كربونات

📅 آخر تحديث: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 9 صور
الموسوعة الحرة
كربونات

أنيون الكربونات

نموذج الكرة والعصا لأنيون الكربونات
أنيون الكربونات
  الكربون ، ج
  الأكسجين ، O
الأسماء
الاسم المفضل للاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية
كربونات
الاسم المنهجي للاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية
ثلاثي أوكسيد الكربونات [1] : 127 
المعرفات
  • 3812-32-6
نموذج ثلاثي الأبعاد ( JSmol )
  • صورة تفاعلية
كيم سبايدر
  • 18519
معرف PubChem
  • 19660
جامعة يوني
  • 7UJQ5OPE7D يفحصي
  • InChI=1S/CH2O3/c2-1(3)4/h(H2,2,3,4)/p-2
    المفتاح: BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L
  • InChI=1/CH2O3/c2-1(3)4/h(H2,2,3,4)/p-2
    المفتاح: BVKZGUZCCUSVTD-NUQVWONBAE
  • ج(=O)([O-])[O-]
ملكيات
أول أكسيد الكربون2-3
الكتلة المولية 60.008  جرام مول -1
حمض مترافق بيكربونات
باستثناء ما هو مذكور خلافًا لذلك، يتم تقديم البيانات للمواد في حالتها القياسية (عند 25 درجة مئوية [77 درجة فهرنهايت]، 100 كيلو باسكال).
مراجع صندوق المعلومات

الكربونات هي ملح حمض الكربونيك ، H2CO3 ، [ 2 ] وتتميز بوجود أيون الكربونات ، وهو أيون متعدد الذرات له الصيغة CO2-3قد تشير كلمة "كربونات" أيضًا إلى إستر الكربونات ، وهو مركب عضوي يحتوي على مجموعة الكربونات O=C(−O−) 2 .

ويُستخدم المصطلح أيضًا كفعل لوصف عملية الكربنة : وهي عملية رفع تركيزات أيونات الكربونات والبيكربونات في الماء لإنتاج المياه الغازية والمشروبات الغازية الأخرى - إما عن طريق إضافة غاز ثاني أكسيد الكربون تحت الضغط أو عن طريق إذابة أملاح الكربونات أو البيكربونات في الماء.

في الجيولوجيا وعلم المعادن ، يمكن أن يشير مصطلح "كربونات" إلى كل من معادن الكربونات والصخور الكربوناتية (التي تتكون بشكل أساسي من معادن الكربونات)، وكلاهما يهيمن عليه أيون الكربونات، CO2.2-3المعادن الكربوناتية متنوعة للغاية ومنتشرة في الصخور الرسوبية المترسبة كيميائيًا . وأكثرها شيوعًا هي الكالسيت أو كربونات الكالسيوم ، CaCO3 ، المكون الرئيسي للحجر الجيري (وكذلك المكون الرئيسي لأصداف الرخويات والهياكل المرجانية )؛ والدولوميت ، كربونات الكالسيوم والمغنيسيوم CaMg(CO3 ) 2 ؛ والسيدريت ، أو كربونات الحديد الثنائي ، FeCO3 ، وهو خام حديد مهم . وقد تم استخدام كربونات الصوديوم ("الصودا" أو "النطرون")، Na2CO3 ، وكربونات البوتاسيوم ("البوتاس")، K2CO3 ، منذ العصور القديمة للتنظيف والحفظ، وكذلك لتصنيع الزجاج . تُستخدم الكربونات على نطاق واسع في الصناعة، مثل صهر الحديد، كمادة خام لصناعة الأسمنت البورتلاندي والجير ، وفي تركيب التزجيج الخزفي ، والمزيد. تتضمن التطبيقات الجديدة لكربونات المعادن القلوية ما يلي: تخزين الطاقة الحرارية، [3] [4] التحفيز [5] والإلكتروليت في تكنولوجيا خلايا الوقود [6] وكذلك في التخليق الكهربائي لـ H 2 O 2 في الوسائط المائية. [7]

البنية والترابط

أيون الكربونات هو أبسط أنيون أكسوكوكربون . يتكون من ذرة كربون واحدة محاطة بثلاث ذرات أكسجين ، في ترتيب مستوٍ ثلاثي الزوايا ، مع تناسق جزيئي D3h . له كتلة جزيئية تبلغ 60.01  جم /مول ويحمل شحنة شكلية إجمالية −2. إنه القاعدة المترافقة لأيون الهيدروجين (بيكربونات) [8] ، HCO3.-3، وهي القاعدة المترافقة لـ H 2 CO 3 ، حمض الكربونيك .

يحتوي التركيب لويس لأيون الكربونات على رابطتين مفردتين (طويلتين) مع ذرات أكسجين سالبة، ورابطة مزدوجة قصيرة مع ذرة أكسجين محايدة.

