Carbonații sunt un grup mare de minerale care sunt larg distribuite. Mineralele din clasa carbonaților includ săruri de acid carbonic, cel mai adesea acestea sunt săruri de calciu, magneziu, sodiu, cupru. În total, aproximativ 100 de minerale sunt cunoscute în această clasă. Unele dintre ele sunt foarte răspândite în natură, cum ar fi calcitul și dolomita.

Din punct de vedere structural, toți carbonații aparțin aceluiași tip de bază - anionii 2 - sunt radicali izolați sub formă de triunghiuri plate.

Majoritatea carbonaților sunt compuși simpli anhidri, în principal Ca, Mg și Fe cu un anion 2-complex. Mai puțin frecvente sunt carbonații complecși care conțin anioni suplimentari (OH) - , F - și Cl - . Dintre cei mai comuni carbonați anhidri se disting carbonații trigonali și ortorombici. Carbonații au de obicei o culoare deschisă: alb, roz, gri etc., cu excepția carbonaților de cupru, care au culoarea verde sau albastră. Duritatea carbonaților este de aproximativ 3-4,5; densitatea este scăzută, cu excepția carbonaților de Zn, Pb și Ba.

O caracteristică importantă de diagnosticare este efectul asupra carbonaților acizilor (HCl și HNO 3), din care fierb într-o oarecare măsură cu eliberarea de dioxid de carbon. După origine, carbonații sunt minerale sedimentare (sedimente biochimice sau chimice) sau sedimentar-metamorfice; se mai disting de suprafață, caracteristică zonei de oxidare și uneori carbonați hidrotermici la temperatură joasă.

Principalele minerale sunt carbonații

		Singonie	Duritate
Calcit	Calcit CaCO3
	Rodocrosit MnCO3
	Magnezit MgCO3
	Siderită PeCO3
	Smithsonite ZnCO3
Dolomită	Dolomit CaMg(CO3)2
Aragonit	Aragonit CaCO3
	Witherita VaCO3
	Strontianit SrCO3
	Cerusită PbCO3
Malachit	Malachit Cu2(CO3)(OH)2
	Azurit Cu3(CO3)2(OH)2
carbonați de pământuri rare	Bastnasite Ce(C03)R
	Parisite Ca (Ce, La) 2 × 3 F 2
	Sodiu Na2CO310H2O
	Nahcolit NaHCO3
Nyerereita	Nierreite Na2Ca(CO3)2

Mulți dintre carbonații răspândiți, în special calcitul, magnezitul, siderita și dolomita, au caracteristici similare de morfologie a cristalului, proprietăți fizice apropiate, apar în aceleași agregate și au adesea o compoziție chimică variabilă. Prin urmare, este dificil, și uneori imposibil, să le distingem prin semne externe, duritate, clivaj. O tehnică simplă de diagnosticare a carbonaților după natura reacției lor cu acidul clorhidric a fost folosită de mult timp. Pentru aceasta, se aplică o picătură de acid diluat (1:10) pe boabele de carbonat. Calcitul reacționează activ, iar o picătură de soluție fierbe din bulele de CO2 eliberate, dolomita reacționează slab, doar în pulbere, iar magnezitul - când este încălzit.

Rezultate mai fiabile se obțin prin următoarele studii de laborator: determinarea precisă a indicilor lor de refracție; efectuarea de reacții microchimice pe plăci de rocă lustruită cu reactivi care colorează diferite minerale în culori diferite; analiza termica (determinarea temperaturii de descompunere a unui mineral, fiecare carbonat are temperatura proprie); studii cu raze X.

depozite de carbonat

Cel mai comun carbonat este calcitul. Calcitul transparent se numește spatar islandez, spatul calcaros opac. Calcitul formează roci precum calcarul și creta. Cantitatea copleșitoare de calcit s-a format datorită acumulării sale biogene. În același timp, este cunoscut și calcitul de origine hidrotermală. În sol, calcitul se acumulează ca urmare a reacției calciului eliberat în timpul intemperiilor cu dioxidul de carbon din aerul solului; solurile din regiunile aride sunt deosebit de adesea bogate în calcit. Calcitul și dolomita formează marmură. Siderita este un mineral tipic al minereurilor de mlaștină; originea sa endogenă este rar observată. Malachitul este o frumoasă piatră ornamentală; ca și mineralul azurit Cu3(CO3)2(OH)2, care este aproape de acesta ca compoziție și proprietăți, se formează la suprafața Pământului ca urmare a oxidării sulfurilor de cupru.

