Угольная кислота и ее соли

Угольная кислота — слабая, легколетучая, двухосновная, существует только в виде разбавленных растворов; молекулярная формула О.

II •• ••.

Н, СО, структурная Н^^.Н, электронная Н: СКС: О:Н.

О О " := «.

:о:

Между атомами Н и О связь полярная ковалентная, образована по обменному механизму, сигма, s—p; между атомами О и С — полярная ковалентная, образована по обменному механизму; из четырех связей одна является пи-, а три — сигма-связи; у атома С реализуется^{-гибридизация,} поэтому анион СО]~ является плоской треугольной структурой. Л/(Н₂С0₃) = 62 г/моль.

Угольная кислота существует только в разбавленных водных растворах, а в более концентрированных растворах разлагается. Обладает химическими свойствами неокислительных кислот с тем отличием, что практически не взаимодействует с оксидами, нерастворимыми основаниями, большинством солей (кроме силикатов). Рассмотрим некоторые химические свойства этой кислоты.

1. В водном растворе реализуется равновесие:

2. Вытесняет кремниевую кислоту из силикатов:

3. Взаимодействует с щелочными металлами:

Угольную кислоту получают взаимодействием углекислого газа с водой:

Соли угольной кислоты — карбонаты (средние) и гидрокарбонаты (кислые). Большинство карбонатов нерастворимы (кроме карбонатов металлов I группы главной подгруппы); практически все гидрокарбонаты растворимы (гидрокарбонат натрия в солевых растворах малорастворим).

Растворимые карбонаты подвергаются гидролизу (см. 7.16). Карбонаты трехвалентных металлов подвергаются полному гидролизу (см. 7.16).

Гидрокарбонаты разлагаются при кипячении растворов:

Карбонаты большинства металлов (кроме металлов I группы главной (А) подгруппы) разлагаются при нагревании:

Эти процессы обратимы и протекают при высоких температурах.

При сплавлении карбонатов (как индивидуальных, так и смесей) с диоксидом кремния получается диоксид углерода и силикат:

Карбонаты взаимодействуют с водным раствором диоксида углерода (см. 9.43, свойство 2).

Гидрокарбонаты и карбонаты реагируют с сильными кислотами, при этом в избытке карбонатов могут получаться кислые гидрокарбонаты:

Карбонаты находят широкое применение. Карбонат кальция (общее название — ка, гъцит) в различных модификациях применяется как строительный материал (мрамор, известняк), как сырье для получения негашеной извести СаО, для побелки помещений и изготовления зубного порошка (мел), для известкования почв (известняк, мел), как флюс в доменном процессе и при получении стали (известняк), как сырье при получении обыкновенного стекла (известняк, мел). Магнезит MgC0₃ и доломит MgC0₃ • СаС0₃ — сырье для получения жженой магнезии MgO и жженого доломита MgO • СаО; сидерит FeC0₃ — сырье для получения чугуна; питьевая сода NaHC0₃ используется в медицине и кондитерской промышленности; кальцинированная сода Na₂C0₃ — реактив в химической лаборатории, сырье для получения мыла, обыкновенного стекла и т. д. Поташ К₂С0₃ — сырье для получения соединений калия, ценное калийное удобрение.

• ? Задания для самостоятельной работы
• 1. Назовите особенности угольной кислоты, отличающие ее от других неокислительных кислот.
• 2. Поясните, что общего в свойствах сернистой и угольной кислот.
• 3. Сравните строение угольной и сернистой кислот, найдите общее и различия.
• 4. Назовите соли угольной кислоты, приведите по одному примеру таких солей.
• 5. Приведите два обоснованных примера, иллюстрирующих экологическую роль карбонатов и гидрокарбонатов.
• 6. Приведите четыре обоснованных примера, иллюстрирующих применение солей угольной кислоты.