Acido carbonico e sali di carbonato

Sali di carbonato e idrogenocarbonato

Questi sali possono essere preparati dalla reazione dell’anidride carbonica con ossidi e idrossidi di metallo, rispettivamente.CO2 + O2 → CO32-
CO2 + OH- → HCO3- Per esempio, quando una soluzione acquosa di idrossido di sodio (NaOH) è satura di anidride carbonica, l’idrogenocarbonato di sodio, NaHCO3, si forma in soluzione.Na+ + OH- + CO2 → Na+ + HCO3- Quando l’acqua è rimossa, il composto solido è anche chiamato bicarbonato di sodio, o bicarbonato di sodio. Quando il bicarbonato di sodio è usato in cucina e, per esempio, fa lievitare il pane o la torta, questo effetto è dovuto alla reazione dell’anione basico idrogenocarbonato (HCO3-) con un acido aggiunto, come l’idrogenotartrato di potassio (crema di tartaro), KHC4H4O6, o il diidrogeno fosfato di calcio, Ca(H2PO4)2. Finché la soda è secca, non si verifica alcuna reazione. Quando si aggiunge acqua o latte, la neutralizzazione acido-base avviene, producendo anidride carbonica gassosa e acqua. L’anidride carbonica rimane intrappolata nella pastella, e quando viene riscaldata il gas si espande per creare la consistenza caratteristica di biscotti e pane.

I carbonati sono basi moderatamente forti. Le soluzioni acquose sono basiche perché l’anione carbonato può accettare uno ione idrogeno dall’acqua.CO32- + H2O ⇌ HCO3- + OH- I carbonati reagiscono con gli acidi, formando sali del metallo, anidride carbonica gassosa e acqua. Questa è la reazione che si verifica quando un antiacido contenente il principio attivo carbonato di calcio (CaCO3) reagisce con l’acido dello stomaco (acido cloridrico).CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2 + H2O L’anione carbonato di idrogeno è anche una base.HCO3- + H3O+ → H2CO3 + H2O → CO2 + 2H2O È effettivamente più forte come base che come acido. A causa di questo, le soluzioni acquose di sali di idrogenocarbonati sono debolmente alcaline (basiche) e sono anche ingredienti attivi in molti antiacidi.HCO3- + H2O ⇌ H2CO3 + OH- Se quantità equivalenti di idrossido di sodio e una soluzione di idrogenocarbonato di sodio vengono combinate e la soluzione viene poi evaporata, si formano cristalli di una forma idrata di carbonato di sodio. Questo composto, Na2CO3 – 10H2O, è talvolta chiamato soda di lavaggio. Può essere usato come addolcitore d’acqua perché forma carbonati insolubili – per esempio, carbonato di calcio – che possono poi essere filtrati dall’acqua. Riscaldando delicatamente il carbonato di sodio idratato si ottiene il composto anidro Na2CO3, che viene chiamato soda o, semplicemente, soda nell’industria chimica. Si tratta di un importante prodotto chimico industriale che viene utilizzato ampiamente nella fabbricazione di altri prodotti chimici, vetro, sapone, carta e pasta di legno, detergenti e addolcitori d’acqua e nella raffinazione del petrolio.

Un uso interessante del carbonato di litio, Li2CO3, deriva dalla scoperta che piccole dosi di questo sale, somministrate per via orale, sono un trattamento efficace per le psicosi maniaco-depressive. Non è del tutto chiaro come funzioni questo trattamento, ma è quasi certamente legato all’effetto dello ione Li+ sull’equilibrio Na+:K+ o Mg2+:Ca2+ nel cervello.

Il minerale carbonato di calcio è meglio conosciuto come calcare, un minerale secondo per abbondanza solo ai minerali che formano silicati nella crosta terrestre. La maggior parte del calcare è composta da calcite, che è la forma a bassa temperatura del carbonato di calcio. La calcite si forma quando il CaCO3 precipita sotto i 30 °C (86 °F). Il carbonato di calcio che precipita sopra i 30 °C (la forma ad alta temperatura) è conosciuto come aragonite. La calcite trasparente, a volte chiamata Iceland spar, ha la proprietà insolita della birifrangenza, o doppia rifrazione. Cioè, quando un fascio di luce entra in un singolo cristallo di calcite, il fascio viene spezzato in due fasci, e vengono prodotte due immagini di qualsiasi oggetto visto attraverso il cristallo.

Quando l’acqua contenente anidride carbonica entra in contatto con le rocce calcaree, le rocce si dissolvono perché si forma Ca(HCO3)2, un composto solubile in acqua che forma ioni Ca2+ e HCO3- acquosi. Così, questa reazione è responsabile della formazione delle grotte che si trovano spesso nei letti di roccia calcarea. D’altra parte, se l’acqua contenente Ca(HCO3)2 libera anidride carbonica, il carbonato di calcio può essere nuovamente depositato.Ca(HCO3)2 (acquoso) → CaCO3 + CO2 + H2O Queste deposizioni di carbonato di calcio sono ciò che è noto come stalattiti e stalagmiti, belle formazioni che si trovano in grotte e caverne. Quando soluzioni acquose di Ca(HCO3)2 (una forma di acqua dura) vengono riscaldate, si osservano spesso precipitati di carbonato di calcio sotto forma di incrostazioni (croste) in pentole, caldaie e altri recipienti contenenti queste soluzioni. Quindi, un metodo per eliminare la durezza dell’acqua è quello di far precipitare gli ioni acquosi Ca2+ e HCO3- sotto forma di CaCO3 solido, che può poi essere rimosso.