Utilizarea carbonaților

Carbonații de calciu, magneziu, bariu etc. sunt folosiți în construcții, în industria chimică, optică etc. Soda (Na2CO3 și NaHCO3) este utilizată pe scară largă în tehnologie, industrie și viața de zi cu zi: în producția de sticlă, săpun, hârtie, ca detergent, în benzinărie de stingătoare, în afaceri de cofetărie. Carbonații acizi joacă un rol fiziologic important, fiind substanțe tampon care reglează constanța reacției sângelui.

Carbonații, care reprezintă aproximativ 1,7% din masa scoarței terestre, sunt minerale sedimentare sau hidrotermale. Din punct de vedere chimic, acestea sunt săruri ale acidului carbonic - H2CO3, formula generală este ACO 3 - unde A este Ca, Mg, Fe etc.

Carbonații au rețele cristaline ionice; caracterizat prin densitate scăzută, luciu sticlos, culoare deschisă (cu excepția carbonaților de cupru), duritate 3-5, reacție cu HCl diluat.

Proprietăți generale - cristalizează în sisteme rombic și trigonal (forme cristaline bune și clivaj de-a lungul unui romb); duritate scăzută 3–4, culoare predominant deschisă, reacție cu acizi (HCl și HNO3 ) cu eliberare de dioxid de carbon.

Cele mai frecvente sunt: ​​calcitul CaCO 3, magnezitul Mg CO 3, dolomita CaMg (CO 3) 2, siderita Fe CO 3.

Carbonați cu o grupare hidroxil (OH):

Malachit Cu 2 CO 3 (OH) 2 - culoare verde și reacție cu HC eu

Azurit Cu 3 (CO 3) 2 (OH) 2 - albastru, transparent în cristale.

Geneza carbonaților este diversă - sedimentară (chimică și biogene), hidrotermală, metamorfică.

Când sunt încălziți, carbonații acizi se transformă în carbonați normali:

Cu o încălzire puternică, carbonații insolubili se descompun în oxizi și dioxid de carbon:

Carbonații reacționează cu acizii mai puternici decât cei carbonici (aproape toți acizii cunoscuți, inclusiv cei organici) cu eliberarea de dioxid de carbon, aceste reacții sunt reacții calitative pentru prezența carbonaților în soluție:

Dintre carbonații normali, numai sărurile de metale alcaline, de amoniu și de taliu sunt solubile în apă. Datorită hidrolizei, soluțiile lor prezintă o reacție alcalină. Carbonații normali de calciu, bariu, stronțiu și plumb sunt puțin solubili. Toți carbonații acizi sunt foarte solubili în apă; carbonații acizi ai alcalinelor puternice au, de asemenea, o reacție ușor alcalină.

Acestea sunt minerale care formează roci sedimentare (calcar, dolomite etc.) și minerale metamorfice - marmură, skarns.

Carbonații sunt utilizați pe scară largă în metalurgia feroasă ca flux și ca materie primă pentru producerea de refractare și var. Sunt folosite în construcții, optică, metalurgie, ca îngrășăminte. Malachitul este folosit ca piatră ornamentală. Acumulările mari de magnezit și siderit sunt o sursă de fier și magneziu.

Bicarbonații de sodiu, calciu și magneziu se găsesc sub formă dizolvată în apele minerale și, de asemenea, în concentrații mici, în toate apele naturale, cu excepția precipitațiilor atmosferice și a ghețarilor. Bicarbonații de calciu și magneziu provoacă așa-numita duritate temporară a apei. La încălzirea puternică a apei (peste 60 ° C), bicarbonații de calciu și magneziu se descompun în dioxid de carbon și carbonați ușor solubili, care precipită pe elementele de încălzire, fundul și pereții vaselor, suprafețele interioare ale rezervoarelor, cazanelor, țevilor, supapelor, etc., formând o gură.