بنية لويس البسيطة والموضعية لأيون الكربونات

هذا البناء غير متوافق مع التناظر الملحوظ للأيون، مما يعني أن الروابط الثلاثة لها نفس الطول وأن ذرات الأكسجين الثلاث متكافئة. وكما هو الحال في أيون النترات المتساوي إلكترونيًا ، يمكن تحقيق التناظر من خلال الرنين بين ثلاث هياكل:

هياكل الرنين لأيون الكربونات

يمكن تلخيص هذا الرنين من خلال نموذج يحتوي على روابط كسرية وشحنات غير موضعية :

إزالة التموضع والشحنات الجزئية على أيون الكربونات نموذج ملء الفراغ لأيون الكربونات

الخصائص الكيميائية

الهوابط والهوابط هي معادن كربوناتية.

تتحلل كربونات المعادن عمومًا عند التسخين، فتطلق ثاني أكسيد الكربون تاركًا وراءه أكسيد المعدن. [2] وتسمى هذه العملية بالتكليس ، نسبةً إلى كلمة calx ، الاسم اللاتيني للجير الحي أو أكسيد الكالسيوم ، CaO، والذي يتم الحصول عليه عن طريق تحميص الحجر الجيري في فرن الجير :

CaCO3 → CaO + CO2

كما يتضح من تقاربها مع Ca2 + ، فإن الكربونات هي ربيطة للعديد من كاتيونات المعادن. تتميز معقدات كربونات المعادن الانتقالية والبيكربونات بأيونات معدنية مرتبطة تساهميًا بالكربونات في مجموعة متنوعة من أوضاع الترابط.

الليثيوم ، الصوديوم ، البوتاسيوم ، الروبيديوم ، السيزيوم ، وكربونات الأمونيوم هي أملاح قابلة للذوبان في الماء، ولكن كربونات أيونات 2+ و3+ غالبًا ما تكون ضعيفة الذوبان في الماء. من بين كربونات المعادن غير القابلة للذوبان، يعد CaCO 3 مهمًا لأنه، في شكل مقياس ، يتراكم في الأنابيب ويعيق التدفق عبرها. المياه العسيرة غنية بهذه المادة، مما يؤدي إلى الحاجة إلى تليين المياه في البنية التحتية .

يؤدي تحمض الكربونات عمومًا إلى تحرير ثاني أكسيد الكربون :

CaCO 3 + 2 حمض الهيدروكلوريك → CaCl 2 + CO 2 + H 2 O

وبالتالي، يمكن إزالة الترسبات الكلسية باستخدام الحمض.

في المحلول، يكون التوازن بين الكربونات والبيكربونات وثاني أكسيد الكربون وحمض الكربونيك حساسًا لدرجة الحموضة ودرجة الحرارة والضغط. وعلى الرغم من أن الكربونات ثنائية وثلاثية التكافؤ لها قابلية ذوبان منخفضة، فإن أملاح البيكربونات أكثر قابلية للذوبان. ويرتبط هذا الاختلاف بطاقات الشبكة المتباينة للمواد الصلبة المكونة من أيونات أحادية مقابل أيونات ثنائية، وكذلك الأيونات أحادية مقابل الأيونات الثنائية.

في المحلول المائي ، تشارك الكربونات والبيكربونات وثاني أكسيد الكربون وحمض الكربونيك في حالة توازن ديناميكي . في الظروف القاعدية القوية، يهيمن أيون الكربونات، بينما في الظروف القاعدية الضعيفة، يكون أيون البيكربونات هو السائد. في الظروف الأكثر حمضية، يكون ثاني أكسيد الكربون المائي ، CO 2 (aq) ، هو الشكل الرئيسي، والذي يكون مع الماء، H 2 O ، في حالة توازن مع حمض الكربونيك - يقع التوازن بقوة نحو ثاني أكسيد الكربون. وبالتالي فإن كربونات الصوديوم قاعدية، وبيكربونات الصوديوم قاعدية ضعيفة، بينما ثاني أكسيد الكربون نفسه حمض ضعيف.

الكربونات العضوية

في الكيمياء العضوية، يمكن أن يشير مصطلح كربونات أيضًا إلى مجموعة وظيفية داخل جزيء أكبر يحتوي على ذرة كربون مرتبطة بثلاث ذرات أكسجين، إحداها ذات رابطة مزدوجة. تُعرف هذه المركبات أيضًا باسم الكربونات العضوية أو إسترات الكربونات، ولها الصيغة العامة R−O−C(=O)−O−R′ ، أو RR′CO3 . تشمل الكربونات العضوية المهمة كربونات ثنائي الميثيل ، والمركبات الحلقية كربونات الإيثيلين وكربونات البروبيلين ، وبديل الفوسجين، ثلاثي الفوسجين .

