2.6. Carbonate

Alle Carbonate außer Li₂CO₃ sind in Wasser leicht löslich. Infolge Hydrolyse reagieren sie alkalisch, da Kohlensäure eine schwache Säure ist: Na₂CO₃ ⟶ 2 Na⁺ + CO₃^2- CO₃^2- + 2 H₂O ⟶ 2 OH^- + H₂CO₃ (schwache Säure)

Die beiden wichtigsten Carbonate sind wiederum die Natrium- (Soda) und die Kalium-Verbindung (Pottasche):

Na₂CO₃ * 10 H₂O (Soda)
Die Darstellung von Soda erfolgt nach dem bereits seit 1852 bekannten Solvay-Verfahren entsprechend der gekoppelten Reaktionen:

Einleiten von NH₃ und CO₂ in NaCl-Lsg 2 NH₃ + 2 CO₂ +2 H₂O ⇌ 2 NH₄HCO₃

2 NH₄HCO₃ + 2 NaCl ⟶ 2 NaHCO₃ + 2 NH₄Cl

Calcinierung (150^oC) 2 NaHCO₃ ⟶ Na₂CO₃ + H₂O + CO₂

Calcinierung (900^oC) CaCO₃ ⟶ CaO + CO₂

NH₃-Rückgewinnung mit Kalk 2 NH₄Cl + CaO ⟶ 2 NH₃ + CaCl₂ + H₂O

Gesamtreaktion 2 NaCl + CaCO₃ ⟶ Na₂CO₃ + CaCl₂

Das Verfahren verliert etwas an Bedeutung gegenüber natürlichen Quellen, derzeit wird ca. 1/4 der Soda aus natürlichen Quellen gewonnen. Früher wurde das Leblanc-Verfahren eingesetzt:

2 NaCl + CaCO₃ + H₂SO₄ + 2 C ⟶ Na₂CO₃ + CaS + 2 CO₂ + 2 HCl Aus der Soda wird auch das Hydrogencarbonat gewonnen: Na₂CO₃ + H₂O + CO₂ ⟶ 2 NaHCO₃ Verwendung findet Soda bei der Seifen- und Glasherstellung (techn. Gläser: CaCO₃ + SiO₂ + Na₂CO₃) und bei der Papierherstellung. NaHCO₃ ist in Backpulver, mit Wein- oder Zitronensäure in Brausepulver enthalten, da eine Lösung von NaHCO₃-Lösung mit einem pH-Wert von ~ 8.0 nur sehr schwach alkalisch reagiert. In Pulverlöschern ist ebenfalls NaHCO₃ enthalten, da beim Erhitzen (Löschen) CO₂ und Wasser freigesetzt werden: NaHCO₃ ⟶ Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O

Links
Vorlagen hierzu aus der Vorlesung Technische Anorganische Chemie
- Vorlage 14: Soda I (ps.gz-, PDF-Format)
- Vorlage 15: Soda II (ps.gz-, PDF-Format)

K₂CO₃ (Pottasche) kristallisiert ohne Kristallwasser und wird nicht nach einem dem Solvay-Verfahren entsprechendem Verfahren gewonnen, sondern durch Einleiten von Kohlendioxid in Kalilauge: 2 KOH + CO₂ ⟶ K₂CO₃ + H₂O

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cr_home Nichtmetalle Strukturchemie FK-Chemie Interm. Phasen Oxide Silicate Strukturtypen

Einleiten von NH₃ und CO₂ in NaCl-Lsg	2 NH₃ + 2 CO₂ +2 H₂O	⇌	2 NH₄HCO₃
Einleiten von NH₃ und CO₂ in NaCl-Lsg	2 NH₄HCO₃ + 2 NaCl	⟶	2 NaHCO₃ + 2 NH₄Cl
Calcinierung (150^oC)	2 NaHCO₃	⟶	Na₂CO₃ + H₂O + CO₂
Calcinierung (900^oC)	CaCO₃	⟶	CaO + CO₂
NH₃-Rückgewinnung mit Kalk	2 NH₄Cl + CaO	⟶	2 NH₃ + CaCl₂ + H₂O
Gesamtreaktion	2 NaCl + CaCO₃	⟶	Na₂CO₃ + CaCl₂