Carbonații normali sunt larg răspândiți în natură, de exemplu: calcit de CaCO 3, dolomit de CaMg (CO 3) 2, magnezit de MgCO 3, siderit de FeCO 3, witherit de BaCO 3, calcit de barit de BaCa (CO 3) 2 etc. Există și minerale. care sunt carbonați bazici, de exemplu, malachitul CuCO3Cu (OH)2.

Calcit, CaCO3. Nume din greacă. „calc” – var ars. Sinonim- calcar. Denumirea a fost propusă de Haidinger în 1845 și, ca și numele elementului chimic, provine din lat. calx (genul calcis) - tei.

Sedimentar organogen, hidrotermal. Cristale sub formă de romboedre. Decolteu perfect de-a lungul romboedrului. Fierbe sub acțiunea HCl diluat la rece. Soiuri: transparent, incolor - spatar islandez, alb rombic - aragonit. Straturile de roci sedimentare constau în principal din calcit: cretă, calcar, marmură. Calcitul este format și din tuf calcaros - travertin.

În forma sa pură, calcitul este alb sau incolor, transparent (spar islandez) sau translucid, în funcție de gradul de perfecțiune al structurii cristaline. Impuritățile îl colorează în diferite culori. Ni culorile verde; cobalt, calcit de mangan - roz. Pete de pirita fin dispersate albăstrui și verzui. Calcit cu un amestec de fier - gălbui, maroniu, roșu-brun; cu un amestec de clorit - verde. Materia carbonică conferă adesea calcitului o culoare neagră neuniformă. Cristale cunoscute cu numeroase incluziuni de substante bituminoase, au o culoare galbena sau maro.

Linia este albă, densitatea este 2,6-2,8, fractura este în trepte, duritatea pe scara Mohs este 3, clivajul este perfect de-a lungul romboedrului principal, luciul este sticlos până la sidefat. Efervescent la contactul cu acid clorhidric diluat (HCI). Este caracteristică o varietate de gemeni de intercreștere și germinare conform numeroaselor legi, precum și gemeni de deformare. Cristalele transparente au birefringență ușoară, care se observă în special prin suprafețele de clivaj în poansonuri romboedrice sau plăci groase.

Metalurgia feroasă consumă milioane de tone de calcar ca flux. În plus, calcarul se arde pentru var în industria construcțiilor. Spatul islandez este folosit în optică pentru a face polarizatoare.

magnezitul, MgC03. Numit după provincia greacă Magnesia. Sinonim: spatar de magneziu. Forma cristalelor este romboedrică cu un clivaj perfect de-a lungul romboedrului. În cele mai multe cazuri, apare sub formă de agregate granulare de culoare albă ca zăpada cu fractură concoidală (magnezită „amorfă”) și în boabe alungite gri. Hidrotermal.

Compoziția este aproape de teoretică. Dintre impurități, Fe este de cea mai mare importanță; mai putin Mn, Ca. Cristalele sunt rare. De obicei, agregate dense de diferite mărimi ale granulelor până la porțelan. Magnezitul de porțelan conține adesea amestecuri de silicați de opal și magneziu. Fragil. Duritatea de 4-4,5 în porțelan este de până la 7 (datorită amestecului fin dispersat de opal). Culoare alb, gri, rar gălbui Apare în depozitele hidrotermale sau ca produs de intemperii al rocilor ultramafice.

Cu acizii diluați, magnezitul reacționează fără efervescență, care este diferit de calcitul similar. Reacția cu HCI numai în pulbere când este încălzită.

Magnezitul este folosit pentru producerea de materiale refractare și lianți, în industria chimică. Este folosit pentru producerea cărămizilor refractare. Este, de asemenea, un minereu de magneziu și sărurile sale.

O materie primă importantă pentru producția de cărămizi refractare și pulberi de pansament. Utilizarea calcarului dolomitic îmbunătățește calitatea sinterului, peleților și reduce vâscozitatea zgurii de furnal. Depozite: Satka (Rusia), Veych (Austria), Liao Tong și Shen-King (Nord-Estul Chinei), Quebec (Canada).

