Os carbonatos são um grande grupo de minerais amplamente distribuídos. Os minerais da classe carbonato incluem sais de ácido carbônico, na maioria das vezes são sais de cálcio, magnésio, sódio, cobre. No total, cerca de 100 minerais são conhecidos nesta classe. Alguns deles são muito difundidos na natureza, como a calcita e a dolomita.

Estruturalmente, todos os carbonatos pertencem ao mesmo tipo básico - ânions 2- são radicais isolados na forma de triângulos planos.

A maioria dos carbonatos são compostos simples anidros, principalmente Ca, Mg e Fe com um ânion complexo 2-. Menos comuns são carbonatos complexos contendo ânions adicionais (OH) - , F - e Cl - . Entre os carbonatos anidros mais comuns, destacam-se os carbonatos trigonais e ortorrômbicos. Os carbonatos costumam ter uma cor clara: branco, rosa, cinza, etc., com exceção dos carbonatos de cobre, que têm cor verde ou azul. A dureza dos carbonatos é de cerca de 3-4,5; a densidade é baixa, exceto para os carbonatos de Zn, Pb e Ba.

Uma importante característica diagnóstica é o efeito sobre os carbonatos de ácidos (HCl e HNO 3), dos quais eles fervem até certo ponto com a liberação de dióxido de carbono. Por origem, os carbonatos são minerais sedimentares (sedimentos bioquímicos ou químicos) ou sedimentar-metamórficos; superfície, característica da zona de oxidação, e às vezes carbonatos hidrotermais de baixa temperatura também são distinguidos.

Os principais minerais são os carbonatos

		Syngony	Dureza
Calcita	Calcita CaCO3
	Rodocrosita MnCO3
	Magnesita MgCO3
	Siderita PeCO3
	Smithsonite ZnCO3
Dolomite	Dolomita CaMg(CO3)2
Aragonite	Aragonita CaCO3
	Witherite VaCO3
	Estrotianita SrCO3
	Cerusita PbCO3
Malaquita	Malaquita Cu2(CO3)(OH)2
	Azurita Cu3(CO3)2(OH)2
carbonatos de terras raras	Bastnasita Ce(C03)R
	Parisite Ca (Ce, La) 2 × 3 F 2
	Sódio Na 2 CO 3 10H 2 O
	Nahcolite NaHCO3
Nyerereita	Nierreita Na2Ca(CO3)2

Muitos dos carbonatos difundidos, especialmente calcita, magnesita, siderita e dolomita, têm morfologia cristalina semelhante, propriedades físicas próximas, ocorrem nos mesmos agregados e muitas vezes têm composição química variável. Portanto, é difícil, e às vezes impossível, distingui-los por sinais externos, dureza, clivagem. Uma técnica simples para diagnosticar carbonatos pela natureza de sua reação com o ácido clorídrico tem sido usada há muito tempo. Para isso, uma gota de ácido diluído (1:10) é aplicada ao grão de carbonato. A calcita reage ativamente, e uma gota de solução ferve das bolhas de CO2 liberadas, a dolomita reage fracamente, apenas em pó e a magnesita - quando aquecida.

Resultados mais confiáveis ​​são obtidos pelos seguintes estudos laboratoriais: determinação precisa de seus índices de refração; realizar reações microquímicas em placas de rocha polida com reagentes que colorem diferentes minerais em cores diferentes; análise térmica (determinação da temperatura de decomposição de um mineral, cada carbonato tem sua própria temperatura); estudos de raios-x.

depósitos de carbonato

O carbonato mais comum é a calcita. A calcita transparente é chamada de longarina islandesa, longarina calcária opaca. A calcita forma rochas como calcário e giz. A quantidade esmagadora de calcita foi formada devido ao seu acúmulo biogênico. Ao mesmo tempo, a calcita de origem hidrotermal também é conhecida. Nos solos, a calcita se acumula como resultado da reação do cálcio liberado durante o intemperismo com o dióxido de carbono no ar do solo; solos de regiões áridas são especialmente ricos em calcita. Calcita e dolomita formam mármore. Siderita é um mineral típico de minérios de pântano; sua origem endógena raramente é notada. A malaquita é uma bela pedra ornamental; como o mineral azurita Cu3(CO3)2(OH)2, que é próximo a ele em composição e propriedades, é formado na superfície da Terra como resultado da oxidação de sulfetos de cobre.

