碳酸根

碳酸根的化学式为CO32-,虽然含,但含碳酸根的物质却多是无机物。碳酸根是一种弱酸根,在水中很容易水解产生碳酸氢根离子和氫氧根離子,从而使水偏向碱性。

碳酸根
Carbonate-3D-balls
IUPAC名
Carbonate
系统名
Trioxidocarbonate[1]:127
识别
CAS号 3812-32-6
PubChem 19660
ChemSpider 18519
SMILES
InChI
InChIKey BVKZGUZCCUSVTD-NUQVWONBAE
性质
化学式 CO3
摩尔质量 60.01 g·mol−1
若非注明,所有数据均出自一般条件(25 ℃,100 kPa)下。

碳酸盐

碳酸盐有很多,在生活中有许多常见的碳酸盐,比如纯碱[2]石灰石[3]等。

沉淀及难溶物

碳酸盐中有如下几个沉淀及难溶物,但这些难溶物均溶于酸[4]

碳酸根的鉴别

通常情况下,碳酸根可以用酸来鉴别。因为碳酸根离子很容易和氢离子结合生成碳酸,然后分解为二氧化碳,故只要加入酸便会产生气体。[5]

对于水溶液中的碳酸根鉴别,严谨一些的方法则是:加入可溶性钙盐或者钡盐,生成的白色沉淀溶于酸后放出无色无味、使澄清石灰水变浑浊的气体。

应用

注解

  1. ^ International Union of Pure and Applied Chemistry (2005). Nomenclature of Inorganic Chemistry (IUPAC Recommendations 2005). Cambridge (UK): RSC–IUPAC. ISBN 0-85404-438-8. Electronic version.
  2. ^ 碳酸钠,化学式Na2CO3
  3. ^ 主要成分为碳酸钙,化学式CaCO3,不溶于水
  4. ^ 反应方程式:CO32- + 2H+ = H2O+ CO2
    这个反应式也同样用于在实验室中制取二氧化碳
  5. ^ 如:CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2
  6. ^ 反应式:CaCO3CaO + CO2

参看

三氧化碳

三氧化碳(CO3)是一种不稳定的碳氧化合物。

平面三角形分子构型

化学中,平面三角形分子构型描述了一個分子中,三個原子分別和同一個原子鍵結,三個原子形成一三角形,另一個原子在三角形中心,四個原子共平面的现象。。理想的平面三角形分子构型中,形成三角形的三個原子相同,鍵角為120°,屬於D3h的對稱群,但若三個原子非完全相同,例如H2CO,其構型就會和理想构型有些不同。

平面三角形分子构型的分子包括三氟化硼(BF3)、甲醛(H2CO)、光氣 (COCl2)及三氧化硫(SO3)。平面三角形构型的離子包括硝酸根(NO3−)、碳酸根離子(CO32−)及胍離子( C(NH2)3+)。有機化學中,平面三角形的有機分子(例如乙烯)中的中心碳原子採用sp2杂化。。

氮反转是一種三角錐构型胺類的畸变,其中一個過渡態即為平面三角形分子构型。

角錐化是一種從平面三角形分子构型轉變成四面体形分子构型的畸变。像金字塔烯烃中就會有這種畸变。

海洋酸化

海洋酸化(英語:Ocean acidification)指的是地球海洋摄入大气中的二氧化碳后,pH值逐渐降低的趋势

人类向大气排放的二氧化碳中有约30%到40%会溶解于海洋、河流和湖泊等水体中

溶解的二氧化碳中的一部分会和水生成碳酸,电离出氢离子,导致海水的碱性减弱,“酸度”升高。据研究者推测,从1751到1994年,海洋表层海水的pH值从8.25降低到了8.14,意味着氢离子浓度几乎增加了30%海洋酸化和其他生物地理化学变化的综合有可能破坏海洋生态系统的功能,对很多海洋物种产生影响海洋酸化被认为具有一系列不良后果,比如抑制了洪堡乌贼的新陈代谢速度和蓝贻贝的免疫响应以及加速珊瑚漂白过程。海洋酸度的增加还带来了其他的化学反应,它造成了碳酸根离子的增加,这会减慢珊瑚虫和浮游生物等海洋生物的成钙过程,已经形成的钙质也更易溶解。此外,正在进行的海洋酸化过程对海洋食物链也是一个威胁作为国际科学院委员会的成员,有105个国家的科学院已经撰写了一份报告,建议在2050年以前,将二氧化碳的全球排放量降低到1990年排量的至少一半以下。

