Sels de carbonate et d’hydrogénocarbonate
Ces sels peuvent être préparés par la réaction du dioxyde de carbone avec des oxydes métalliques et des hydroxydes métalliques, respectivement.CO2 + O2 → CO32-
CO2 + OH- → HCO3- Par exemple, lorsqu’une solution aqueuse d’hydroxyde de sodium (NaOH) est saturée en dioxyde de carbone, du bicarbonate de sodium, NaHCO3, se forme en solution.Na+ + OH- + CO2 → Na+ + HCO3- Lorsque l’eau est éliminée, le composé solide est également appelé bicarbonate de sodium, ou bicarbonate de soude. Lorsque le bicarbonate de soude est utilisé en cuisine et, par exemple, fait lever le pain ou le gâteau, cet effet est dû à la réaction de l’anion basique hydrogénocarbonate (HCO3-) avec un acide ajouté, tel que l’hydrogénotartrate de potassium (crème de tartre), KHC4H4O6, ou le dihydrogénophosphate de calcium, Ca(H2PO4)2. Tant que la soude est sèche, aucune réaction ne se produit. Lorsqu’on ajoute de l’eau ou du lait, la neutralisation acide-base a lieu, produisant du dioxyde de carbone gazeux et de l’eau. Le dioxyde de carbone se retrouve piégé dans la pâte à frire, et lorsqu’il est chauffé, le gaz se dilate pour créer la texture caractéristique des biscuits et des pains.
Les carbonates sont des bases modérément fortes. Les solutions aqueuses sont basiques car l’anion carbonate peut accepter un ion hydrogène de l’eau.CO32- + H2O ⇌ HCO3- + OH- Les carbonates réagissent avec les acides, formant des sels du métal, du dioxyde de carbone gazeux et de l’eau. C’est la réaction qui se produit lorsqu’un antiacide contenant le principe actif carbonate de calcium (CaCO3) réagit avec l’acide gastrique (acide chlorhydrique).CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2 + H2O L’anion hydrogénocarbonate est également une base.HCO3- + H3O+ → H2CO3 + H2O → CO2 + 2H2O Il est en fait plus fort en tant que base qu’en tant qu’acide. Pour cette raison, les solutions aqueuses de sels de carbonates d’hydrogène sont faiblement alcalines (basiques) et sont également des ingrédients actifs dans de nombreux antiacides.HCO3- + H2O ⇌ H2CO3 + OH- Si des quantités équivalentes d’hydroxyde de sodium et une solution de carbonate d’hydrogène de sodium sont combinées et que la solution est ensuite évaporée, des cristaux d’une forme hydratée de carbonate de sodium se forment. Ce composé, Na2CO3 – 10H2O, est parfois appelé bicarbonate de soude. Il peut être utilisé comme adoucisseur d’eau car il forme des carbonates insolubles – par exemple, du carbonate de calcium – qui peuvent ensuite être filtrés de l’eau. En chauffant doucement le carbonate de sodium hydraté, on obtient le composé anhydre Na2CO3, appelé carbonate de soude ou, plus simplement, soude dans l’industrie chimique. C’est un produit chimique industriel important qui est largement utilisé dans la fabrication d’autres produits chimiques, de verre, de savon, de papier et de pâte à papier, de nettoyants et d’adoucisseurs d’eau, ainsi que dans le raffinage du pétrole.
Une utilisation intéressante du carbonate de lithium, Li2CO3, découle de la découverte que de petites doses de ce sel, administrées par voie orale, constituent un traitement efficace des psychoses maniaco-dépressives. On ne comprend pas entièrement comment ce traitement fonctionne, mais il est presque certainement lié à l’effet de l’ion Li+ sur l’équilibre Na+:K+ ou Mg2+:Ca2+ dans le cerveau.
Le carbonate de calcium minéral est plus connu sous le nom de calcaire, un minéral dont l’abondance n’est dépassée que par celle des minéraux formant des silicates dans la croûte terrestre. La plupart des calcaires sont composés de calcite, qui est la forme à basse température du carbonate de calcium. La calcite résulte de la précipitation du CaCO3 à une température inférieure à 30 °C (86 °F). Le carbonate de calcium qui précipite au-dessus de 30 °C (la forme à haute température) est appelé aragonite. La calcite transparente, parfois appelée spartite d’Islande, possède la propriété inhabituelle de biréfringence, ou double réfraction. C’est-à-dire que lorsqu’un faisceau de lumière pénètre dans un seul cristal de calcite, le faisceau est brisé en deux faisceaux, et deux images de tout objet vu à travers le cristal sont produites.
Encyclopædia Britannica, Inc.
Eric L. Heyer-Grant Heilman
Lorsque de l’eau contenant du dioxyde de carbone entre en contact avec des roches calcaires, ces dernières se dissolvent car il se forme du Ca(HCO3)2, un composé hydrosoluble qui forme des ions aqueux Ca2+ et HCO3-. Cette réaction est donc responsable de la formation des grottes que l’on trouve souvent dans les lits de roches calcaires. D’autre part, si l’eau contenant du Ca(HCO3)2 libère du dioxyde de carbone, du carbonate de calcium peut à nouveau se déposer.Ca(HCO3)2 (aqueux) → CaCO3 + CO2 + H2O Ces dépôts de carbonate de calcium sont ce que l’on appelle des stalactites et des stalagmites, de belles formations que l’on trouve dans les grottes et les cavernes. Lorsque des solutions aqueuses de Ca(HCO3)2 (une forme d’eau dure) sont chauffées, on observe souvent des précipités de carbonate de calcium sous forme de tartre (croûte) dans les casseroles, les chaudières et autres récipients contenant ces solutions. Ainsi, une méthode pour éliminer la dureté de l’eau consiste à précipiter les ions Ca2+ et HCO3- aqueux sous forme de CaCO3 solide, qui peut ensuite être éliminé.