khimie.ru

Водный раствор диоксида углерода обладает свойствами слабой кислоты: он окрашивает (очень слабо) лакмус в красный цвет. На основании этого свойства можно заключить, что в растворе диоксид углерода находится частично в форме угольной кислоты (Н₂СО₃), которая в свою очередь частично диссоциирует на ионы:

СО₂ + Н₂О ↔ Н₂СО₃,

Н₂СО₃ ↔ 2Н⁺ + СО₃^2-.

Угольная кислота может реагировать с одним или двумя эквивалентами сильного основания, образуя первичные, или кислые карбонаты (гидрокарбонаты) и вторичные, или нейтральные (нормальные) карбонаты:

H₂СО₃ + МOН → MHСО₃ + Н₂О;

Н₂СО₃ + 2МОH → М₂СО₃ + 2Н₂О.

Угольная кислота, как двухосновная кислота, диссоциирует в две стадии:

H₂СО₃ ↔ Н⁺ + HСО₃^—

НСО₃^— ↔ Н⁺ + СО₃^2-.

Соли, угольной кислоты, карбонаты; в водном растворе гидролитически расщеплены. В их растворах устанавливаются равновесия:

M₂CO₃ + H₂O ↔ MOH + MHCO₃

MHCO₃ + H₂O ↔ MOH + H₂CO₃

Поэтому карбонаты обнаруживают щелочную реакцию, причем это справедливо не только для вторичных или «нейтральных», но и для первичных или «кислых» карбонатов (гидрокарбонатов). Только по отношению к таким индикаторам, для которых, как для фенолфталеина, цветовой переход щелочь → кислота протекает тогда, когда раствор является еще слабо основным, первичные карбонаты (гидрокарбонаты) реагируют на холоду (0 °С и немного выше) как «кислоты».

Гидролитическое расщепление (вторичного) карбоната натрия составляет, по данньм Аусрбаха, при 18 °С в 0,1 н. растворе 3,5 % в 0,01 н. − 12,4 %. В 0,1 н. растворе карбоната натрия концентрация гидроксид-ионов составляет, следовательно, при 18 °С 3,5-10^-3 моль/л. В растворе гидрокарбоната натрия он составляет при той же температуре 1,5∙10^-6 моль/л.

Известны первичные карбонаты (гидрокарбонаты) щелочных, щелочноземельных и некоторых других двухвалентных металлов. Все они легко растворимы в воде. Исключением является гпдрокарбонат натрия, на малой растворимости которого основан метод Сольве получения соды. При кипячении растворов гидрокарбонатов происходит превращение их в нормальные карбонаты с отщеплением СО₂.

Вторичные или нормальные карбонаты, образуются главным образом одно- и двухвалентными металлами. Нормальные карбонаты, за исключением карбонатов щелочных металлов, трудно растворимы в воде.

Помимо карбонатов щелочных металлов, легко растворим также карбонат аммония. Достаточно легко растворим и карбонат одновалентого таллия.

Все карбонаты разлагаются нелетучими кислотами. Очень слабые кислоты (такие, как борная и кремневая, и соответственно их ангидриды) разлагают карбонаты только при прокаливании.

Карбонаты щелочных металлов можно расплавить без разложения. Прочие карбонаты разлагаются при нагревании, отщепляя СО₂: М₂СО₃ = М₂О + СО₂.

Этому разложению способствует удаление образующейся СО₂ (понижение давления) или устранение оксида М₂О из смеси. Последнее можно достигнуть добавлением термостойкой кислоты или ее ангидрида, например SiO₂, которая образует соль с основным оксидом. На этом свойстве основано разложение карбонатов при прокаливании их с ангидридами очень слабых, однако термостойких кислот, таких, как борная и кремневая.