Теория:
Угольная кислота
Угольная кислота — раствор углекислого газа в воде. Это слабая двухосновная кислота. Она образуется при растворении в воде оксида углерода(\(IV\)) и в свободном виде из раствора не выделяется. При попытке выделения кислота легко разлагается на углекислый газ и воду:
.
Угольная кислота диссоциирует ступенчато. На первой ступени образуется гидрокарбонат-ион и ион водорода:
.
Гидрокарбонат-ион частично распадается на карбонат-ион и ещё один ион водорода:
.
Диссоциация протекает слабо, ионов водорода в растворе содержится немного. Поэтому раствор углекислого газа (угольная кислота) имеет слегка кисловатый вкус и меняет окраску лакмуса на розовую (не красную).
Соли угольной кислоты
Как двухосновная угольная кислота образует два ряда солей: средние — карбонаты (, ) и кислые — гидрокарбонаты (, ).
Из карбонатов растворяются в воде соли натрия, калия и аммония. Гидрокарбонаты растворяются лучше.
Обрати внимание!
Все соли угольной кислоты реагируют с более сильными кислотами.
В результате выделяется углекислый газ, что позволяет использовать эту реакцию как качественную на карбонаты и гидрокарбонаты:
,
.
Рис. \(1\). Карбонат натрия с кислотой
Обрати внимание!
Карбонаты и гидрокарбонаты взаимопревращаемы.
Карбонаты превращаются в гидрокарбонаты при пропускании через их раствор или взвесь углекислого газа:
.
Обратное превращение происходит при нагревании:
.
С присутствием в воде гидрокарбонатов кальция и магния связана временная жёсткость воды. Временная — потому что при нагревании растворимые кислые соли разлагаются, и ионы металлов связываются в нерастворимые карбонаты.
Применение солей угольной кислоты
— карбонат натрия, или сода. Применяется в производстве стекла, мыла, бумаги.
— гидрокарбонат натрия, или питьевая сода. Используется в быту и пищевой промышленности как разрыхлитель теста. Находит применение в медицине.
Рис. \(2\). Питьевая сода
— карбонат калия, или поташ. Применяется в производстве жидкого мыла, стекла, в качестве удобрения.
— карбонат кальция. В природе встречается в виде мела, мрамора, известняка. Применяются как строительные и отделочные материалы, а также в производстве негашёной извести, цемента, стекла.
Рис. \(3\). Мрамор на станции метро
Источники:
Рис. 1. Карбонат натрия с кислотой https://www.shutterstock.com/ru/image-photo/close-young-girl-conducting-science-experiment-1722990754
Рис. 2. Питьевая сода https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/81/Sodium_bicarbonate.jpg Общественное достояние
Рис. 3. Мрамор на станции метро https://cdn.pixabay.com/photo/2019/06/19/13/06/metro-4284841_960_720.jpg