Kyselina uhličitá a uhličitanové soli

Uhličitanové a hydrogenuhličitanové soli

Tyto soli lze připravit reakcí oxidu uhličitého s oxidy, resp. hydroxidy kovů.CO2 + O2 → CO32-
CO2 + OH- → HCO3- Například při nasycení vodného roztoku hydroxidu sodného (NaOH) oxidem uhličitým vzniká v roztoku hydrogenuhličitan sodný, NaHCO3 Na+ + OH- + CO2 → Na+ + HCO3- Po odstranění vody se pevná sloučenina nazývá také hydrogenuhličitan sodný nebo jedlá soda. Když se jedlá soda používá při vaření a způsobuje například kynutí chleba nebo koláče, je tento účinek způsoben reakcí základního hydrogenuhličitanového aniontu (HCO3-) s přidanou kyselinou, jako je hydrogenuhličitan draselný (vinný kámen), KHC4H4O6, nebo dihydrogenfosforečnan vápenatý, Ca(H2PO4)2 . Pokud je soda suchá, nedochází k žádné reakci. Po přidání vody nebo mléka dochází k acidobazické neutralizaci za vzniku plynného oxidu uhličitého a vody. Oxid uhličitý se zachytí v těstě a při zahřátí se plyn rozpíná a vytváří charakteristickou strukturu sušenek a chleba.

Uhličitany jsou středně silné zásady. Vodné roztoky jsou zásadité, protože uhličitanový aniont může přijímat vodíkový ion z vody. CO32- + H2O ⇌ HCO3- + OH- Uhličitany reagují s kyselinami za vzniku solí kovu, plynného oxidu uhličitého a vody. K této reakci dochází, když antacidum obsahující účinnou látku uhličitan vápenatý (CaCO3) reaguje se žaludeční kyselinou (kyselinou chlorovodíkovou). caCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2 + H2O Hydrogenuhličitanový aniont je také zásada. HCO3- + H3O+ → H2CO3 + H2O → CO2 + 2H2O Ve skutečnosti je silnější jako zásada než jako kyselina. Z tohoto důvodu jsou vodné roztoky solí hydrogenuhličitanů slabě alkalické (zásadité) a jsou také účinnou složkou mnoha antacid. HCO3- + H2O ⇌ H2CO3 + OH- Pokud se spojí ekvivalentní množství hydroxidu sodného a roztoku hydrogenuhličitanu sodného a roztok se poté odpaří, vzniknou krystaly hydratované formy uhličitanu sodného. Tato sloučenina, Na2CO3 – 10H2O, se někdy nazývá prací soda. Lze ji použít jako změkčovač vody, protože vytváří nerozpustné uhličitany – například uhličitan vápenatý – které lze z vody odfiltrovat. Mírným zahříváním hydratovaného uhličitanu sodného vzniká bezvodá sloučenina Na2CO3, která se v chemickém průmyslu nazývá jedlá soda nebo jednoduše soda. Jedná se o důležitou průmyslovou chemikálii, která se hojně využívá při výrobě dalších chemikálií, skla, mýdla, papíru a celulózy, čisticích prostředků a změkčovačů vody a při rafinaci ropy.

Zajímavé využití uhličitanu lithného, Li2CO3, vychází ze zjištění, že malé dávky této soli podávané perorálně jsou účinným lékem na maniodepresivní psychózy. Není zcela jasné, jak tato léčba funguje, ale téměř jistě souvisí s účinkem iontu Li+ na rovnováhu Na+:K+ nebo Mg2+:Ca2+ v mozku.

Minerál uhličitan vápenatý je známý spíše jako vápenec, minerál, který je v zemské kůře druhý nejhojnější po křemičitanových minerálech. Většina vápence se skládá z kalcitu, což je nízkoteplotní forma uhličitanu vápenatého. Kalcit vzniká vysrážením CaCO3 při teplotě nižší než 30 °C. Uhličitan vápenatý, který se vysráží při teplotě nad 30 °C (vysokoteplotní forma), se nazývá aragonit. Průhledný kalcit, někdy nazývaný islandský spar, má neobvyklou vlastnost dvojlomu neboli dvojího lomu. To znamená, že když paprsek světla vstoupí do jediného krystalu kalcitu, paprsek se rozdělí na dva paprsky a vzniknou dva obrazy jakéhokoli předmětu pozorovaného přes krystal.

Při kontaktu vody obsahující oxid uhličitý s vápencovými horninami dochází k jejich rozpouštění, protože vzniká Ca(HCO3)2, ve vodě rozpustná sloučenina, která tvoří vodné ionty Ca2+ a HCO3-. Tato reakce je tedy zodpovědná za vznik jeskyní, které se často nacházejí ve vápencových skalách. Na druhou stranu, pokud se z vody obsahující Ca(HCO3)2 uvolní oxid uhličitý, může se opět ukládat uhličitan vápenatý: Ca(HCO3)2 (vodný) → CaCO3 + CO2 + H2O Tyto usazeniny uhličitanu vápenatého jsou známé jako stalaktity a stalagmity, krásné útvary, které se nacházejí v jeskyních a propastech. Při zahřívání vodných roztoků Ca(HCO3)2 (forma tvrdé vody) se v hrncích, kotlích a jiných nádobách obsahujících tyto roztoky často tvoří sraženiny uhličitanu vápenatého v podobě vodního kamene (krusty). Jednou z metod odstraňování tvrdosti vody je tedy vysrážení vodných iontů Ca2+ a HCO3- ve formě pevného CaCO3, který lze následně odstranit.