Реакции карбонат-ионов

Карбонат-ион является анионом слабой двухосновной угольной кислоты H₂CО₃ (К₁ = 3,5∙10^–7, К₂ = 5,73∙10^–11). Угольная кислота Н₂СО₃ существует только в водном растворе. Насыщенный при нормальных условиях (1 атм., 18 ^оС) водный раствор является 0,04 М относительно CO₂. В водном растворе имеют место следующие равновесия:

Н₂О + CO₂ D Н₂СО₃ D H⁺+ НСО₃^- D 2Н⁺ + СО₃^2- .

Из средних солей угольной кислоты в воде растворимы только карбонаты калия, натрия и аммония, а также гидрокарбонаты щелочных и щелочноземельных металлов. Катионы остальных групп осаждаются СО₃^2– в виде средних и основных карбонатов, а некоторые (Al³⁺, Cr³⁺) в виде гидроксидов. Нерастворимые в воде карбонаты растворяются в уксусной кислоте и минеральных кислотах. Для качественных реакций используют водные растворы карбонатов натрия и калия.

1. Кислоты, в том числе и СН₃СООН, разлагают карбонаты с выделением CO₂:

Na₂СО₃ + 2НCl = H₂O + СО₂↑ + 2NaCl.

Углекислый газ обнаруживают по помутнению известковой или баритовой воды, т.е. насыщенных водных растворов Ca(ОН)₂ и Ba(ОН)₂:

CO₂ +Ca(ОН)₂ = СаСО₃↓ + Н₂О;

СО₂ + Ba(ОН)₂ + = ВаСО₃↓ + Н₂О.

При пропускании больших количеств CO₂ осадок может раствориться:

СаСО₃ + CO₂ + Н₂О = Ca(НСО₃)₂.

Обнаружению СО₃^2- мешает SO₃^2-, так как SO₂, образующийся при подкислении раствора, содержащего SO₃^2-, образует осадки CaSО₃ и BaSО₃ с известковой и баритовой водой. Необходимо предварительно окислить SO₃^2- пероксидом водорода при нагревании или использовать "систему трех пробирок" (рис. 6), с помощью которой можно определить оба аниона в два приема, варьируя концентрацией перманганата калия 1) для обнаружения SO₃^2-, и 2) его полного поглощения более концентрированным раствором KMnO₄.

 

 

	CO2 bbbbSSSO SSВыполнение реакции. В пробирку вносят 5-6 капель раствора карбоната и такой же объем 2 М HCl. Быстро закрывают пробкой с пипеткой, содержащей 1-2 капли свежеприготовленной и совершенно прозрачной известковой или баритовой воды (рис. 7). При нагревании пробирки наблюдается помутнение раствора в пипетке.SSO2 SO SO SO SSO2		CO2

 

 

 

Выполнение реакции. В пробирку вносят 5-6 капель раствора карбоната и такой же объем 2 М HCl. Быстро закрывают пробкой с пипеткой, содержащей 1-2 капли свежеприготовленной и совершенно прозрачной известковой или баритовой воды (рис. 7). При нагревании пробирки наблюдается помутнение раствора в пипетке.

2. Реакция с солями бария:

Соли бария образуют с карбонат-ионом белый осадок, растворимый в кислотах:

Na₂CO₃ + BaCl₂ = BaCO₃ + 2NaCl.

3. Нитрат серебрас карбонат-ионом образует белый осадок, растворимый в кислотах:

Na₂CO₃ + 2AgNO₃ = Ag₂CO₃↓ + 2NaNO₃.