem Wasser

ALLGEMEINE EIGENSCHAFTEN

Physikalischer Zustand:

* Carbonate und Bicarbonate sind bei Raumtemperatur Feststoffe. Carbonate von Gruppe-1- und Gruppe-2-Elementen sind farblos. Die Carbonate von Übergangselementen können hingegen gefärbt sein.

* Die polarisierende power der gruppe-1 metall ionen (M +) ist weniger als die polarisierende power der gruppe-2 metall ionen (M2 +). Daher sind Gruppe-2-Carbonate kovalenter als die Carbonate der Gruppe-1.

Während die Polarisationsleistung in der Gruppe mit zunehmender Größe des Metallions abnimmt. Daher nimmt die ionische Natur in der Gruppe zu.

* NaHCO3 und KHCO3 können im festen Zustand existieren. Die Bicarbonate der Gruppe-2-Elemente sind jedoch nur in wässrigen Lösungen bekannt.

Löslichkeit in Wasser:

* Mit Ausnahme von Li2CO3 sind die Gruppe-1-Carbonate in Wasser ziemlich löslich. Die Löslichkeit nimmt in der Gruppe zu, wenn die ionische Natur zunimmt.

* Gruppe-2-Carbonate sind in Wasser schwer löslich, da ihre Gitterenergien höher sind (dies liegt an der Zunahme der kovalenten Natur). In dieser Gruppe ist kein eindeutiger Löslichkeitstrend zu beobachten.

Aber Gruppe-2-Carbonate sind in einer Lösung von CO löslich2 aufgrund der Bildung von HCO3-.

Thermische Stabilität:

* Carbonate werden beim Erhitzen zu Kohlendioxid und Oxid zersetzt. Während Bicarbonate Carbonat, Wasser und Kohlendioxid ergeben.

* Die thermische Stabilität von Gruppe-1- und Gruppe-2-Carbonaten (auch von Bicarbonaten) nimmt in der Gruppe zu, wenn die Polarisationskraft des Metallions abnimmt.

* Aus demselben Grund sind Carbonate der Gruppe-1 stabiler als die der Gruppe-2.

* Kleine und hochgeladene Metallionen besitzen mehr polarisierende Kraft und erleichtern somit die Zersetzung von Carbonationen in Kohlendioxid und Oxidionen.

CHEMISCHE REAKTIONEN

Die wichtigste Reaktion dieser Anionen ist die Zersetzung durch Freisetzung von Kohlendioxid entweder beim Erhitzen oder durch Zugabe von Säuren. Wasser oder Oxid sind die anderen Produkte.

2HCO3- ——–> CO32- + CO2 + H2O (beim Erhitzen)

HCO3- + H+ ——–> CO2 + H2O (im sauren Medium)

CO32- ——–> CO2 + O2- (beim Erhitzen)

CO32- + 2H+ ———> CO2 + H2O (in saurem Medium)

Abbildungen:

i) 2NaHCO3 ——–> Na2CO3 + CO2 + H2O (beim Erhitzen)

ii) NaHCO3 + H+ ——–> Na + + CO2 + H2O

Anwendung: Deshalb wird Backpulver (NaHCO3) als Treibmittel verwendet, um Kekse, Kuchen usw. aufzuziehen.,. Es wird beim Erhitzen zu CO2 und Wasser zersetzt. Dies macht die Kekse porös und schmackhaft.

iii) Ca (HCO3)2 ——–> CaCO3 + CO2 + H2O (beim Erhitzen)

Mg(HCO3)2 ——–> MgCO3 + CO2 + H2O (beim Erhitzen)

Anwendung: Die vorübergehende Härte des Wassers beruht auf der Anwesenheit von Bicarbonaten von Ca und Mg. Es ist möglich, temporäre Härte durch kochendes Wasser zu entfernen. Beim Sieden werden die löslichen Bicarbonate zu unlöslichen Carbonaten zersetzt, die abfiltriert werden können.

iv) CaCO3 ——–> CaO + CO2 (beim Erhitzen)

Anwendung: Diese Reaktion wird verwendet, um Schnellkalk (CaO) in Kalköfen zu erhalten, der weiter zur Herstellung von Löschkalk, Ca (OH) 2, verwendet wird. Dies ist auch eine der Reaktionen, die bei der Herstellung von Portlandzement auftreten. Technisch wird diese Art der Reaktion Calcinierung genannt.

v) CaCO3 + 2HCl ——–> CaCl2 + H2O + CO2

vi) MgCO3 + 2HCl ——–> MgCl2 + H2O + CO2

oder allgemein

CO32- + 2H+ ———> CO2 + H2O

Kommentar: Diese Reaktion ist das Prinzip beim Nachweis von Carbonationen in einem bestimmten Salz.

Calciumcarbonat ist im Marmorstein vorhanden. Dieses wird beim Kontakt mit Säuren zu Kohlendioxid zersetzt. Daher wird das Aufschäumen beobachtet, wenn Säuren auf den Boden fallen gelassen werden. Limettensaft enthält Zitronensäure, die Kohlendioxid freisetzt und unlösliches Calciumcitrat bildet, das als weiße Markierung erscheint.

Hinweis: Auf Granitböden, die selten Karbonate enthalten können, wird manchmal ein Aufschäumen beobachtet. Dies kann von Flechten stammen, die auf ihnen lebten.

UNTERSUCHUNG EINIGER EINZELNER CARBONATE UND BICARBONATE

Li2CO3:

* Lithiumcarbonat ist ein farbloses Salz mit polymerer Natur.

* Es ist in Wasser schwer löslich und seine Löslichkeit nimmt mit zunehmender Temperatur ab. Es löst sich jedoch in Gegenwart von Kohlendioxid aufgrund der Bildung von LIHCO auf3.

* Es wird in der Psychiatrie zur Behandlung von Manie eingesetzt. Die Lithiumionen stören die Natriumpumpe und hemmen die Aktivität der Proteinkinase C (PKC).

* Es wird auch zur Herstellung von Lithium-Kobaltoxid verwendet – das in Lithium-Ionen-Batteriekathoden vorhanden ist.

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