O uso de carbonatos

Carbonatos de cálcio, magnésio, bário, etc. são usados ​​na construção, na indústria química, óptica, etc. A soda (Na2CO3 e NaHCO3) é amplamente utilizada na tecnologia, na indústria e na vida cotidiana: na produção de vidro, sabão, papel, como detergente, em postos de gasolina de extintores, no ramo de confeitaria. Os carbonatos ácidos desempenham um importante papel fisiológico, sendo substâncias tampão que regulam a constância da reação sanguínea.

Os carbonatos, que constituem cerca de 1,7% da massa da crosta terrestre, são minerais sedimentares ou hidrotermais. Do ponto de vista químico, são sais de ácido carbônico - H2CO3, a fórmula geral é ACO 3 - onde A é Ca, Mg, Fe, etc.

Os carbonatos têm redes cristalinas iônicas; caracterizado por baixa densidade, brilho vítreo, cor clara (exceto para carbonatos de cobre), dureza 3-5, reação com HCl diluído.

Propriedades gerais - cristaliza em sistemas rômbicos e trigonais (boas formas cristalinas e clivagem ao longo de um losango); baixa dureza 3-4, cor predominantemente clara, reação com ácidos (HCl e HNO3 ) com a liberação de dióxido de carbono.

Os mais comuns são: calcita CaCO 3, magnesita Mg CO 3, dolomita CaMg (CO 3) 2, siderita Fe CO 3.

Carbonatos com um grupo hidroxila (OH):

Malaquita Cu 2 CO 3 (OH) 2 - cor verde e reação com HC eu ,

Azurita Cu 3 (CO 3) 2 (OH) 2 - azul, transparente em cristais.

A gênese dos carbonatos é diversa - sedimentar (química e biogênica), hidrotermal, metamórfica.

Quando aquecidos, os carbonatos ácidos se transformam em carbonatos normais:

Com forte aquecimento, os carbonatos insolúveis se decompõem em óxidos e dióxido de carbono:

Os carbonatos reagem com ácidos mais fortes que o carbônico (quase todos os ácidos conhecidos, incluindo os orgânicos) com a liberação de dióxido de carbono, essas reações são reações qualitativas para a presença de carbonatos em solução:

Dos carbonatos normais, apenas os sais de metal alcalino, amônio e tálio são solúveis em água. Devido à hidrólise, suas soluções apresentam uma reação alcalina. Os carbonatos normais de cálcio, bário, estrôncio e chumbo são pouco solúveis. Todos os carbonatos ácidos são altamente solúveis em água; carbonatos ácidos de álcalis fortes também têm uma reação ligeiramente alcalina.

Estes são minerais formadores de rochas de rochas sedimentares (calcário, dolomitos, etc.) e minerais metamórficos - mármore, skarns.

Os carbonatos são amplamente utilizados na metalurgia ferrosa como fundente e como matéria-prima para a produção de refratários e cal. Eles são usados ​​na construção, óptica, metalurgia, como fertilizantes. A malaquita é usada como pedra ornamental. Grandes acumulações de magnesita e siderita são uma fonte de ferro e magnésio.

Os bicarbonatos de sódio, cálcio e magnésio são encontrados na forma dissolvida em águas minerais, e também, em pequenas concentrações, em todas as águas naturais, exceto na precipitação atmosférica e nas geleiras. Os bicarbonatos de cálcio e magnésio causam a chamada dureza temporária da água. Com forte aquecimento da água (acima de 60°C), os bicarbonatos de cálcio e magnésio se decompõem em dióxido de carbono e carbonatos levemente solúveis, que precipitam nos elementos de aquecimento, no fundo e nas paredes das louças, nas superfícies internas dos tanques, caldeiras, tubulações, válvulas, etc., formando uma escória.

