Sales de carbonato y de carbonato de hidrógeno
Estas sales pueden prepararse por la reacción del dióxido de carbono con óxidos metálicos e hidróxidos metálicos, respectivamente.CO2 + O2 → CO32-
CO2 + OH- → HCO3- Por ejemplo, cuando una solución acuosa de hidróxido de sodio (NaOH) se satura con dióxido de carbono, se forma carbonato ácido de sodio, NaHCO3, en solución.Na+ + OH- + CO2 → Na+ + HCO3- Cuando se elimina el agua, el compuesto sólido también se llama bicarbonato de sodio, o bicarbonato de sodio. Cuando el bicarbonato de sodio se utiliza en la cocina y, por ejemplo, hace que el pan o los pasteles suban, este efecto se debe a la reacción del anión básico carbonato de hidrógeno (HCO3-) con un ácido añadido, como el tartrato de hidrógeno de potasio (cremor tártaro), KHC4H4O6, o el dihidrógeno fosfato de calcio, Ca(H2PO4)2. Mientras la sosa esté seca, no se produce ninguna reacción. Cuando se añade agua o leche, se produce la neutralización ácido-base, produciendo dióxido de carbono gaseoso y agua. El dióxido de carbono queda atrapado en la masa, y cuando se calienta el gas se expande para crear la textura característica de las galletas y los panes.
Los carbonatos son bases moderadamente fuertes. Las soluciones acuosas son básicas porque el anión carbonato puede aceptar un ion hidrógeno del agua.CO32- + H2O ⇌ HCO3- + OH- Los carbonatos reaccionan con los ácidos, formando sales del metal, dióxido de carbono gaseoso y agua. Esta es la reacción que se produce cuando un antiácido que contiene el principio activo carbonato de calcio (CaCO3) reacciona con el ácido del estómago (ácido clorhídrico).CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2 + H2O El anión carbonato de hidrógeno también es una base.HCO3- + H3O+ → H2CO3 + H2O → CO2 + 2H2O En realidad, es más fuerte como base que como ácido. Por ello, las soluciones acuosas de sales de carbonatos de hidrógeno son débilmente alcalinas (básicas) y también son ingredientes activos de muchos antiácidos.HCO3- + H2O ⇌ H2CO3 + OH- Si se combinan cantidades equivalentes de hidróxido de sodio y una solución de carbonato ácido de sodio y se evapora la solución, se forman cristales de una forma hidratada de carbonato de sodio. Este compuesto, Na2CO3 – 10H2O, se llama a veces sosa. Puede utilizarse como ablandador de agua porque forma carbonatos insolubles -por ejemplo, carbonato de calcio- que pueden filtrarse del agua. Al calentar suavemente el carbonato de sodio hidratado se obtiene el compuesto anhidro Na2CO3, que se denomina ceniza de sosa o, simplemente, sosa en la industria química. Se trata de un importante producto químico industrial que se utiliza ampliamente en la fabricación de otros productos químicos, vidrio, jabón, papel y pasta de papel, limpiadores y ablandadores de agua, así como en el refinado del petróleo.
Un uso interesante del carbonato de litio, Li2CO3, se deriva del descubrimiento de que pequeñas dosis de la sal, administradas por vía oral, son un tratamiento eficaz para las psicosis maníaco-depresivas. No se entiende del todo cómo funciona este tratamiento, pero es casi seguro que está relacionado con el efecto del ion Li+ sobre el equilibrio Na+:K+ o Mg2+:Ca2+ en el cerebro.
El mineral carbonato de calcio es más conocido como piedra caliza, un mineral que ocupa el segundo lugar en abundancia después de los minerales formadores de silicato en la corteza terrestre. La mayor parte de la piedra caliza está compuesta por calcita, que es la forma de carbonato de calcio a baja temperatura. La calcita se produce cuando el CaCO3 se precipita por debajo de los 30 °C (86 °F). El carbonato cálcico que precipita por encima de los 30 °C (la forma de alta temperatura) se conoce como aragonito. La calcita transparente, a veces llamada espato de Islandia, tiene la inusual propiedad de la birrefringencia, o doble refracción. Es decir, cuando un haz de luz entra en un solo cristal de calcita, el haz se divide en dos, y se producen dos imágenes de cualquier objeto visto a través del cristal.
Encyclopædia Britannica, Inc.
Cuando el agua que contiene dióxido de carbono entra en contacto con las rocas calizas, éstas se disuelven porque se forma Ca(HCO3)2, un compuesto soluble en agua que forma iones Ca2+ y HCO3- acuosos. Así, esta reacción es la responsable de la formación de las cuevas que suelen encontrarse en los lechos de roca caliza. Por otro lado, si el agua que contiene Ca(HCO3)2 libera dióxido de carbono, puede volver a depositarse carbonato cálcico.Ca(HCO3)2 (acuoso) → CaCO3 + CO2 + H2O Estos depósitos de carbonato cálcico son lo que se conoce como estalactitas y estalagmitas, bellas formaciones que se encuentran en cuevas y cavernas. Cuando se calientan soluciones acuosas de Ca(HCO3)2 (una forma de agua dura), a menudo se observan precipitados de carbonato cálcico en forma de escamas (costras) en ollas, calderas y otros recipientes que contienen estas soluciones. Por lo tanto, un método para eliminar la dureza del agua es precipitar los iones Ca2+ y HCO3- acuosos en forma de CaCO3 sólido, que luego se puede eliminar.