Malachit, CuCO3 x Cu(OH)2. Nume din greacă. „Malakhe” - nalbă (adică culoarea verde a frunzelor de nalbă).

Malachitul (din grecescul plop și nalbă) este un mineral, principalul carbonat de cupru (dihidroxocarbonat de cupru (II). Compoziția mineralului este exprimată aproape exact prin formula CuCO 3 ·Cu(OH) 2 , dar o scriere modernă mai precisă a formulei chimice cristaline a malachitului este Cu 2 (CO 3) (OH) 2 . Un sinonim învechit este verde cupru carbonic.

Singonia este monoclinica. Gemeni cu (100). Duritate 3,5-4,0; densitate 3,7-4,1 g/cm³. Culoare verde în diferite nuanțe; luciul este diferit, în funcție de compoziție: sticlos în cristale sau mătăsos în agregate și bucăți fibroase fine.

Habitusul cristalelor este prismatic, lamelar, acicular. Cristalele tind să se despartă odată cu formarea de sferocristale, sferulite cu fibre fine, dendrite sferoidolite.

Când este încălzit într-un balon, eliberează apă, dioxid de carbon și devine negru:

Solubilitatea malachitului în acizi cu eliberarea de dioxid de carbon, precum și în amoniac, care se transformă într-o culoare albastră frumoasă, este caracteristică.

Din cele mai vechi timpuri, se cunoaște o metodă de obținere a cuprului liber din malachit. În condiții de ardere incompletă a cărbunelui, în care se formează monoxid de carbon, are loc următoarea reacție:

azurit, 2CuCO3 × Cu(OH)2. Numele este derivat din persanul Lazvard, adică albastru. Mineralul este de culoare albastră, cu un luciu vitros, fragil. Televizor. 3,5-4. Culoarea liniei este albastru-albastru, decolteul este perfect, fractura este concoidală.

Unul dintre cele mai comune minerale secundare care conține cupru. Un indicator și o caracteristică de căutare a minereurilor de cupru, azuritul este el însuși un minereu de cupru, deși mai puțin valoros decât malachitul.

Se formează în zonele de oxidare aproape de suprafață ale majorității zăcămintelor de sulfură de cupru; se găsește în minereurile secundare de cupru împreună cu malachitul. Este instabil în condiții de intemperii și este ușor înlocuit de malachit. Adesea, în stâncă există aderențe în bandă de azurit și malachit, care sunt uneori tăiate și lustruite - acest soi se numește azuro-malachit.

Sinterizat, pământesc, coajă concentric. Fierbe sub acțiunea HCl diluat. Folosit ca pietre ornamentale decorative, minereuri pentru cupru.

Siderite, FeC03. Nume din greacă. cuvânt pentru fier. Un sinonim este spatul de fier. Mineralul este de origine sedimentară, de culoare brună, solubil în acizi minerali. Când se oxidează, se transformă în minereu de fier brun. Un minereu important pentru producția de fier, deoarece conține până la 48% fier și fără sulf și fosfor. Agregatele sunt granulare, pământoase, dense, uneori în concreții sferice.

Culoarea liniei este albă, luciul este sticlos, translucid, duritatea este de 3,5 - 4,5, clivajul este perfect, densitatea este de 3,96 g / cm³.

Origine: Hidrotermală - apare în depozitele polimetalice ca mineral filon. Se întâlnește cu ușurință până la limonit, de obicei în mase granulare alb-gălbui, maronie. Reacționează cu HC1 rece, a cărui picătură devine verde. Culoare: maro gălbui, maro, gri, gri gălbui, gri verzui.

Siderita conține până la 48,3% Fe și este folosită ca minereu de fier. Depozite: Bakalskoe (Uralii de Sud), Kerchskoe (Ucraina).

Rodocrosit, MnCO3. Nume din greacă. "radon" - trandafir și "chros" - culoare. Sinonim: mangan. De obicei, sub formă de agregate granulare de culoare roz, zmeură, linia este albă. Reacţionează cu HCI rece.