Carbonatos normais são amplamente distribuídos na natureza, por exemplo: CaCO 3 calcita, CaMg (CO 3) 2 dolomita, MgCO 3 magnesita, FeCO 3 siderita, BaCO 3 witherita, BaCa (CO 3) 2 barita calcita, etc. Também existem minerais que são carbonatos básicos, por exemplo, malaquita CuCO 3 Cu (OH) 2.

Calcita, CaCO3. Nome do grego. "calc" - cal queimada. Sinônimo- calcário. O nome foi proposto por Haidinger em 1845 e, como o nome do elemento químico, vem de lat. calx (gênero calcis) - cal.

Sedimentar organogênico, hidrotermal. Cristais em forma de romboedros. Clivagem perfeita ao longo do romboedro. Ferve sob a ação de HCl diluído no frio. Variedades: transparente, incolor - spar islandês, branco rômbico - aragonita. Os estratos de rochas sedimentares consistem principalmente de calcita: giz, calcário, mármore. A calcita também consiste em tufo calcário - travertino.

Em sua forma pura, a calcita é branca ou incolor, transparente (espargo islandês) ou translúcida, dependendo do grau de perfeição da estrutura cristalina. As impurezas colorem-no em cores diferentes. Ni cores verdes; cobalto, calcita manganês - rosa. Pirita finamente dispersa apresenta coloração azulada e esverdeada. Calcita com uma mistura de ferro - amarelada, acastanhada, marrom-avermelhada; com uma mistura de clorito - verde. A matéria carbonácea muitas vezes confere uma cor preta irregular à calcita. Cristais conhecidos com inúmeras inclusões de substâncias betuminosas, têm uma cor amarela ou marrom.

A linha é branca, a densidade é 2,6-2,8, a fratura é escalonada, a dureza na escala de Mohs é 3, a clivagem é perfeita ao longo do romboedro principal, o brilho é vítreo a perolado. Efervescente em contato com ácido clorídrico diluído (HCl). Uma variedade de gêmeos de intercrescimento e germinação de acordo com inúmeras leis, bem como gêmeos de deformação, é característica. Cristais transparentes têm birrefringência leve, que é especialmente bem observada através de superfícies de clivagem em punções romboédricas ou placas grossas.

A metalurgia ferrosa consome milhões de toneladas de calcário como fluxo. Além disso, o calcário é queimado para cal na indústria da construção. A longarina islandesa é usada em óptica para fazer polarizadores.

magnesita, MgCO3. Nomeado após a província grega de Magnésia. Sinónimo: spar magnesiano. A forma dos cristais é romboédrica com clivagem perfeita ao longo do romboedro. Na maioria dos casos, ocorre na forma de agregados granulares de cor branco-neve com fratura concoidal (magnesita “amorfa”) e em grãos alongados acinzentados. Hidrotérmico.

A composição é próxima do teórico. Das impurezas, o Fe é da maior importância; menos Mn, Ca. Cristais são raros. Geralmente agregados densos de vários tamanhos de grão até tipo porcelana. A magnesita de porcelana geralmente contém misturas de opala e silicatos de magnésio. Frágil. A dureza de 4-4,5 em porcelana é de até 7 (devido à mistura finamente dispersa de opala). Cor branca, cinza, raramente amarelada Ocorre em depósitos hidrotermais ou como produto do intemperismo de rochas ultramáficas.

Com ácidos diluídos, a magnesita reage sem efervescência, o que é diferente da calcita similar. Reação com HCl somente em pó quando aquecido.

A magnesita é utilizada para a produção de refratários e ligantes, na indústria química. É usado para a produção de tijolos refratários. É também um minério de magnésio e seus sais.

Uma importante matéria-prima para a produção de tijolos refratários e pós de curativos. O uso de calcário dolomítico melhora a qualidade do sinter, pellets e reduz a viscosidade das escórias de alto forno. Depósitos: Satka (Rússia), Veych (Áustria), Liao Tong e Shen-King (Nordeste da China), Quebec (Canadá).