地球历史上曾经发生过海洋酸化,最典型的例子是发生于约五千六百万年前的古新世–始新世气候最暖期,由于某些未知的原因,大量的二氧化碳进入大气和海洋,导致大量生物死亡,所有海盆的碳酸钙沉积物发生溶解。

濁度

本词条中浊度专指水质浊度(Turbidity),是指水樣中因為大量肉眼可見懸浮物質而造成的混濁情形,類似空氣中的煙。濁度量測是水污染的重要測試項目之一。其他浊度可能有尿液浊度。此浊度也不同于色度。

流体中可能包括許多大小不同的悬浮物质,夠大夠重的懸浮物質在液體靜置時會沈澱到底部,但非常小的懸浮物質沈澱較慢,若是水體定時搅拌或是形成膠體,懸浮物質甚至不會沈澱。這些小的粒子就是讓液體變混濁的原因。

正常之酸性環境的水質為澄清狀態,中性或鹼性環境水質經常出現混濁現象,來自於金屬離子與氫氧根或碳酸根所形成的懸浮固體以及水體中的微生物。

濁度測定起源於傑克遜燭光度測定法,單位為 JTU(Jackson turbidity unit),現今濁度分析慣用散射比濁測定法,單位為 NTU(nephelometric turbidity unit)。

硫酸根

硫酸根的化学式SO42−,是硫酸二级电离出的负离子。

碘化物

碘化物指含有碘离子(I−)的化合物, 包括以碘化铯为例的离子化合物以及以四碘化碳为例的共价化合物。大多数离子性碘化物都是可溶于水的,除了黄色的碘化银和碘化铅。

检验碘离子时,先加入几滴酸以消除碳酸根离子的干扰,再加入硝酸铅,若出现亮黄色的碘化铅沉淀,则可证明碘离子的存在。

碘在含碘离子的溶液中溶解度增大,原因是生成了下述的棕色I3−配离子:

I−(aq) + I2(s) ⇌ I3−(aq)

碳酸

碳酸(英語:Carbonic acid),原來也稱揮發酸(Volatile acid)和呼吸酸(Respiratory acid), 化學式為H2CO3,是酸的一種。二氧化碳(CO2)溶於水後,一部分二氧化碳會與水化合,形成碳酸。該反應是一個可逆反應,方程式如下:

CO2 + H2O H2CO3該反應在常溫下的平衡常數是Kh=1.70×10−3;因此大部分二氧化碳都不會參與反應。假若沒有催化劑存在,反應速率十分緩慢,其反應速率常數僅為0.039 s−1(正反應)以及23 s−1(逆反應)。

碳酸是无机物。

碳酸化

碳酸化指物质与二氧化碳反应产生碳酸根、碳酸氢根、碳酸。在化学中,也指羧化产生羧酸。

在无机化学与地质学中,碳酸化很常见。金属氢氧化物(MOH)、金属氧化物(M'O)与CO2反应生成碳酸氢根与碳酸根:

MOH + CO2 → M(HCO3)

M'O + CO2 → M'CO3

碳酸氢盐

碳酸氢盐是碳酸形成的酸式盐,含有碳酸氢根离子—HCO3−。大多数碳酸氢盐对热不稳定,会分解为碳酸盐、二氧化碳和水。碱金属碳酸氢盐溶于水,水溶液呈碱性,与酸迅速反应放出二氧化碳气体,加碱则得到相应的正盐碳酸盐。