المخزن المؤقت

تتحكم ثلاثة تفاعلات عكسية في توازن درجة الحموضة في الدم وتعمل كعازل لتثبيته في النطاق 7.37-7.43: [9] [10]

  1. هيدروجين + + هيدروكربون-3⇌ H 2 CO 3
  2. H 2 CO 3 ⇌ CO 2 (aq) + H 2 O
  3. CO 2 (محلول مائي) ⇌ CO 2 (جرام)

يؤدي زفير ثاني أكسيد الكربون (جم) إلى استنفاد ثاني أكسيد الكربون (الماء) ، والذي يستهلك بدوره حمض الهيدروكلوريك ( CO3 ) ، مما يتسبب في توازن التفاعل الأول لمحاولة استعادة مستوى حمض الكربونيك عن طريق تفاعل البيكربونات مع أيون الهيدروجين، وهو مثال على مبدأ لوشاتيليه . والنتيجة هي جعل الدم أكثر قلوية (رفع درجة الحموضة). وبنفس المبدأ، عندما يكون الرقم الهيدروجيني مرتفعًا جدًا، تفرز الكلى البيكربونات ( HCO3)-3) في البول على شكل يوريا عبر دورة اليوريا (أو دورة كريبس-هينسلايت أورنيثين). من خلال إزالة البيكربونات، يتم توليد المزيد من H + من حمض الكربونيك (H2CO3 ) ، والذي يأتي من CO2 ( جم ) المنتج عن طريق التنفس الخلوي . [11]

والأمر الحاسم هنا هو أن هناك حاجزاً مماثلاً يعمل في المحيطات. وهو عامل رئيسي في تغير المناخ ودورة الكربون الطويلة الأجل، وذلك بسبب العدد الكبير من الكائنات البحرية (وخاصة المرجان) التي تتكون من كربونات الكالسيوم. وتؤدي زيادة قابلية ذوبان الكربونات من خلال ارتفاع درجات الحرارة إلى انخفاض إنتاج الكالسيت البحري وزيادة تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. وهذا بدوره يؤدي إلى زيادة درجة حرارة الأرض. وتزداد كمية ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي.2-3إن هذه المادة متاحة على نطاق جيولوجي وقد تذوب كميات كبيرة منها في النهاية في البحر وتنطلق إلى الغلاف الجوي، مما يؤدي إلى زيادة مستويات ثاني أكسيد الكربون بشكل أكبر. [12]

أملاح الكربونات

  • نظرة عامة على الكربونات:

الوجود خارج الأرض

يُعتقد عمومًا أن وجود الكربونات في الصخور دليل قوي على وجود الماء السائل. تُظهِر الملاحظات الأخيرة للسحابة الكوكبية NGC 6302 أدلة على وجود الكربونات في الفضاء، [13] حيث من غير المرجح أن يكون هناك تغير مائي مماثل لذلك الموجود على الأرض. وقد تم اقتراح معادن أخرى تناسب الملاحظات.

تم العثور على كميات صغيرة من رواسب الكربونات على المريخ من خلال التصوير الطيفي [14] وتحتوي النيازك المريخية أيضًا على كميات صغيرة. ربما كانت المياه الجوفية موجودة في جوسيف [15] وميريدياني بلانوم . [16]