Malaquita, CuCO3 × Cu(OH)2. Nome do grego. "Malakhe" - malva (que significa a cor verde das folhas de malva).

Malaquita (do grego choupo e malva) é um mineral, o principal carbonato de cobre (dihidroxocarbonato de cobre(II). A composição do mineral é quase exatamente expressa pela fórmula CuCO 3 ·Cu(OH) 2 , mas uma grafia moderna mais precisa da fórmula química cristalina da malaquita é Cu 2 (CO 3) (OH) 2 . Um sinônimo obsoleto é o verde de cobre carbônico.

A singonia é monoclínica. Gêmeos por (100). Dureza 3,5-4,0; densidade 3,7-4,1 g/cm³. Cor verde em diferentes tonalidades; o brilho é diferente, dependendo da composição: vítreo em cristais ou sedoso em agregados e pedaços fibrosos finos.

O habitus dos cristais é prismático, lamelar, acicular. Os cristais tendem a se dividir com a formação de esferocristais, esferulitos de fibras finas, dendritos de esferoidolita.

Quando aquecido em um frasco, libera água, dióxido de carbono e fica preto:

A solubilidade da malaquita em ácidos com liberação de dióxido de carbono, assim como em amônia, que se transforma em uma bela cor azul, é característica.

Desde os tempos antigos, é conhecido um método para obter cobre livre da malaquita. Sob condições de combustão incompleta do carvão, nas quais o monóxido de carbono é formado, ocorre a seguinte reação:

Azurita, 2CuCO3 × Cu(OH)2. O nome é derivado do persa Lazvard, que significa azul. O mineral é de cor azul com brilho vítreo, quebradiço. Televisão. 3.5-4. A cor da linha é azul-azulada, a clivagem é perfeita, a fratura é concoidal.

Um dos minerais secundários mais comuns contendo cobre. Um indicador e recurso de pesquisa de minérios de cobre, a azurita é em si um minério de cobre, embora menos valioso que a malaquita.

É formado nas zonas de oxidação próximas à superfície da maioria dos depósitos de sulfeto de cobre; é encontrado em minérios de cobre secundários juntamente com malaquita. É instável sob condições climáticas e é facilmente substituído por malaquita. Muitas vezes na rocha há aderências em faixas de azurita e malaquita, que às vezes são cortadas e polidas - essa variedade é chamada de azurita-malaquita.

Sinterizado, terroso, concêntrico concentricamente. Ferve sob a ação de HCl diluído. Usado como pedras ornamentais decorativas, minérios para cobre.

Siderita, FeCO3. Nome do grego. palavra para ferro. Um sinônimo é spar de ferro. O mineral é de origem sedimentar, de cor marrom, solúvel em ácidos minerais. Quando oxidado, transforma-se em minério de ferro marrom. Um minério importante para a produção de ferro, pois contém até 48% de ferro e não contém enxofre e fósforo. Os agregados são granulares, terrosos, densos, às vezes em concreções esféricas.

A cor da linha é branca, o brilho é vítreo, translúcido, a dureza é 3,5 - 4,5, a clivagem é perfeita, a densidade é 3,96 g/cm³.

Origem: Hidrotermal - ocorre em depósitos polimetálicos como mineral de veios. Facilmente intemperiza-se a limonita, geralmente em massas granulares branco-amareladas, acastanhadas. Reage com HC1 frio, cuja gota fica verde. Cor: marrom amarelado, marrom, cinza, cinza amarelado, cinza esverdeado.

Siderita contém até 48,3% de Fe e é usada como minério de ferro. Depósitos: Bakalskoe (Urais do Sul), Kerchskoe (Ucrânia).

Rodocrosita, MnCO3. Nome do grego. "radon" - rosa e "chros" - cor. Sinónimo: manganês. Geralmente na forma de agregados granulares de cor rosa, framboesa, a linha é branca. Reage com HCl frio.

