Carbonaten zijn anorganische verbindingen gevormd door de ionische binding van een metaal of halfmetaal met het carbonaatanion, CO32-.
Koolstof is vierwaardig, dat wil zeggen, het heeft vier elektronen in de valentieschil, en het kan vier covalente bindingen maken om stabiel te zijn, terwijl zuurstof bivalent is, met zes elektronen in de valentieschil en twee bindingen kan maken om stabiel te zijn, met acht elektronen. Er is dus een sterke neiging van een koolstof om zich te binden aan twee zuurstofatomen, die allemaal stabiel zijn (O ═ C ═ O → CO2).
Maar andere zuurstof kan combineren met koolstof, aangezien de verhouding van ionische stralen leidt tot een coördinatiegetal gelijk aan 3, waardoor een structuur wordt gevormd driehoekig waarin de koolstof in het midden zit, waardoor een dubbele binding ontstaat met een van de zuurstofatomen en twee enkele bindingen met de andere twee zuurstof. Het resultaat is twee overtollige elektronen, omdat deze twee zuurstofatomen niet stabiel zijn en elk één elektron moeten ontvangen:
Het carbonaatanion wordt gevormd door covalente bindingen, maar zijn verbindingen, die anorganische zouten en mineralen zijn bekend als carbonaten, zijn ionisch, omdat dit radicaal twee elektronen ontvangt van een metaal of halfmetaal, waardoor een ionbinding.
Deze verbindingen zijn onoplosbaar in water, met uitzondering van ammoniumcarbonaat ((NH4)2CO3) en carbonaten gevormd met alkalimetalen (elementen van familie 1: Li, Na, K, Rb, Cs en Fr). Bijna alle zijn witte vaste stoffen, zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding:
De twee meest voorkomende en belangrijkste alledaagse voorbeelden van carbonaten zijn natriumcarbonaat (Na2CO3) en calciumcarbonaat (CaCO3). In het eerste geval behoort natrium tot familie 1, met een elektron in de valentieschil en de neiging om dit elektron te verliezen om stabiel te worden. Omdat het carbonaatanion twee elektronen moet ontvangen, bindt het aan twee natriumatomen:
Soda-as is beter bekend als soda of soda en wordt gebruikt bij de vervaardiging van zepen, kleurstoffen, medicijnen, papier en bij de behandeling van zwembadwater. Maar de belangrijkste toepassing ervan is met calciumcarbonaat en zand bij de vervaardiging van glas.
Calcium is familie 2 en heeft de neiging om twee elektronen te verliezen. Zo bindt een calciumatoom aan een carbonaatradicaal:
Calciumcarbonaat is aanwezig in kalksteen en marmer. Bij stalactieten en stalagmieten die in grotten bestaan, zijn gemaakt van dit carbonaat; schelpen, koraalriffen en ook eierschalen. Wanneer we muren, boomstammen en andere plaatsen witkalken, gebruiken we calciumhydroxide (Ca(OH)2), die na verloop van tijd reageert met atmosferisch koolstofdioxide om calciumcarbonaat te vormen.
Carbonaten komen veel voor op het aardoppervlak, zoals in het geval van mineralen. Hun kristalroosters kunnen zich op twee manieren in de ruimte herschikken: de orthorhombische (zoals het geval is met het mineraal aragoniet hierboven weergegeven samen met de calciumcarbonaatformule) en de rhomboëdrisch of trigonaal, zoals bij calciet (een ander mineraal dat uit calciumcarbonaat bestaat).
Carbonaten reageren in aanwezigheid van zuren, waarbij CO. vrijkomt2, die gemakkelijk te zien is door een bruisen.
Door Jennifer Fogaça
Afgestudeerd in scheikunde