钾、钠和铵的碳酸氢盐溶解度都小于相应的正盐,这是由于HCO3−通过氢键形成多聚链状离子。

碳酸氢根在生理学上也有很重要的作用,血液中含有H2CO3-HCO3−组成的缓冲溶液,以抵御大幅度的pH值变化,为酶等生物分子维持适宜的酸碱度。

碳酸氢根(HCO3−)为平面结构,碳位于中心,与三个氧原子键连。它是碳酸的共轭碱,也是碳酸根离子的共轭酸。水溶液中存在下列平衡,碳酸氢根既可发生电离生成水合氢离子,也会水解出氢氧根离子,水解程度大于电离,因此水溶液呈弱碱性。

CO32− + 2 H2O ⇋ HCO3− + H2O + OH− ⇋ H2CO3 + 2 OH−H2CO3 + 2 H2O ⇋ HCO3− + H3O+ + H2O ⇋ CO32− + 2 H3O+

碳酸鈣

碳酸钙,俗稱灰石、石灰石、石粉,是一種化合物,化學式為CaCO3,呈碱性,幾乎不溶於水(Ksp = 4.8×10-9),可溶于酸中。

碳酸鈣在地球上存量豐富,並以許多形式存在於岩石、礦物與生物體,如:霰石、方解石、白堊、石灰岩、大理石、石灰華。亦為動物骨骼或外殼(如:爬蟲類與双壳纲)的主要成份。碳酸鈣亦為水垢的主要成分,通常藉由水中的鈣離子與碳酸根離子結合所生成的,時常發生在水質硬度較高的地區。碳酸鈣亦為農用石灰中的有效成分之一,可用於中和土壤酸性,但過度使用也有造成土壤鹽鹼化的風險。在醫學應用方面,碳酸鈣亦是常用的鈣質來源,也常做為抑酸剂中的有效成分之一。

碳酸鎂

碳酸鎂(magnesium carbonate),化學式MgCO3,是一種含鎂元素的白色粉末狀無機化合物。碳酸镁的化学性质稳定,無毒無味,不可燃。与酸性比碳酸强的酸发生复分解反应生成盐和二氧化碳等多種物質,不溶於水、丙酮和液氨。具有吸水和吸油性,因此體操、舉重和攀岩運動員常常利用俗稱「鎂粉」的碳酸鎂擦手以保持雙手乾燥,但碳酸镁可能令某些人皮肤过敏。此外,碳酸鎂還可作為制酸劑、便秘藥等腸胃相關藥品。

碳酸钠

碳酸钠(英語:sodium carbonate),俗名苏打(soda)、纯碱(soda ash 、soda crystals)、洗滌鹼(washing soda),生活中亦常称“碱”。化学式:Na2CO3,普通情况下为白色粉末,为强电解质。密度为2.532g/cm3,熔点为850℃,易溶于水,具有鹽的通性。

碳酸铀酰

碳酸铀酰是一种无机化合物,化学式为UO2CO3。碳酸铀酰为黄色固体,有放射性。受热分解。

碳酸铍

碳酸铍是一种无机化合物,化学式为BeCO3,不溶於水,在自然界中它有三种基本的存在形式:无水碳酸铍、四水合碳酸铍和碱式碳酸铍。无水碳酸铍不稳定,容易分解成氧化铍和二氧化碳。 四水合碳酸铍可以通过将二氧化碳通入氢氧化铍溶液中制得,但同样不稳定。化学方程式为:Be(OH)2 + CO2 + 3 H2O → BeCO3·4H2O

碱式碳酸铍是一种碱式盐。可以通过硫酸铍和碳酸铵的反应制得,化合物中既有碳酸根离子又有氢氧根离子,化学式为Be2CO3(OH)2。

碳酸锂

碳酸锂(Li2CO3)是一種无色至白色结晶,能溶于水,但溶解性不佳。用于治疗精神疾病,多用於躁狂症的治療。

离子

离子是指原子或原子基团失去或得到一个或几个电子而形成的带电荷的粒子。得失电子的过程称为电离,电离过程的能量变化可以用电离能来衡量。

在化学反应中,通常是金属元素原子失去最外层电子,非金属原子得到电子,从而使参加反应的原子或原子团带上电荷。带正电荷的原子叫做阳离子,带负电荷的原子叫做阴离子。通过阴、阳离子由于静电作用结合而形成不带电性的化合物,叫做离子化合物。

