Karbonat

Vikipedi, özgür ansiklopedi
Gezintiye atla Aramaya atla
Karbonat
Karbonat anyonunun top ve çubuk modeli
İsimler
Tercih edilen IUPAC adı
Karbonat
Sistematik IUPAC adı
Trioksidokarbonat [1] : 127
Tanımlayıcılar
  • 3812-32-6
3B modeli ( JSmol )
ChemSpider
UNII
  • InChI = 1S / CH2O3 / c2-1 (3) 4 / h (H2,2,3,4) / p-2
    Anahtar: BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L
  • InChI = 1 / CH2O3 / c2-1 (3) 4 / h (H2,2,3,4) / p-2
    Anahtar: BVKZGUZCCUSVTD-NUQVWONBAE
  • C (= O) ([O -]) [O-]
Özellikleri
CO2−
3
Molar kütle60.008  g · mol −1
Eşlenik asitBikarbonat
Aksi belirtilmedikçe, veriler standart hallerinde (25 ° C [77 ° F], 100 kPa) malzemeler için verilmiştir.
Bilgi kutusu referansları

Kimyada, bir karbonat , bir olan bir tuzu ve karbonik asit (H 2 CO 3 ), [2] varlığı ile karakterize edilen karbonat iyonu , bir çok atomlu iyonu formül ile CO2−
3
. İsim aynı zamanda karbonat grubu C (= O) (O–) 2 içeren organik bir bileşik olan bir karbonat esteri de ifade edebilir .

Bu terim aynı zamanda karbonatlaşmayı tanımlamak için bir fiil olarak da kullanılır : karbonatlı su ve diğer gazlı içecekler üretmek için sudaki karbonat ve bikarbonat iyonlarının konsantrasyonlarını yükseltme işlemi - ya basınç altında karbondioksit gazı ekleyerek ya da karbonatı çözerek. veya suya bikarbonat tuzları.

Gelen jeoloji ve mineraloji terimi "karbonat", her iki sevk edebilir karbonat mineralleri ve karbonat kaya (başlıca karbonat minerallerinin yapılır), ve her ikisi de karbonat iyonu, hakim CO2−
3
. Karbonat mineralleri, kimyasal olarak çökeltilmiş tortul kayaçlarda son derece çeşitlidir ve her yerde bulunur . En yaygın olarak kalsit ya da kalsiyum karbonat , CaCO 3 , baş oluşturan kireçtaşı (aynı zamanda ana bileşeni yumuşakça kabukları ve mercan iskeletleri); Dolomit , bir kalsiyum-magnezyum karbonat CaMg (CO 3 ) 2 ; ve siderittir veya demir (ll) karbonat, FeCo 3 , önemli bir demir cevheri . Sodyum karbonat ("soda" veya "natron") vepotasyum karbonat ("potas") antik çağlardan beri cam imalatının yanı sıra temizlik ve muhafaza için kullanılmıştır . Karbonatlar, demir eritme gibi endüstride, Portland çimentosu ve kireç üretimi için hammadde olarak , seramik sırların bileşiminde ve daha pek çok alanda yaygın olarak kullanılmaktadır .

Yapı ve bağ [ değiştir ]

Karbonat iyonu, en basit okokarbon anyonudur . Üç oksijen atomu ile çevrili , üçgen düzlemsel bir düzenlemede, D 3h moleküler simetriye sahip bir karbon atomundan oluşur . 60.01 g / mol moleküler kütleye sahiptir  ve toplam 2 resmi yük taşır . Bu bir konjüge baz arasında hidrojen karbonat (bikarbonat) iyonu, HCO -
3
, H'nin eşlenik tabanı olan
2
CO
3
, Karbonik asit .

Lewis yapısı karbonat iyonu negatif oksijen atomu, iki (uzun) tekli bağlar ve nötr oksijen kısa bir çift bağı vardır.

Bu yapı, iyonun gözlemlenen simetrisiyle uyumsuzdur, bu da üç bağın eşit uzunlukta ve üç oksijen atomunun eşdeğer olduğu anlamına gelir. Durumunda olduğu gibi izoelektronik nitrat iyonu, simetri ile elde edilebilir rezonans üç yapılar arasında:

Bu rezonans, kesirli bağlara ve yerelleştirilmiş yüklere sahip bir modelle özetlenebilir :

Kimyasal özellikler [ düzenle ]

Metal karbonatlar genellikle ısındığında ayrışır, karbondioksiti uzun vadeli karbon döngüsünden kısa vadeli karbon döngüsüne serbest bırakır ve geride bir metal oksit bırakır. [2] Bu işleme, kireç fırınında kireçtaşının kavrulmasıyla elde edilen, sönmemiş kireç veya kalsiyum oksidin Latince adı olan CaO'dan sonra kalsinasyon denir .