انظر أيضا

مراجع

  1. ^ الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (2005). تسمية الكيمياء غير العضوية (توصيات الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية 2005). كامبريدج (المملكة المتحدة): RSC – IUPAC . ISBN  0-85404-438-8 . النسخة الإلكترونية.
  2. ^ ab Chisholm, Hugh , ed. (1911). "Carbonates"  . Encyclopædia Britannica (الطبعة الحادية عشرة). مطبعة جامعة كامبريدج.
  3. ^ Navarrete, N.; Nithiyanantham, U.; Hernández, L.; Mondragón, R. (2022-03-01). "مخاليط الكربونات المنصهرة K2CO3–Li2CO3 وسوائلها النانوية لتخزين الطاقة الحرارية: نظرة عامة على الأدبيات". مواد الطاقة الشمسية والخلايا الشمسية . 236 : 111525. doi :10.1016/j.solmat.2021.111525. hdl : 10234/196651 . ISSN  0927-0248. S2CID  245455194.
  4. ^ لامبرخت ، ميكائيل. غارسيا مارتن، غوستافو؛ دي ميغيل، ماريا تيريزا؛ لاسانتا، ماريا إيزابيل؛ بيريز ، فرانسيسكو خافيير (2023/08/01). “الاعتماد على درجة حرارة التآكل عالي الحرارة على سبائك النيكل في الكربونات المنصهرة لتطبيقات الطاقة الشمسية المركزة”. علم التآكل . 220 : 111262. بيب كود :2023Corro.22011262L. دوى : 10.1016/j.corsci.2023.111262 . ISSN  0010-938X.
  5. ^ Hayakawa, Mamiko; Tashiro, Kenshiro; Sumiya, Daiki; Aoyama, Tadashi (2023-06-18). "طرق بسيطة لتخليق أميدات الأكريل المستبدلة بالنيتروجين باستخدام Na2CO3/SiO2 أو NaHSO4/SiO2". Synthetic Communications . 53 (12): 883–892. doi :10.1080/00397911.2023.2201454. ISSN  0039-7911. S2CID  258197818.
  6. ^ ميلوسكي، ياروسلاف؛ ويجرزانوفسكي، توماسز؛ فونغ، كوان زونغ؛ شزنياك، أركاديوس؛ أويكا، كارول؛ تساي، شو يي؛ ديبينسكي، أولاف؛ سكيبينسكي، جاكوب؛ تانغ، جيه-يو؛ زابلوفسكي ، لوكاس (2021/04/21). "دعم التوصيل الأيوني لـ Li2CO3 / K2CO3 المنحل بالكهرباء من الكربونات المنصهرة باستخدام مصفوفة الزركونيا المستقرة من الإيتريا". المجلة الدولية للطاقة الهيدروجينية . ورشة العمل الدولية للكربونات المنصهرة والمواضيع ذات الصلة 2019 (IWMC2019). 46 (28): 14977-14987. doi :10.1016/j.ijhydene.2020.12.073. ISSN  0360-3199. S2CID  234180559.
  7. ^ التوليد الأنودى لبيروكسيد الهيدروجين في التدفق المستمر، DOI: 10.1039/D2GC02575B (ورقة بحثية) Green Chem.، 2022، 24 ، 7931-7940
  8. ^ تسمية الكيمياء غير العضوية توصيات الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية 2005 (PDF) ، الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية، ص. 137، محفوظ (PDF) من الأصل في 2017-05-18
  9. ^ "مادة كيميائية لهذا الأسبوع -- المخازن البيولوجية". مؤرشف من الأصل في 2011-07-21 . تم الاسترجاع في 2010-09-05 .
  10. ^ تنظيم الأحماض والقواعد والاضطرابات في دليل ميرك للتشخيص والعلاج الطبعة الاحترافية
  11. ^ Silverthorn, Dee Unglaub (2016). Human physiology. An integrated approach (Seventh, Global ed.). Harlow, England: Pearson. pp. 607–608, 666–673. ISBN 978-1-292-09493-9.
  12. ^ الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ (2019). "ملخص لصناع السياسات" (PDF) . تقرير خاص للهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ حول المحيط والغلاف الجليدي في ظل مناخ متغير . ص 3-35.
  13. ^ Kemper, F., Molster, FJ, Jager, C. and Waters, LBFM (2001) التركيب المعدني والتوزيع المكاني لقذف الغبار من NGC 6302. علم الفلك والفيزياء الفلكية 394 ، 679-690.
  14. ^ Fairén, Alberto G.; Fernández-Remolar, David; Dohm, James M.; Baker, Victor R.; Amils, Ricardo (September 2004). "Inhibition of carbonate synthesis in acidic oceans on early Mars". Nature . 431 (7007): 423–426. Bibcode :2004Natur.431..423F. doi :10.1038/nature02911. ISSN  1476-4687. PMID  15386004.
  15. ^ Squyres, SW; et al. (2007). "Pyroclastic Activity at Home Plate in Gusev Crater, Mars" (PDF) . Science . 316 (5825): 738–742. Bibcode :2007Sci...316..738S. doi :10.1126/science.1139045. hdl : 2060/20070016011 . PMID  17478719. S2CID  9687521. مؤرشف من الأصل (PDF) في 22 سبتمبر 2017.
  16. ^ Squyres, SW; et al. (2006). "نظرة عامة على مهمة مركبة استكشاف المريخ Opportunity إلى Meridiani Planum: من فوهة النسر إلى تموجات المطهر" (PDF) . مجلة البحوث الجيوفيزيائية: الكواكب . 111 (E12): غير متاح. رمز Bibcode :2006JGRE..11112S12S. doi : 10.1029/2006JE002771 . hdl :1893/17165. مؤرشف من الأصل (PDF) في 2017-08-08.
تحتوي ويكيميديا ​​كومنز على وسائط متعددة متعلقة بـ كربونات .
  • توازن الكربونات/البيكربونات/حمض الكربونيك في الماء: درجة حموضة المحاليل، وسعة التخزين المؤقت، والمعايرة وتوزيع الأنواع مقابل درجة الحموضة المحسوبة باستخدام جدول بيانات مجاني
  • "كربونات". قاموس.كوم . تم الاسترجاع في 5 أبريل 2014 .
تم الاسترجاع من "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=كربونات&oldid=1253770522"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate