Sole węglanowe i wodorowęglanowe
Sole te można otrzymać w wyniku reakcji dwutlenku węgla odpowiednio z tlenkami i wodorotlenkami metali.CO2 + O2 → CO32-
CO2 + OH- → HCO3- Na przykład, gdy wodny roztwór wodorotlenku sodu (NaOH) jest nasycony dwutlenkiem węgla, w roztworze powstaje wodorowęglan sodu, NaHCO3.Na+ + OH- + CO2 → Na+ + HCO3- Po usunięciu wody, związek stały jest również nazywany wodorowęglanem sodu, lub sodą oczyszczoną. Kiedy soda oczyszczona jest używana w kuchni i, na przykład, powoduje wzrost chleba lub ciasta, efekt ten jest spowodowany reakcją podstawowego anionu wodorowęglanu (HCO3-) z dodanym kwasem, takim jak wodorowinian potasu (cream of tartar), KHC4H4O6, lub dwuwodorofosforan wapnia, Ca(H2PO4)2. Tak długo, jak soda jest sucha, nie zachodzi żadna reakcja. Po dodaniu wody lub mleka następuje neutralizacja kwasowo-zasadowa, w wyniku której powstaje gazowy dwutlenek węgla i woda. Dwutlenek węgla zostaje uwięziony w cieście, a po podgrzaniu gaz rozszerza się, tworząc charakterystyczną teksturę herbatników i chlebów.
Węglany są umiarkowanie silnymi zasadami. Roztwory wodne są zasadowe, ponieważ anion węglanowy może przyjąć jon wodorowy z wody.CO32- + H2O ⇌ HCO3- + OH- Węglany reagują z kwasami, tworząc sole metalu, gazowy dwutlenek węgla i wodę. CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2 + H2O Anion wodorowęglanowy jest również zasadą.HCO3- + H3O+ → H2CO3 + H2O → CO2 + 2H2O Jest on w rzeczywistości silniejszy jako zasada niż jako kwas. Z tego powodu wodne roztwory soli wodorowęglanów są słabo zasadowe (zasadowe) i są również aktywnymi składnikami wielu leków zobojętniających.HCO3- + H2O ⇌ H2CO3 + OH- Jeśli połączy się równoważne ilości wodorotlenku sodu i roztworu wodorowęglanu sodu, a następnie odparuje roztwór, powstają kryształy uwodnionej postaci węglanu sodu. Związek ten, Na2CO3 – 10H2O, jest czasami nazywany sodą do prania. Może być stosowany jako środek zmiękczający wodę, ponieważ tworzy nierozpuszczalne węglany – na przykład węglan wapnia – które mogą być następnie odfiltrowane z wody. Delikatne ogrzewanie uwodnionego węglanu sodu prowadzi do powstania bezwodnego związku Na2CO3, który w przemyśle chemicznym nazywany jest sodą kalcynowaną lub po prostu sodą. Jest to ważny przemysłowy związek chemiczny, który jest szeroko stosowany w produkcji innych chemikaliów, szkła, mydła, papieru i pulpy, środków czyszczących i zmiękczaczy wody oraz w rafinacji ropy naftowej.
Interesujące zastosowanie węglanu litu, Li2CO3, wynika z odkrycia, że małe dawki soli, podawane doustnie, są skutecznym leczeniem psychoz maniakalno-depresyjnych. Nie do końca wiadomo, jak to leczenie działa, ale prawie na pewno jest to związane z wpływem jonów Li+ na równowagę Na+:K+ lub Mg2+:Ca2+ w mózgu.
Minerał węglan wapnia jest lepiej znany jako wapień, minerał drugi w obfitości tylko do minerałów krzemianotwórczych w skorupie ziemskiej. Większość wapieni składa się z kalcytu, który jest niskotemperaturową formą węglanu wapnia. Kalcyt powstaje, gdy CaCO3 wytrąca się w temperaturze poniżej 30 °C (86 °F). Węglan wapnia, który wytrąca się w temperaturze powyżej 30 °C (forma wysokotemperaturowa) jest znany jako aragonit. Przezroczysty kalcyt, czasami nazywany iskrą islandzką, ma niezwykłą właściwość birefringencji, czyli podwójnego załamania światła. Oznacza to, że kiedy wiązka światła przechodzi przez pojedynczy kryształ kalcytu, zostaje ona rozbita na dwie wiązki i powstają dwa obrazy dowolnego obiektu oglądanego przez kryształ.
Encyclopædia Britannica, Inc.
Eric L. Heyer-Grant Heilman
Gdy woda zawierająca dwutlenek węgla wchodzi w kontakt ze skałami wapiennymi, skały te rozpuszczają się, ponieważ powstaje Ca(HCO3)2, rozpuszczalny w wodzie związek, który tworzy wodne jony Ca2+ i HCO3-. Reakcja ta jest odpowiedzialna za powstawanie jaskiń, które często można znaleźć w wapiennych pokładach skalnych. Z drugiej strony, jeśli woda zawierająca Ca(HCO3)2 uwolni dwutlenek węgla, węglan wapnia może się ponownie odkładać.Ca(HCO3)2 (wodny) → CaCO3 + CO2 + H2O Te depozyty węglanu wapnia są znane jako stalaktyty i stalagmity, piękne formacje występujące w jaskiniach i pieczarach. Kiedy wodne roztwory Ca(HCO3)2 (forma twardej wody) są podgrzewane, w garnkach, kotłach i innych naczyniach zawierających te roztwory często obserwuje się wytrącanie węglanu wapnia w postaci kamienia (skorupy). Tak więc, jedną z metod eliminacji twardości wody jest wytrącanie wodnych jonów Ca2+ i HCO3- w postaci stałej CaCO3, która może być następnie usunięta.