与分子、原子一样,离子也是构成物质的基本粒子。如氯化钠就是由氯离子和钠离子构成的。

總無機碳

總無機碳(CT或TIC),又名溶解無機碳(DIC)是溶液中無機碳的總和量,當中包括二氧化碳、碳酸、碳酸氢盐离子及碳酸根。通常二氧化碳及碳酸將同列於CO2*一欄下。總無機碳量用於測量自然水體的PH值等數據。

CT = [CO2*] + [HCO3−] + [CO32−]其中:

CT為總無機碳量

[CO2*]為二氧化碳及碳酸之總和([CO2*] = [CO2] + [H2CO3])

[HCO3−]為碳酸氫鹽

[CO32−]為碳酸根上述物質按以下公式作化學平衡:

CO2 + H2O ⇌ H2CO3 ⇌ H+ + HCO3− ⇌ 2H+ + CO32−溶液的PH值將影響總無機碳於化學平衡中的比例。

通常而言,實驗時會將溶液酸化,從而推動化学平衡產生CO2,繼而以红外光谱測量其含量。

羥磷灰石

羥(qiǎng)磷灰石(英語:hydroxyapatite),又稱氫氧基磷灰石,是一種天然的磷灰石礦物,其分子式為Ca5(PO4)3(OH),不過常寫成Ca10(PO4)6(OH)2以表示由二個分子組成的晶體結構。羥磷灰石是磷灰石中含氫氧根的純正端元。OH-離子可以被氟離子、氯離子或碳酸根離子取代,形成氟磷灰石或氯磷灰石。羥磷灰石的晶系為六方晶系,比重為3.08,摩氏硬度為5。純的羥磷灰石粉末是白色,但天然的羥磷灰石會夾雜著棕色、黃色或綠色。也可以用人工的方式合成,應用於骨組織修復。

羥磷灰石是人體骨骼組織主要成分。植入體內後,鈣和磷會游離出材料表面被身體組織吸收,並生長出新的組織。有研究證明羥磷灰石的晶粒越細,生物活性越高。牙齒表面的琺瑯質的主要成份亦是羥磷灰石。

羥基磷灰石可由自己製作的方式來取得。製作羥磷灰石粉末的方法很多,比較常見的方法有沉澱法、水解法、水熱法及固相法等。其中水熱法的設備比較複雜而且昂貴。相較於水熱法,沉澱法則是操作簡單、設備便宜、產能大,目前大多數以此種方法為主。但是沉澱法有一些缺點,像是粉末容易聚集在一起、質量不穩定等等。

錫酸

錫酸(英語:stannic acid)是一種含锡無機酸,其化學式為H2SnO3。锡酸擁有類似於碳酸的結構,不易溶於水,可溶於有機物如丙酮,溶解後可解離成锡酸根离子(SnO32-),也同樣擁有類似碳酸根的共振結構。錫酸中錫離子周圍有6個氫氧根,其結晶結構呈八面體。 已知的含錫无机酸除了錫酸外,還有過錫酸(H4SnO4)和亞錫酸(H2SnO2)等。

锡酸可分为α-锡酸和β-锡酸两种,α-锡酸可通过Sn(IV)在碱中水解制得:

SnCl4 + 4 NH4OH → H2SnO3(α)↓ + 4 NH4Cl + H2O而β-锡酸可由金屬錫與濃硝酸反應制得:

Sn + 4 HNO3(浓) → H2SnO3↓ + 4 NO2↑ + H2Oα-锡酸常称氢氧化锡(Ⅳ),是白色无定形粉末或凝胶。α-锡酸不溶于水,溶于酸碱,长期放置或加热逐渐转变为β-锡酸。β-锡酸为白色细晶固体,具有二氧化锡四方晶体结构。不溶于水、酸或碱,加热下溶于浓盐酸和熔融碱,在稀酸或碱作用下可发生胶溶。X射线研究表明,这两种锡酸都是含水锡石,并非异构体,它们溶解性不同是由于粒子大小和聚结程度不同所致。錫酸用作光吸收剂,用于制不透明玻璃、瓷釉等。

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