Există serii izomorfe MnCO 3 - CaCO 3 și MnCO 3 - FeCO 3 . Manganul este parțial înlocuit cu magneziu și zinc. Soiuri purtătoare de fier: ponite și ferodocrozit. Singonia este trigonală. Cristale groase tabulare, prismatice, romboedrice, scalenoedrice. Gemenii la (0112) sunt rari. Decolteu perfect conform (1011). Agregate: granulare, dense, columnare, sferice, scoici, cruste. Culoare: roz, roșu, gri gălbui, maro. Strălucire de sticlă. Duritate 3,5-4. Greutate specifică 3.7.

Mineral hidrotermal al zăcămintelor la temperatură medie și joasă de plumb, zinc, argint și cupru, în asociere cu siderit, fluorit, barită, alabandină etc. Apare în zăcăminte la temperatură înaltă cu rodonit, granat, brinit, tefroit și în pegmatite. cu litiofilita.

În depozitele sedimentare de mangan se asociază cu marcazit, calcit, opal etc. În acest caz, are valoare industrială. În crusta de intemperii a depozitelor de mangan și fier-mangan. În depozitele sedimentare primare de mangan metamorfozate.

Folosit ca minereu de mangan. Depozite: Chiaturskoe (Georgia), Polunochnoe (Uralul de Nord), Obrochishche (Varna, Bulgaria).

O soluție apoasă de dioxid de carbon are proprietățile unui acid slab: colorează (foarte slab) roșu de turnesol. Pe baza acestei proprietăți, se poate concluziona că dioxidul de carbon în soluție este parțial sub formă de acid carbonic (H 2 CO 3), care, la rândul său, se disociază parțial în ioni:

CO 2 + H 2 O ↔ H 2 CO 3,

H2CO3↔ 2H + + CO32-.

Acid carbonic poate reacționa cu unul sau doi echivalenți ai unei baze puternice, formând carbonați primari sau acizi (hidrocarbonați) și carbonați secundari sau neutri (normali):

H2C03 + MON → MHCO3 + H20;

H2CO3 + 2MOH → M2CO3 + 2H2O.

Acidul carbonic, ca acid dibazic, se disociază în două etape:

H 2 CO 3 ↔ H ++ + HCO 3 -

HCO3 - ↔ H++ + CO32-.

Săruri, acid carbonic, carbonați; scindată hidrolitic în soluție apoasă. Echilibrele sunt stabilite în soluțiile lor:

M2CO3 + H2O ↔ MOH + MHCO3

MHCO3 + H2O ↔ MOH + H2CO3

Prin urmare, carbonații prezintă o reacție alcalină, iar acest lucru este valabil nu numai pentru carbonații secundari sau „neutri”, ci și pentru carbonații primari sau „acizi” (hidrocarbonați). Numai în raport cu astfel de indicatori, pentru care, ca și în cazul fenolftaleinei, tranziția de culoare alcalină → acidă are loc atunci când soluția este încă slab bazică, carbonații primari (hidrocarbonații) reacționează la rece (0 ° C și puțin mai mare) ca „acizi”.

Scindarea hidrolitică a carbonatului de sodiu (secundar) este, conform lui Ausrbach, la 18 °C în 0,1 N. soluție de 3,5% în 0,01 N. − 12,4%. La 0,1 n. într-o soluție de carbonat de sodiu, concentrația ionilor de hidroxid este, prin urmare, la 18 ° C 3,5-10 -3 mol / l. Într-o soluție de bicarbonat de sodiu, este la aceeași temperatură 1,5 10 -6 mol / l.

Sunt cunoscuți carbonați primari (hidrocarbonați) alcalini, alcalino-pământos și alte metale bivalente. Toate sunt ușor solubile în apă. O excepție este hidrocarbonatul de sodiu, pe a cărui solubilitate scăzută se bazează metoda Solvay de obținere a sifonului. Când soluțiile de bicarbonați sunt fierte, acestea sunt transformate în carbonați normali cu eliminarea CO 2 .

Carbonații secundari sau normali sunt formați în principal din metale mono și bivalente. Carbonații normali, cu excepția carbonaților de metale alcaline, sunt puțin solubili în apă.