Bir karbonat tuzu, pozitif yüklü bir iyon, M+
, M2+
veya M3+
iyonun negatif yüklü oksijen atomları ile elektrostatik çekimler oluşturarak birleşerek iyonik bir bileşik oluşturur :

milyon+
+ CO2−
3
M
2
CO
3
M2+
+ CO2−
3
MCO
3
milyon3+
+ 3  CO2−
3
M
2
(CO
3
)
3

En karbonat tuzları, çözünür olarak su ile , standart sıcaklık ve basınç ile, çözünürlük sabitleri az daha1 × 10 −8 . İstisnalar arasında lityum , sodyum , potasyum ve amonyum karbonatlar ile birçok uranyum karbonat bulunur .

Olarak sulu çözelti , karbonat, bikarbonat, karbon dioksit ve karbonik asit, bir araya mevcut dinamik denge . Güçlü bazik koşullarda karbonat iyonu baskınken, zayıf bazik koşullarda bikarbonat iyonu yaygındır. Daha asit şartları, sulu olarak karbon dioksit , CO 2 (sulu), su, lH, ana formu, 2 güçlü karbondioksit doğru denge yalan - O, karbonik asit ile denge halindedir. Dolayısıyla, sodyum karbonat baziktir, sodyum bikarbonat zayıf baziktir, karbon dioksitin kendisi ise zayıf bir asittir.

Gazlı su CO çözülmesiyle oluşturulur 2 basınç altında su içinde. CO kısmi basıncı zaman 2 azalır, soda Kutu açıldığında, örneğin, CO konsantrasyonu kadar karbonat (karbonat, bikarbonat, karbon dioksit ve karbonik asit) kaymaların formlarının her biri için denge 2 içinde çözelti CO çözünürlüğü eşittir 2 bu sıcaklıkta ve basınçta gerçekleştirilebilir. Sistemlerini bir enzim, oturma içinde karbonik anhidraz , CO ara dönüşüm hızları 2 ve karbonik asit.

Çoğu metalin karbonat tuzları suda çözünmese de, aynısı bikarbonat tuzları için geçerli değildir. Çözümde karbonat, bikarbonat, karbon dioksit ve karbonik asit arasındaki bu denge, değişen sıcaklık ve basınç koşullarına göre sürekli olarak değişir. CaCO 3 gibi çözünmeyen karbonatlı metal iyonları durumunda , çözünmeyen bileşiklerin oluşumu ortaya çıkar. Bu, sert suyun neden olduğu boruların içinde kireç oluşumunun açıklamasıdır .

İnorganik isimlendirmede karbonat [ değiştir ]

Karbonat anyonu için sistematik katkı maddesi IUPAC adı trioksidokarbonattır (2−). [1] : 127 Benzer şekilde, siyanür anyonu CN - nitridokarbonat (1−) olarak adlandırılır. [1] : 291 Bununla birlikte, karbonat (4−) ( ortokarbonik asit ) için aynı mantığı takip ederek , silikat (4−) ( ortosilik asit), sistematik katkı terminolojisinde bu tür hiçbir zaman normal sıcaklık ve basınç koşulları altında tanımlanmadığı için hiçbir anlam ifade etmiyor. Ortokarbonik asit enerjik olarak ortosilik asitten çok daha az kararlıdır ve dört oksijen atomuna bağlı tek bir merkezi karbon atomunun enerjik olarak elverişsiz yörünge konfigürasyonu nedeniyle normal koşullar altında var olamaz. [1] : 287 [3]

Organik karbonatlar [ değiştir ]

Olarak organik kimya , bir karbonat, bir belirtebilir işlevsel grup bir iki bağlı, biri üç oksijen atomuna bağlanmış bir karbon atomu ihtiva eden daha büyük bir molekül içinde. Bu bileşikler aynı zamanda organocarbonates veya karbonat esterler olarak da bilinir ve genel formül ROCOOR 'ya RR'CO sahiptir 3 . Önemli organokarbonatlar arasında dimetil karbonat , siklik bileşikler etilen karbonat ve propilen karbonat ve fosgen ikamesi, trifosgen yer alır .

Tampon [ düzenle ]

Bu gibi çalışır tamponu , aşağıdaki gibi kanda: PH düşük olduğunda, hidrojen iyonu konsantrasyonu, bu yüzden, çok yüksek CO, bir nefes verir olan 2 . Bu, denklemin sola kaymasına neden olacak, [ daha fazla açıklama gerekli ] esasen H + iyonlarının konsantrasyonunu azaltarak daha temel bir pH'a neden olacaktır.

PH çok yüksek olduğunda, kandaki hidrojen iyonlarının konsantrasyonu çok düşüktür, bu nedenle böbrekler bikarbonat ( HCO-
3
). Bu, denklemin sağa kaymasına, esasen hidrojen iyonlarının konsantrasyonunun artmasına ve daha asidik bir pH'a neden olmasına neden olur.

