Carbonati. Composizione, proprietà e applicazioni dei carbonati

I carbonati sono composti inorganici formati dal legame ionico di un metallo o semimetallo con l'anione carbonato, CO₃^2-.

Il carbonio è tetravalente, cioè ha quattro elettroni nel guscio di valenza e può formare quattro legami covalenti per essere stabile, mentre l'ossigeno è bivalente, avendo sei elettroni nel guscio di valenza e potendo fare due legami per essere stabile, con otto elettroni. Quindi, c'è una forte tendenza per un carbonio a legarsi a due atomi di ossigeno, che sono tutti stabili (O C ═ O → CO₂).

Ma altro ossigeno può combinarsi con il carbonio, poiché il rapporto dei raggi ionici porta a un numero di coordinazione pari a 3, formando una struttura triangolare in cui il carbonio è al centro, formando un doppio legame con uno degli atomi di ossigeno e due legami singoli con gli altri due ossigeni. Il risultato sono due elettroni in eccesso, poiché questi due ossigeni non sono stabili, avendo bisogno di ricevere un elettrone ciascuno:

L'anione carbonato è formato da legami covalenti, ma i suoi composti, che sono sali inorganici e minerali noti come carbonati, sono ionici, poiché questo radicale riceve due elettroni da un metallo o semimetallo, formando a legame ionico.

Questi composti sono insolubili in acqua, ad eccezione del carbonato di ammonio ((NH₄)₂CO₃) e carbonati formati con metalli alcalini (elementi della famiglia 1: Li, Na, K, Rb, Cs e Fr). Quasi tutti sono solidi bianchi, come mostrato nell'immagine qui sotto:

I due esempi quotidiani più comuni e più importanti di carbonati sono il carbonato di sodio (Na₂CO₃) e carbonato di calcio (CaCO₃). Nel primo caso, il sodio appartiene alla famiglia 1, avendo un elettrone nel guscio di valenza e tendendo a perdere questo elettrone per diventare stabile. Poiché l'anione carbonato deve ricevere due elettroni, si lega a due atomi di sodio:

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Il carbonato di sodio è meglio conosciuto come soda o soda e viene utilizzato nella produzione di saponi, coloranti, medicinali, carta e nel trattamento dell'acqua delle piscine. Ma la sua applicazione principale è con il carbonato di calcio e la sabbia nella fabbricazione del vetro.

Il calcio è della famiglia 2, con la tendenza a perdere due elettroni. Quindi, un atomo di calcio si lega a un radicale carbonato:

Il carbonato di calcio è presente nel calcare e nel marmo. A stalattiti e stalagmiti che esistono nelle grotte sono costituite da questo carbonato; conchiglie, barriere coralline e anche gusci d'uovo. Quando imbiancano muri, tronchi d'albero e altri luoghi, utilizziamo l'idrossido di calcio (Ca(OH)₂), che nel tempo reagisce con l'anidride carbonica atmosferica formando carbonato di calcio.

I carbonati sono molto comuni sulla superficie terrestre, come nel caso dei minerali. Il suo reticolo cristallino può riorganizzarsi nello spazio in due modi: quello ortorombica (come nel caso del minerale aragonite mostrato sopra insieme alla formula del carbonato di calcio) e quello romboedrica o trigonale, come nel caso della calcite (altro minerale costituito da carbonato di calcio).

I carbonati reagiscono in presenza di acidi liberando CO₂, che si vede facilmente attraverso l'effervescenza.

di Jennifer Fogaça
Laureato in Chimica

Vorresti fare riferimento a questo testo in un lavoro scolastico o accademico? Guarda:

FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Carbonati"; Brasile Scuola. Disponibile in: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/carbonatos.htm. Consultato il 28 giugno 2021.