Existem séries isomórficas MnCO 3 - CaCO 3 e MnCO 3 - FeCO 3 . O manganês é parcialmente substituído por magnésio e zinco. Variedades portadoras de ferro: ponita e ferrorodocrosita. A singonia é trigonal. Cristais tabulares, prismáticos, romboédricos e escalenoédricos espessos. Gêmeos em (0112) são raros. Clivagem perfeita de acordo com (1011). Agregados: granulares, densos, colunares, esféricos, conchosos, crostas. Cor: rosa, vermelho, cinza amarelado, marrom. Brilho de vidro. Dureza 3,5-4. Gravidade específica 3.7.

Mineral hidrotermal de depósitos de média e baixa temperatura de chumbo, zinco, prata e cobre, em associação com siderita, fluorita, barita, alabandina, etc. Ocorre em depósitos de alta temperatura com rodonita, granada, brinita, tefroita e em pegmatitos com litiofilita.

Em depósitos sedimentares de manganês, associa-se a marcassita, calcita, opala, etc. Neste caso, tem valor industrial. Na crosta de intemperismo de depósitos de manganês e ferro-manganês. Em depósitos sedimentares de manganês primários metamorfoseados.

Usado como minério de manganês. Depósitos: Chiaturskoe (Geórgia), Polunochnoe (Norte dos Urais), Obrochishche (Varna, Bulgária).

Uma solução aquosa de dióxido de carbono tem as propriedades de um ácido fraco: colore (muito fracamente) o tornassol vermelho. Com base nessa propriedade, pode-se concluir que o dióxido de carbono em solução está parcialmente na forma de ácido carbônico (H 2 CO 3), que por sua vez se dissocia parcialmente em íons:

CO 2 + H 2 O ↔ H 2 CO 3,

H 2 CO 3 ↔ 2H++ + CO 3 2-.

Ácido carbónico pode reagir com um ou dois equivalentes de uma base forte, formando carbonatos primários ou ácidos (hidrocarbonatos) e carbonatos secundários ou neutros (normais):

H2CO3 + MON → MHCO3 + H2O;

H 2 CO 3 + 2MOH → M 2 CO 3 + 2H 2 O.

O ácido carbônico, como um ácido dibásico, dissocia-se em duas etapas:

H 2 CO 3 ↔ H + + HCO 3 -

HCO 3 - ↔ H + + CO 3 2-.

Sais, ácido carbônico, carbonatos; clivada hidroliticamente em solução aquosa. Os equilíbrios são estabelecidos em suas soluções:

M 2 CO 3 + H 2 O ↔ MOH + MHCO 3

MHCO 3 + H 2 O ↔ MOH + H 2 CO 3

Portanto, os carbonatos apresentam uma reação alcalina, e isso é verdade não apenas para os carbonatos secundários ou "neutros", mas também para os carbonatos primários ou "ácidos" (hidrocarbonatos). Somente em relação a esses indicadores, para os quais, como para a fenolftaleína, a transição de cor alcalino → ácido ocorre quando a solução ainda é fracamente básica, os carbonatos primários (hidrocarbonatos) reagem ao frio (0 ° C e ligeiramente superior) como "ácidos".

A clivagem hidrolítica do carbonato de sódio (secundário) é, de acordo com Ausrbach, a 18°C ​​em 0,1 N. solução de 3,5% em 0,01 N. - 12,4%. Em 0,1n. em uma solução de carbonato de sódio, a concentração de íons hidróxido é, portanto, a 18 ° C 3,5-10 -3 mol / l. Em uma solução de bicarbonato de sódio, está na mesma temperatura 1,5 10 -6 mol / l.

Carbonatos primários (hidrocarbonatos) de metais alcalinos, alcalino-terrosos e alguns outros metais bivalentes são conhecidos. Todos eles são facilmente solúveis em água. Uma exceção é o hidrocarbonato de sódio, cuja baixa solubilidade é baseada no método Solvay de obtenção de refrigerante. Quando as soluções de bicarbonatos são fervidas, elas são convertidas em carbonatos normais com eliminação de CO 2 .

Carbonatos secundários ou normais são formados principalmente por metais mono e divalentes. Os carbonatos normais, com exceção dos carbonatos de metais alcalinos, são pouco solúveis em água.