Üç önemli tersinir reaksiyon yukarıdaki pH dengesini kontrol eder: [4]

  1. H 2 CO 3 ⇌ H + + HCO-
    3
  1. H 2 CO 3 ⇌ CO 2 + H 2 O
  1. CO 2 (sulu) ⇌ CO 2 (g)

Solunumla dışarı atılan CO 2 (g) CO tüketir 2 sırayla H tüketir (sulu), 2 CO 3 birinci reaksiyonda kalan yukarıda sözü edilen değişime neden olan Le Châtelier prensibi . Aynı prensipte, pH çok yüksek olduğunda, böbrekler bikarbonat ( HCO-
3
) üre döngüsü yoluyla (veya Krebs-Henseleit ornitin döngüsü) üre olarak idrara . Bikarbonat kaldırarak, daha fazla H + karbonik asit (H oluşturulur 2 CO 3 CO gelir), 2 tarafından üretilen (g) hücresel solunum .

En önemlisi, bu aynı tampon okyanuslarda da çalışıyor. Kalsiyum karbonattan oluşan çok sayıda deniz organizması (özellikle mercan) nedeniyle, iklim değişikliğinde ve uzun vadeli karbon döngüsünde önemli bir faktördür. Artan sıcaklıklar yoluyla artan karbonat çözünürlüğü, daha düşük deniz kalsit üretimi ve artan atmosferik karbondioksit konsantrasyonu ile sonuçlanır. Bu da Dünya sıcaklığını artırır. CO tonajı2−
3
jeolojik bir ölçekte ve tümü denizde yeniden çözünerek atmosfere salınabilir ve CO 2 seviyelerini daha da artırabilir . [ alıntı gerekli ]

Karbonat tuzları [ değiştir ]

  • Karbonata genel bakış:


Dünya'nın Dışında Varlık [ değiştir ]

Genel olarak karbonatlar varlığı düşünülmektedir kaya sıvı suyun varlığı için güçlü bir kanıttır. Gezegenimsi bulutsu NGC 6302'nin son gözlemleri , Dünya'dakine benzer bir su değişiminin olası olmadığı uzayda [5] karbonatlara ilişkin kanıtlar göstermektedir . Gözlemlere uyan diğer mineraller önerilmiştir.

Yakın zamana kadar , Mars'taki meteorlar küçük miktarlar içerse de, uzaktan algılama veya yerinde görevler yoluyla Mars'ta karbonat birikintileri bulunamadı. Gusev [6] ve Meridiani Planum'da yeraltı suyu mevcut olabilir . [7]

Ayrıca bkz. [ Düzenle ]

  • Kapak karbonatları
  • Ortokarbonik asit , H
    4
    CO
    4
    veya C (OH)
    4
    , varsayımsal kararsız bir molekül
  • Oksalat
  • Peroksikarbonat
  • Sodyum perkarbonat

Referanslar [ düzenle ]

  1. ^ a b c d Uluslararası Saf ve Uygulamalı Kimya Birliği (2005). İnorganik Kimyanın İsimlendirilmesi (IUPAC Önerileri 2005). Cambridge (İngiltere): RSC - IUPAC . ISBN  0-85404-438-8 . Elektronik versiyon.
  2. ^ a b Chisholm, Hugh, ed. (1911). "Karbonatlar"  . Encyclopædia Britannica (11. baskı). Cambridge University Press.
  3. ^ El-Şemali Musstafa; Boldyre Alexander I (2002). "İyonik ortokarbonatları arayın: Na 4 CO 4'ün Ab initio çalışması ". J. Phys. Chem. Bir . 106 (38): 8951–8954. doi : 10.1021 / jp020207 + .
  4. ^ "Arşivlenmiş kopya" . Arşivlenmiş orijinal 2011-07-21 tarihinde . Erişim tarihi: 2010-09-05 .CS1 Maint: başlık olarak arşivlenmiş kopya ( bağlantı )
  5. ^ Kemper, F., Molster, FJ, Jager, C. and Waters, LBFM (2001) NGC 6302'nin toz atmasının mineral bileşimi ve uzaysal dağılımı. Astronomy & Astrophysics 394 , 679–690.
  6. ^ Kareler, GB; et al. (2007). "Mars, Gusev Krateri'ndeki Ev Tabağında Piroklastik Aktivite" (PDF) . Bilim . 316 (5825): 738–742. Bibcode : 2007Sci ... 316..738S . doi : 10.1126 / science.1139045 . hdl : 2060/20070016011 . PMID 17478719 .  
  7. ^ Kareler, GB; et al. (2006). "Fırsata Genel Bakış Mars Keşif Gezgini, Meridiani Planum'a Göre: Kartal Krateri'nden Araf Dalgalanmasına" (PDF) . Jeofizik Araştırma Dergisi: Gezegenler . 111 (E12): yok. Bibcode : 2006JGRE..11112S12S . doi : 10.1029 / 2006JE002771 . hdl : 1893/17165 .

Dış bağlantılar [ düzenle ]

  • Sudaki karbonat / bikarbonat / karbonik asit dengesi: çözeltilerin pH'ı, tampon kapasitesi, titrasyon ve tür dağılımı ile ücretsiz bir elektronik tablo ile hesaplanan pH karşılaştırması
  • "Karbonat" . Merriam . Erişim tarihi: 5 Nisan 2014 .