Курсовая работа: р елементи ІV групи

Гідрокарбонати лужних металів при нагріванні переходять у кар­бонати:

2NaHCO₃ = Na₂ CO₃ + СО₂ | + Н₂ О.

Більшістьгідрокарбонатів, а також карбонати калію, натрію, ру­бідію, цезію і амонію розчиняються у воді; карбонати інших металів у воді не розчиняються.

Розчини карбонатів лужних металів внаслідок гідролізу мають сильнолужну реакцію:

Na₂ CO₃ + Н₂ О = NaHCO₃ + NaOH

абоCO₃ ^2- + H₂ O =CO₃ ^- + OH ^-

З солей карбонатної кислоти у природі дуже поширений карбонат кальцію СаСО₃ . Він зустрічається у вигляді вапняку, крейди, мармуру.

Карбонат кальцію у воді не розчиняється. Тому вапняна вода (розчин гідроксиду кальцію) при пропусканні через неї діоксиду карбону стає каламутною:

Са (ОН)₂ + СО₂ = СаСО₃ | + Н₂ О.

Проте якщо пропускати СО₂ через вапняну воду довго, то кала­мутна спочатку рідина поступово світлішає і, нарешті, стає зовсім прозорою. Розчинення відбувається внаслідок утворення кислої солі — гідрокарбонату кальцію:

СаСО₃ + Н₂ О + СО₂ = Са (НСО₃ )₂ .

Гідрокарбонат кальцію — речовина нестійка. При кип'ятінні роз­чину або тривалому його стоянні на повітрі гідрокарбонат розклада­ється з виділенням СО₂ й утворенням середньої солі.

Розчинністю гідрокарбонатів у воді пояснюється постійне пересу­вання карбонатів у природі. Грунтові води, що містять СО₂ , проходячи крізь грунт і особливо крізь шари вапняку, розчиняють карбонат кальцію і виносять його з собою у вигляді гідрокарбонату в струмки, ріки і моря. Звідти він потрапляє в організми морських тварин і йде на побудову їхніх скелетів або, виділяючи діоксид карбону, знову перетворюється на карбонат кальцію і відкладається у вигляді шарів.

Крім карбонату кальцію у природі у великій кількості зустрічаєть­ся карбонат магнію MgCO₃ , відомий під назвою магнезиту. Карбонат магнію, як і карбонат кальцію, легко розчиняється у воді, що містить СО_2.

Деякі карбонати є цінними рудами. їх використовують для добу­вання металів, наприклад, шпатовий залізняк FeCO₃ , галмей ZnCO₃ .

Карбонат натрію, або сода, Na₂ CO₃ . У вигляді кристалогідрату сода відповідає формулі Na₂ CO₃ * 10Н₂ О. Але цей кристалогідрат легко вивітрюється — втрачає частину кристалізаційної води.

Сода один з найважливіших продуктів основної хімічної промис­ловості, її у великій кількості використовують скляна, миловарна, це­люлозно-паперова, текстильна, нафтова та інші галузі промисловості; її також застосовують для добування різних солей натрію. Застосо­вується сода і в побуті, головним чином як миючий засіб.

Тепер соду добувають у промисловості аміачнохлоридним способом, що грунтується на утворенні гідрокарбонату натрію при реакції між хлоридом натрію і гідрокарбонатом амонію у водному розчині.

Концентрований розчин хлориду натрію насичують аміаком, а по­тім пропускають у нього під тиском діоксид карбону, який добувають при випалюванні вапняку. Під час взаємодії аміаку, діоксиду карбону води утворюється гідрокарбонат амонію:

NH₃ + СО₂ + Н₂ О = NH₄ HCO₃ ,

який, вступаючи в обмінну реакцію з хлоридом натрію, утворює хло­рид амонію і гідрокарбонат натрію:

NH₄ HCO₃ + NaCl = NaHCO₈ | + NH₄ C1.

Гідрокарбонат натрію порівняно мало розчиняється в холодній воді і виділяється у вигляді осаду, який відфільтровують.

При прожарюванні гідрокарбонат натрію розкладається на карбо­нат, воду і діоксид карбону, який знову надходить у виробництво:

2NaHCO₃ = Na₂ CO₃ + CO₂ | + H₂ O.

Нагріваючи розчин, що містить хлорид амонію, з гашеним вапном, виділяють аміак:

2NH₄ CI+ Са (ОН)₂ =2NH₃ |+ СаС1₂ + 2Н₂ О,

який також повертається у виробництво.

Отже, єдиним відходом виробництва є хлорид кальцію, що лиша­ється у розчині після виділення аміаку і має обмежене застосування.

Добутий за аміачнохлоридним способом карбонат натрію не міс­тить кристалізаційної води і називається кальцинованою содою.

Карбонат калію, або поташ, К₂ СО₃ — це білий порошок, що роз­пливається у вологому повітрі і добре розчиняється у воді. Його засто­совують для виготовлення мила, тугоплавкого скла, у фотографії. Поташ добувають дією діоксиду карбону на розчин гідроксиду калію, що утворюється під час електролізу розчину хлориду калію:

2КОН + СО₂ = К₂ СО₃ + Н₂ О.

Важлива для практичних потреб сполука — карбамід, або сечо­вина, CO(NH₂ )₂ утворюється при взаємодії діоксиду карбону з аміа­ком під тиском:

СО₂ + 2NH₃ = CO (NH₂ )₂ + Н₂ О.