Pe lângă carbonații de metale alcaline, carbonatul de amoniu este, de asemenea, ușor solubil. Carbonat de taliu destul de ușor solubil și monovalent.

Toți carbonații sunt descompuși de acizi nevolatili. Acizii foarte slabi (cum ar fi boric și silicic și, în consecință, anhidridele lor) descompun carbonații numai atunci când sunt calcinați.

Carbonații de metale alcaline pot fi topiți fără descompunere. Alți carbonați se descompun atunci când sunt încălziți, despărțind CO 2: M 2 CO 3 \u003d M 2 O + CO 2.

Această descompunere este facilitată de îndepărtarea CO2 format (reducerea presiunii) sau eliminarea oxidului M2O din amestec. Acesta din urmă poate fi realizat prin adăugarea unui acid rezistent la căldură sau a anhidridei acestuia, cum ar fi Si02, care formează o sare cu un oxid bazic. Descompunerea carbonaților la calcinare cu anhidride de acizi foarte slabi, dar rezistenți la căldură, cum ar fi acizii boric și silicic, se bazează pe această proprietate.

acizi carboxilici compușii care conțin o grupare carboxil se numesc:

Acizii carboxilici se disting:

• acizi carboxilici monobazici;
• acizi dibazici (dicarboxilici) (2 grupe UNSD).

În funcție de structură, acizii carboxilici se disting:

• alifatic;
• aliciclic;
• aromatice.

Exemple de acizi carboxilici.

Obținerea acizilor carboxilici.

1. Oxidarea alcoolilor primari cu permanganat de potasiu și dicromat de potasiu:

2. Hidroliza hidrocarburilor halogenate care conțin 3 atomi de halogen la un atom de carbon:

3. Obținerea acizilor carboxilici din cianuri:

Când este încălzit, nitrilul se hidrolizează pentru a forma acetat de amoniu:

Când se acidulează, acidul precipită:

4. Utilizarea reactivilor Grignard:

5. Hidroliza esterilor:

6. Hidroliza anhidridelor acide:

7. Metode specifice de obținere a acizilor carboxilici:

Acidul formic se obține prin încălzirea monoxidului de carbon (II) cu hidroxid de sodiu sub presiune:

Acidul acetic se obține prin oxidarea catalitică a butanului cu oxigenul atmosferic:

Acidul benzoic se obține prin oxidarea omologilor monosubstituiți cu o soluție de permanganat de potasiu:

Reacția lui Cannicaro. Benzaldehida se tratează cu soluție de hidroxid de sodiu 40-60% la temperatura camerei.

Proprietățile chimice ale acizilor carboxilici.

Într-o soluție apoasă, acizii carboxilici disociază:

Echilibrul este deplasat puternic spre stânga, deoarece acizii carboxilici sunt slabi.

Substituenții afectează aciditatea printr-un efect inductiv. Astfel de substituenți atrag densitatea de electroni spre ei înșiși și asupra lor apare un efect inductiv negativ (-I). Tragerea densității electronice duce la o creștere a acidității acidului. Substituenții donatori de electroni creează o sarcină inductivă pozitivă.

1. Formarea sărurilor. Reacția cu oxizi bazici, săruri ale acizilor slabi și metale active:

Acizii carboxilici sunt slabi, deoarece acizii minerali îi înlocuiesc din sărurile corespunzătoare:

2. Formarea derivaților funcționali ai acizilor carboxilici:

3. Esteri atunci când un acid este încălzit cu alcool în prezența acidului sulfuric - o reacție de esterificare:

4. Formarea amidelor, nitrililor:

3. Proprietățile acizilor sunt determinate de prezența unui radical hidrocarburic. Dacă reacția are loc în prezența fosforului roșu, se formează următorul produs:

4. Reacția de adiție.

8. Decarboxilarea. Reacția se realizează prin topirea unui alcalin cu o sare de metal alcalin a unui acid carboxilic:

9. Acidul dibazic se desprinde ușor CO2 cand este incalzit:

Materiale suplimentare pe tema: Acizi carboxilici.

	Calculatoare de chimie
Chimie online pe site-ul nostru pentru rezolvarea de probleme și ecuații.