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Carbonato

Il carbonato è un anione poliatomico con formula CO₃^2- in cui il carbonio ha numero di ossidazione +4. Nello ione carbonato il carbonio si lega tramite doppio legame ad un atomo di ossigeno e tramite legame semplice ai rimanenti due atomi di ossigeno pertanto è stabilizzato dalle seguenti formule di risonanza

Minerali

 

Il carbonato è presente in molti minerali e rocce tra cui quelle sedimentarie come la calcite dove cristallizza secondo un reticolo trigonale e l’aragonite dove cristallizza secondo un reticolo ortorombico in cui è presente sotto forma di carbonato di calcio CaCO₃. Tra i numerosi minerali vi è l’azzurrite Cu₃(OH)₂(CO₃)₂, la bismutite (BiO₂)₂CO₃, la cerussite PbCO₃, la dolomite MgCa(CO₃)₂, la magnesite MgCO₃, la malachite Cu₂CO₃(OH)₂, la siderite FeCO₃ e la smithsonite ZnCO₃.

Reazioni

 

In acqua lo ione carbonato idrolizza secondo l’equilibrio:
CO₃^2- + H₂O ⇌ HCO₃^– + OH^–

L’espressione della costante relativa a questo equilibrio detta costante di idrolisi e indicata con K_b è pari a:
K_b = [HCO₃^–][ OH^–]/[CO₃^2-]

Il valore di questa costante è pari a K_b = K_w/K_a2 = 10^-14/4.8·10^-11 = 2.1 · 10^-4

Pertanto lo ione carbonato impartisce un pH basico alla soluzione.

La maggior parte dei carbonati, ad eccezione di quelli costituiti dai metalli alcalini e dal carbonato di ammonio e di uranio, sono poco solubili. In particolare sono poco solubili i sali dei metalli alcalino-terrosi ma, essi si solubilizzano in acqua contenente biossido di carbonio a causa della formazione di idrogenocarbonati:

CaCO_3(s) + CO_2(aq) + H₂O_(l) → Ca²⁺_(aq) + 2 HCO₃^–_(aq)

I carbonati vengono solubilizzati in presenza di acido cloridrico con formazione del cloruro metallico, di acqua e di biossido di carbonio secondo la reazione:

CaCO_3(s) + 2 HCl_(aq)→ CaCl_2(aq) + CO_2(aq) + H₂O_(l)

Questa reazione viene utilizzata quale saggio di riconoscimento dei carbonati infatti il biossido di carbonio ottenuto viene convogliato tramite un tubo di vetro a doppia squadra in una soluzione contenente acqua di barite ovvero una soluzione al 5% di idrossido di bario.

La presenza dello ione carbonato viene evidenziata dalla precipitazione del carbonato di bario, sale poco solubile, per il quale il valore del prodotto di solubilità vale 5.0 · 10^-9:

CO_2(aq)+ Ba²⁺_(aq) + 2 OH^–_(aq)→ BaCO_3(aq)+ H₂O_(l)

I carbonati metallici danno in genere reazioni di decomposizione termica trasformandosi in ossidi metallici e biossido di carbonio come, ad esempio:

CaCO_3(s) → CaO_(s)+ CO_2(g)