Além dos carbonatos de metais alcalinos, o carbonato de amônio também é facilmente solúvel. Carbonato de tálio muito facilmente solúvel e monovalente.

Todos os carbonatos são decompostos por ácidos não voláteis. Ácidos muito fracos (como bórico e silícico e, consequentemente, seus anidridos) decompõem carbonatos apenas quando calcinados.

Carbonatos de metais alcalinos podem ser fundidos sem decomposição. Outros carbonatos se decompõem quando aquecidos, separando CO 2: M 2 CO 3 \u003d M 2 O + CO 2.

Esta decomposição é facilitada pela remoção do CO 2 formado (redução de pressão) ou pela eliminação do óxido M 2 O da mistura. Este último pode ser obtido pela adição de um ácido resistente ao calor ou seu anidrido, como SiO 2 , que forma um sal com um óxido básico. A decomposição de carbonatos por calcinação com anidridos de ácidos muito fracos, mas resistentes ao calor, como os ácidos bórico e silícico, baseia-se nessa propriedade.

ácidos carboxílicos compostos que contêm um grupo carboxila são chamados:

Os ácidos carboxílicos são distinguidos:

• ácidos carboxílicos monobásicos;
• ácidos dibásicos (dicarboxílicos) (2 grupos UNSD).

Dependendo da estrutura, os ácidos carboxílicos são distinguidos:

• alifático;
• alicíclico;
• aromático.

Exemplos de ácidos carboxílicos.

Obtenção de ácidos carboxílicos.

1. Oxidação de álcoois primários com permanganato de potássio e dicromato de potássio:

2. Hidrólise de hidrocarbonetos halogenados contendo 3 átomos de halogênio em um átomo de carbono:

3. Obtenção de ácidos carboxílicos de cianetos:

Quando aquecido, o nitrilo hidrolisa para formar acetato de amônio:

Quando acidificado, o ácido precipita:

4. Uso de reagentes de Grignard:

5. Hidrólise de ésteres:

6. Hidrólise de anidridos ácidos:

7. Métodos específicos para obtenção de ácidos carboxílicos:

O ácido fórmico é obtido aquecendo o monóxido de carbono (II) com hidróxido de sódio em pó sob pressão:

O ácido acético é obtido pela oxidação catalítica do butano com oxigênio atmosférico:

O ácido benzóico é obtido por oxidação de homólogos monossubstituídos com uma solução de permanganato de potássio:

A reação de Cannicaro. O benzaldeído é tratado com solução de hidróxido de sódio a 40-60% à temperatura ambiente.

Propriedades químicas dos ácidos carboxílicos.

Em uma solução aquosa, os ácidos carboxílicos dissociam:

O equilíbrio é fortemente deslocado para a esquerda, porque ácidos carboxílicos são fracos.

Os substituintes afetam a acidez através de um efeito indutivo. Esses substituintes puxam a densidade eletrônica para si mesmos e um efeito indutivo negativo (-I) surge sobre eles. Puxar a densidade eletrônica leva a um aumento na acidez do ácido. Substituintes doadores de elétrons criam uma carga indutiva positiva.

1. Formação de sais. Reação com óxidos básicos, sais de ácidos fracos e metais ativos:

Os ácidos carboxílicos são fracos, porque os ácidos minerais os deslocam dos sais correspondentes:

2. Formação de derivados funcionais de ácidos carboxílicos:

3. Ésteres quando um ácido é aquecido com álcool na presença de ácido sulfúrico - uma reação de esterificação:

4. Formação de amidas, nitrilas:

3. As propriedades dos ácidos são determinadas pela presença de um radical hidrocarboneto. Se a reação ocorre na presença de fósforo vermelho, forma-se o seguinte produto:

4. Reação de adição.

8. Descarboxilação. A reação é realizada pela fusão de um álcali com um sal de metal alcalino de um ácido carboxílico:

9. O ácido dibásico se separa facilmente CO2 quando aquecido:

Materiais adicionais sobre o tema: Ácidos carboxílicos.

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